随钻仪器井下降温系统阻热性能研究

发布时间：2021-06-10 17:14

　　现有井下仪器采用的阻热技术都没有对阻热性能进行可靠的分析和定量的评价。鉴于此,以随钻仪器井下降温系统中的阻热技术为研究内容,建立了相应的物理模型,设计了阻热方案,阐述了阻热机理。基于传热学理论,建立了一维数学模型和三维数值模型,并通过一组参数得到了不同阻热方案和不同求解方法下的传热量,从而定量评价了降温系统的阻热性能。研究结果表明:一维解析解和三维数值解给出的阻热性能趋势一致,即采用真空和绝热材料组合的阻热方案,电路系统获取的传热量最低,阻热性能最好;一维解析解和三维数值解得到的传热量为同一数量级,明确了高温环境传递给电路系统热量的大小;一维解析解均小于相同条件下三维数值解,表明三维数值模型能更精确地反应实际传热量,更适用于对阻热性能的研究。研究成果可为随钻仪器井下降温系统的设计提供理论依据。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(08)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

随钻仪器物理模型

当随钻仪器增加井下降温系统后，电路舱内放置电路系统和分体式微型制冷机冷端，间隙处采取阻热措施建立高阻热区，使原本通过橡胶支撑材料进入到电路系统的热量，由于高阻热区的存在，大部分通过高导热区(钻铤材料)传递走，仅有少量通过高阻热区进入到电路系统，从而达到阻热效果;同时，基于传热学理论和设计的阻热方案，将原本热量只能通过传导方式进入到电路系统的情况，通过在间隙处建立高阻热区，将热量传递方式转变为通过传导、辐射和对流中的任一种或组合方式传递给电路系统，从而达到电路系统获得尽可能少的热量的目的，如图2b所示。3 阻热性能研究

根据阻热介质不同，将一维阻热分析模型划分为若干传热层，如图3所示。其中:层1为环空中钻井液的传热面，温度为T1;层2为电路舱盖板外壁面，温度为T2;层3为阻热介质表面，温度为T3;层3"为真空层表面，温度为T3";层4为电路系统端面，温度为T4。基于传热学理论，一维阻热性能研究中，不同阻热介质的传热量关系均满足以下3大经典传热方程[20]。牛顿冷却公式(对流传热方程):

【参考文献】：
期刊论文
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[4]高温射流井底流场与参数影响分析[J]. 崔柳,汪海阁,纪国栋,吕泽昊,宋先知.  石油机械. 2017(05)
[5]超深井随钻测量仪器适应性分析[J]. 李文凯,兰凯,孙豫红.  天然气工业. 2011(06)
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硕士论文
[1]回转窑内传热模型的建立及数值分析[D]. 车凯.山东大学 2017



本文编号：3222793