[發明專利]用于調節測井儀器工作的環境溫度的制冷裝置

無效

• 申請號: 201210340064.7
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102840706A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 周忠海;金光虎;王越;郝宗睿;徐娟;周曉晨;李磊
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02;F25B49/00
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

技術領域

?本發明屬于深井探測技術領域，具體地說，是涉及一種用于調節深井探測儀器工作的環境溫度的制冷裝置。

背景技術

在地震勘察、石油天然氣勘探、地下氣探測以及長期的地質勘察技術領域，往往需要進行深井作業，對井下的物理參數和化學參量進行即時檢測。而時下在深井探測等特殊領域，提供專門用于深井探測的儀器并不多見，而且這些井下探測儀器對工作溫度和工作壓力都有嚴格的要求，并且價格昂貴，由此大大限制了測井儀器的普及。

之所以市面上出現的測井儀器非常少見，究其原因，主要歸結為以下幾點：一是因地球地質結構的影響，在地殼中每深入100米，溫度便會上升1-3℃。也就是說，井深在7000m的時候，井底溫度會上升70℃-210℃。而目前常規的檢測元件和半導體芯片，其工作溫度往往低于70℃，因此不能滿足在井底工作的要求，需要采用特殊的耐高溫檢測元件或者價格高昂的高溫半導體芯片提供支持。其二是，地殼中含有豐富的地下水和其他流體，當井深達到一定深度時，不可避免地會溢出一定量的水分。當井底的積水沉積到一定容量時，伸入到井下積水中的測井儀器則會多承受一部分壓力，且測井儀器的工作深度越深，對儀器的抗壓能力以及密封性能的要求也就越高。

由于以上工作條件的限制，導致目前所能檢測的深井參數比較單一，檢測設備的體積過于龐大且價格也相當昂貴。但是，實際測井環境中往往需要檢測更多的物理參數，例如聲學參量、磁力參數等。此類檢測儀器的構造較為復雜，對檢測精度的要求也比較高，系統中使用的光學器件和半導體器件的使用條件比較苛刻，以目前的半導體技術和測井技術無法在井下3000米以下的環境中使用。

因此，如何高效而快速的調節井下探測儀器所處的環境溫度，是目前深井探測技術領域正在探討的一項關鍵課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于調節測井儀器工作的環境溫度的制冷裝置，以保證測井儀器能夠在井底正常工作，實現對某些井下物理參量的準確檢測。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種用于調節測井儀器工作的環境溫度的制冷裝置，包括溫控電路以及由導熱材料制成的外部殼體和內部殼體；所述內部殼體位于外部殼體所圍成的腔室內，所述內部殼體所圍成的腔室用于放置測井儀器，在所述內部殼體與外部殼體之間設置有由半導體制冷片、導熱膜和隔熱膜組成的單向導熱層，導熱方向由內部殼體傳導至外部殼體；所述溫控電路對內部殼體所圍成的腔室內溫度進行檢測，并根據設定的溫度閾值調節半導體制冷片的供電電流，改變半導體制冷片的導熱量。

進一步的，在所述溫控電路中包括溫度傳感器、處理器和開關電路；所述溫度傳感器置于內部殼體所圍成的腔室內或者設置在內部殼體的外壁上，檢測內部殼體所圍成的腔室內溫度，并轉換成電信號輸出至處理器；所述處理器根據接收到的電信號以及設定的溫度閾值生成控制信號輸出至開關電路，通過控制開關電路通斷以控制半導體制冷片的供電回路通斷。

優選的，所述開關電路為固態繼電器，其輸入控制端連接處理器，接收處理器輸出的控制信號，固態繼電器的輸出受控端連接在交直流轉換電源與半導體制冷片之間，導通或者切斷半導體制冷片的供電回路。

進一步的，所述交直流轉換電源連接電纜，所述電纜穿出外部殼體連接井上的交流電源。

優選的，所述外部殼體優選設計成圓柱形或者橄欖球形的鋼制金屬殼體，以避免下井作業時碰觸井壁；在所述外部殼體上穿出電纜的部位設置有密封圈，使外部殼體所圍成的腔室呈封閉狀態，以避免井底的積水或者熱量進入到制冷裝置的內部。

作為所述單向導熱層的布設方式，優選采用以下兩種設計方案：

其一是，將所述單向導熱層圍繞內部殼體的側壁環繞設置。

其二是，將所述單向導熱層圍繞內部殼體的側壁、頂壁和底壁環繞設置，將內部殼體包裹于其中。

優選的，所述溫控電路優選位于所述單向導熱層所圍繞形成的區域內，利用半導體制冷片對溫控電路工作時所發出的熱量一并進行散熱冷卻處理。

為了提高制冷裝置的散熱能力，滿足測井儀器在不同井深下的工作要求，所述單向導熱層優選采用多層半導體制冷片、至少一層導熱膜和至少一層隔熱膜組成，且至少有一層隔熱膜與外部殼體的內壁貼合，以防止井下高溫環境的熱量反向傳導至制冷裝置的內部。

進一步的，所述半導體制冷片的層數n≥(T2-T1)/dT，n取整數值；其中，T1為測井儀器的最高工作溫度，T2為井底環境溫度，dT為半導體制冷片的最大溫差。?