Устройство и способ рассеивания тепла в скважинном инструменте

Изобретение относится к устройству и способу рассеивания тепла в скважинном инструменте. Техническим результатом является повышение эффективности рассеивания тепла в скважинном инструменте. Устройство содержит прижимной блок, имеющий входное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с выходным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента, выходное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с входным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента, и канал, проходящий между входным отверстием текучей среды прижимного блока и выходным отверстием текучей среды прижимного блока и включающий в себя проходящий внутрь выступ, предназначенный для передачи тепла от вырабатывающего тепло элемента в текучую среду, проходящую через канал. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее описание относится, в общем, к системам скважинного инструмента и, конкретнее, к устройству и способу рассеивания тепла в скважинном инструменте.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Строительство скважин в коллекторе включает в себя бурение подземных пластов и мониторинг различных параметров подземных пластов. Бурение и мониторинг обычно включают в себя использование скважинных инструментов, имеющих мощные электронные устройства. Во время работы, электронные устройства образуют тепло, которое часто нагревает скважинный инструмент. Тепловыделение может быть вредным для работы скважинного инструмента. Традиционный способ рассеивания тепла включает в себя использование теплопоглотителей в скважинном инструменте. Другой традиционный способ включает в себя использование тепловых трубок цикла испарения-конденсации с пассивным потоком капиллярного действия для отведения тепла от источника тепла. В цикле испарения-конденсации текучая среда в трубе замкнутого теплового контура испаряется, когда отводит тепло. В газообразном состоянии пар уносит тепло с использованием пассивного потока капиллярного действия. После охлаждения пар конденсируется в текучую среду, которую вновь можно испарять для передачи дополнительного тепла в газовом состоянии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно варианту настоящего изобретения утяжеленная бурильная труба инструмента содержит корпус с первой внешней поверхностью, первое входное отверстие текучей среды и первое выходное отверстие текучей среды. Утяжеленная бурильная труба инструмента также имеет канал, выполненный в ней, второй входной патрубок текучей среды для контакта с первым выходным отверстием текучей среды корпуса, второе выходной патрубок текучей среды для контакта с первым входным отверстием текучей среды корпуса и первую внутреннюю поверхность с, по меньшей мере, одним выступом, проходящим в канал.

Согласно другому варианту изобретения устройство для рассеивания тепла содержит корпус и первый канал притока, проходящий вдоль участка корпуса. Первый канал притока пропускает первую часть текучей среды к первому вырабатывающему тепло элементу. Первый канал притока имеет поверхность канала и, по меньшей мере, один выступ, проходящий от поверхности канала в первый канал притока. Устройство также содержит выпускной канал, соединенный с первым каналом притока, для перемещения первой части текучей среды от вырабатывающего тепло элемента.

Согласно еще одному варианту изобретения способ рассеивания тепла содержит перемещение текучей среды через канал и передачу тепла от вырабатывающих тепло элементов в текучую среду. Способ также содержит перемешивание текучей среды в канале с использованием, по меньшей мере, одного выступа, выполненного в канале, и рассеивание тепла из текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана буровая установка и бурильная колонна, которые могут использовать устройства и способы, описанные в данном документе.

На фиг.2 показано сечение ствола скважины с инструментом на каротажном кабеле, подвешенным в стволе скважины, который может использовать устройства и способы, описанные в данном документе.

На фиг.3 показана блок-схема варианта устройства, которое можно применить в бурильной колонне фиг.1 и/или инструменте на каротажном кабеле фиг.2 для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло компонентов.

На фиг.4A показан вид продольного сечения, и на фиг.4B показан вид поперечного сечения устройства, которое можно использовать для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств, посредством перемещения текучей среды к вырабатывающим тепло устройствам и от них.

На фиг.5 показан изометрический вид устройства фиг.4A и 4B.

На фиг.6A показан изометрический вид прижимного блока шасси, являющегося примером устройства фиг.4A, 4B и 5.

На фиг.6B показан вид поперечного сечения прижимного блока шасси фиг.4A, 4B, 5, 6A.

На фиг.6C показан вид продольного сечения прижимного блока шасси фиг.4A, 4B, 5, 6A, 6B.

На фиг.7A показан вид продольного сечения, и на фиг.7B показан вид поперечного сечения другого варианта устройства с удлинителем теплообменника для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств.

На фиг.8 показан изометрический вид варианта удлинителя теплообменника фиг.7A и 7B.

На фиг.9 показан график зависимости между температурой вырабатывающего тепло устройства и расходом текучей среды через устройство фиг.4.

На фиг.10 показана схема последовательности операций способа, который можно использовать для рассеивания тепла с использованием устройства фиг.4 и 7.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На указанных выше фигурах показаны некоторые варианты изобретения, детально описанные ниже. При описании данных вариантов одинаковые или идентичные ссылочные позиции использованы для указания общих или одинаковых элементов. Фигуры не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые признаки и некоторые виды на фигурах могут быть показаны в измененном масштабе или являться схематичными для упрощения и/или ясности.

На фиг.1 показан вариант буровой установки 110 и бурильной колонны 112, в которых варианты устройств и способов, описанных в данном документе, можно использовать для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло компонентов. Наземная буровая установка 110 имеет основание и вышку, установленные над стволом W скважины, вскрывающей подземный пласт F. В показанном примере, ствол W скважины выполнен роторным бурением хорошо известным способом. Вместе с тем, специалистам в данной области техники, воспользовавшимся данным описанием, должно быть ясно, что настоящее изобретение может быть применено и для наклонно-направленного бурения, и устройства и способы, описанные в данном документе, не ограничиваются наземными буровыми установками.

Бурильная колонна 112 подвешена в стволе W скважины и содержит на своем нижнем конце буровое долото 115. Бурильная колонна 112 вращается ротором 116, контактирующим с ведущей бурильной трубой 117 на верхнем конце бурильной колонны 112. Бурильная колонна 112 подвешена на крюке 118 талевого блока (не показано) через ведущую бурильную трубу 117 и вертлюг 119, обеспечивающий вращение бурильной колонны 112 относительно крюка 118.

Буровой раствор 126 хранится в резервуаре 127, выполненном на буровой площадке. Насос 129 предназначен для подачи бурового раствора 126 во внутренний объем бурильной колонны 112 через отверстие (не показано) в вертлюге 119, через которое буровой раствор 126 вводится в бурильную колонну 112 для прохождения через нее в направлении, указанном стрелкой 109. Буровой раствор 126 выходит из бурильной колонны 112 через отверстия (не показано) в буровом долоте 115 и затем циркулирует вверх через кольцевое пространство 128 между наружной поверхностью бурильной колонны 112 и стенкой ствола W скважины в направлении, указанном стрелками 132. В таком режиме, буровой раствор 126 смазывает буровое долото 115 и выносит выбуренную породу пласта на поверхность, где раствор возвращается в резервуар 127 для повторной циркуляции.

Бурильная колонна 112 дополнительно включает в себя компоновку 100 низа бурильной колонны вблизи бурового долота 115 (например, на расстоянии нескольких отрезков длины утяжеленных бурильных труб от бурового долота 115). Компоновка 100 низа бурильной колонны включает в себя утяжеленные бурильные трубы, описанные ниже, с оборудованием для измерения, обработки и сохранения информации, а также наземную/локальную подкомпоновку 140 передачи данных.

В показанном примере, бурильная колонна 112 дополнительно оборудована утяжеленной бурильной трубой 134 с центратором. Утяжеленные бурильные трубы с центраторами используют для противодействия стремлению бурильной колонны к "биению" и отходу от центра при вращении в стволе W скважины, результатом чего являются отклонения направления ствола W скважины от назначенной траектории (например, прямой вертикальной линии). Такие отклонения могут обуславливать действие чрезмерных боковых усилий на секции (например, утяжеленные бурильные трубы) бурильной колонны 112, а также на буровое долото 115, производя ускоренный износ. Данное действие можно преодолевать оснащением одной или нескольких утяжеленных бурильных труб центраторами для центровки бурового долота 115 и, в некоторой степени, бурильной колонны 112 в стволе W скважины. Примеры центрирующих инструментов, известных в области техники, включают в себя муфты для защиты трубных соединений и другие инструменты, в добавление к центраторам с жесткими лопастями. Варианты устройств и способов, описанных в данном документе, можно предпочтительно использовать в рассеивании тепла, вырабатываемого компонентами, устройствами или элементами, вырабатывающими тепло, такими, например, как электрические системы.

В показанном варианте компоновка 100 низа бурильной колонны оборудована зондирующим инструментом 150 с выдвигающимся зондом 152 для отбора пластовой текучей среды из пласта F в выпускную линию зондирующего инструмента 150. Насос (не показано) оборудован, например, в другой утяжеленной бурильной трубе 160 с инструментом для отбора пластовой текучей среды посредством зондирующего инструмента 150. В показанном примере для электропитания насоса утяжеленная бурильная труба 160 инструмента оборудована генератором переменного тока (то есть, электрогенератором) и соответствующими электрическими компонентами 162. Генератор переменного тока 162 подключен к насосу, а турбина (не показано), получающая энергию от потока бурового раствора 126, оборудована в утяжеленной бурильной трубе 160 инструмента для приведения в действие генератора 162 переменного тока. В течение времени, когда генератор 162 переменного тока вырабатывает электрический ток, генератор и связанные с ним компоненты 162 вырабатывают тепло. Устройства и способы, описанные в данном документе, можно предпочтительно использовать для рассеивания тепла, вырабатываемого генератором переменного тока и/или связанных с ними компонентов 162 во время работы. Кроме того, устройства и способы, описанные в данном документе, можно использовать для рассеивания тепла напрямую из электрических компонентов или других вырабатывающих тепло источников, или от теплопоглотителей, соединенных с электрическими компонентами или вырабатывающими тепло источниками.

Устройства и способы, описанные в данном документе, не ограничены операциями бурения. Устройства и способы, описанные в данном документе, предпочтительно можно использовать во время, например, испытаний или сервисных работ в скважине. Дополнительно, способы и устройства можно реализовать применительно к испытаниям, проводимым в скважинах, вскрывающих подземные пласты, и применительно к способам, связанным с использованием инструментов оценки пласта, спускаемых на забой скважины известными устройствами.

На фиг.2 показан являющийся примером инструмент 200 на каротажном кабеле, подвешенный на каротажном кабеле 202 в стволе W скважины в пласте F. В качестве каротажного кабеля 202 можно использовать многожильный кабель 202, соединенный с электрической системой 206, которая может включать в себя подсистему приемника, процессор, регистрирующее устройство и подсистему передатчика. Инструмент 200 на каротажном кабеле включает в себя удлиненный корпус, имеющий несколько утяжеленных бурильных труб. В показанном примере, инструмент 200 на каротажном кабеле также включает в себя скважинную систему 208 электроуправления в одной из утяжеленных бурильных труб для управления работой инструмента 200 на каротажном кабеле 200 и подачи электрического питания на различные электрические подсистемы инструмента 200 на каротажном кабеле. Каротажный кабель 202 можно использовать для подачи электрического питания от электрической системы 206 на скважинную систему 208 электроуправления и другие электрические участки инструмента 200 на каротажном кабеле. Кроме того, каротажный кабель 202 можно использовать для передачи информации между системами 206 и 208. Устройства и способы, описанные в данном документе, можно использовать для рассеивания тепла, вырабатываемого скважинной системой 208 электроуправления во время работы.

В показанном примере инструмент 200 является инструментом бокового отбора керна, который можно реализовать согласно патенту США № 6412575, выданному патентообладателю настоящего изобретения. Инструмент 200 снабжен одним или несколькими опорными рычагами 210 для прижатия к стволу W скважины, и инструмент 200 выполнен с возможностью отбора образцов керна из пласта F с использованием буровой коронки 212 для колонкового бурения, выдвигающейся из инструмента 200 на каротажном кабеле в пласт F. Образцы затем можно испытывать и анализировать в инструменте 200, или сохранять в инструменте 200 и поднимать на поверхность для испытания и анализа.

Для вращения коронки 212 для колонкового бурения инструмент 200 оборудован двигателем (не показано), и для выдвижения опорных рычагов 210 инструмент 200 оборудован исполнительными механизмами (не показано). Электропитание и/или управление двигателем и исполнительными механизмами может осуществлять скважинная система 208 электроуправления. Во время работы скважинная система 208 электроуправления вырабатывает тепло при осуществлении электропитания и/или управлении двигателем и исполнительными механизмами. Устройства и способы, описанные в данном документе, можно предпочтительно использовать для рассеивания тепла, вырабатываемого скважинной системой 208 электроуправления.

Хотя инструмент 200 на каротажном кабеле показан как инструмент бокового отбора керна, устройства и способы, описанные в данном документе, можно реализовать применительно к любому другому типу скважинного инструмента.

На фиг.3 показана блок-схема варианта устройства 300, которое может быть включено в состав бурильной колонны 112 фиг.1 и/или инструмента 200 на каротажном кабеле фиг.2 для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло компонентов с использование возбуждаемой потоками конвективной теплопередачи. В показанном варианте линии, соединяющие блоки, представляют гидравлические или электрические соединения, которые могут содержать одну или несколько гидравлических линий (например, линий рабочей жидкости гидросистемы или пластовой текучей среды) или один или несколько проводов или токопроводящих каналов, соответственно.

Устройство 300 оснащено системой 302 электронного оборудования и батареей 304 для электропитания системы 302 электронного оборудования. Система 302 электронного оборудования выполнена с возможностью управления работой устройства 300 рассеивания тепла от вырабатывающих тепло компонентов. Кроме того, система 302 электронного оборудования может также быть выполнена для управления другими операциями бурильной колонны 112 и/или инструмента 200 на каротажном кабеле, включающими в себя, например, операции отбора образцов пластовой текучей среды, операции испытаний и анализа, операции передачи данных, и т.п. Например, систему 302 электронного оборудования можно использовать для ввода в действие компонентов, используемых для управления генератором 162 переменного тока фиг.1, и/или можно использовать для ввода в действие забойной системы 208 электроуправления фиг.2. В показанном варианте батарея 304 соединена с шиной 306 инструмента, выполненной для передачи электропитания и сигналов передачи данных.

Система 302 электронного оборудования оснащена контроллером 308 (например, центральным процессором и оперативным запоминающим устройством) для ввода в действие программ управления, таких, например, как программы управления операциями рассеяния тепла устройства 300, программы управления испытаниями и измерениями и т.д. В показанном варианте контроллер 308 может быть выполнен для приема данных от различных датчиков в устройстве 300 и исполнять различные инструкции, в зависимости от принятых данных. Для сохранения различных инструкций, которые при исполнении контроллером 308 обуславливают ввод в действие контроллером 308 программ управления или других процессов, система 302 электронного оборудования оснащена электронно стираемым программируемым постоянно запоминающим устройством 310.

Для сохранения, анализа, обработки и/или сжатия данных испытаний и измерений, или любых видов данных, собранных устройством 300, система 302 электронного оборудования оснащена флэш-памятью 312. Для осуществления синхронизированных событий и/или выработки информации с меткой времени система 302 электронного оборудования оснащена генератором 314 синхроимпульсов. Для передачи информации, когда являющееся примером устройство 300 находится на забое, система 302 электронного оборудования оснащена модемом 316, соединенным для передачи данных с шиной 306 инструмента и субкомпоновкой 140 (фиг.1). В таком режиме устройство 300 может передать данные на поверхность и/или принимать данные с поверхности через субкомпоновку 140 и модем 316.

Устройство 300 выполнено с возможностью рассеивания тепла от вырабатывающего тепло источника 322. В показанном варианте вырабатывающий тепло источник 322 размещен в утяжеленной бурильной трубе, которую можно использовать как оборудование бурильной колонны 112 фиг.1 и/или инструмента 200 на каротажном кабеле фиг.2. Вырабатывающий тепло источник 322 может состоять из одного или нескольких компонентов, устройств или систем, вырабатывающих тепло (например, в результате выполнения некоторой другой основной функции или операции). Например, вырабатывающий тепло источник 322 может представлять собой синхронный генератор переменного тока и связанные с ним компоненты 162, рассмотренные выше применительно к фиг.1, или вырабатывающий тепло источник 322 может являться скважинной системой 208 электроуправления, рассмотренной выше применительно к фиг.2. В некоторых примерах оснащения вырабатывающий тепло источник 322 может являться системой 302 электронного оборудования. В любом варианте, вырабатывающий тепло источник 322 вырабатывает тепло, и устройство 300 способно рассеивать данное тепло от вырабатывающего тепло источника 322.

Для отвода тепла от вырабатывающего тепло источника 322 устройство 300 снабжено блоком 326 шасси. Блок 326 шасси имеет поверхность 328 теплового контакта с вырабатывающим тепло источником 322 для обеспечения передачи тепла от вырабатывающего тепло источника 322 на блок 326 шасси. Для рассеивания тепла от блока 326 шасси и вырабатывающего тепло источника 322 блок 326 шасси снабжен каналом 330 текучей среды, выполненным в нем для обеспечения прохода потока текучей среды через блок 326 шасси для отвода от него тепла и подачи нагретой текучей среды от блока 326 шасси и вырабатывающего тепло источника 322. В показанном варианте текучая среда проходит через канал 332 притока в блок 326 шасси через входное отверстие 334 текучей среды в блоке шасси и выходит из блока 326 шасси через выходное отверстие 336 текучей среды. Для рассеивания тепла от вырабатывающего тепло источника 322 текучая среда, входящая во входное отверстие 334, имеет температуру ниже температуры блока 326 шасси, что обеспечивает отвод тепла от вырабатывающего тепло источника 322. Таким образом, тепло в блоке 326 шасси должно передаваться относительно более холодной текучей среды, проходящей через канал 330 прохода. В данном режиме, когда текучая среда проходит через канал 330, текучая среда отводит тепло от блока 326 шасси, предоставляя возможность блоку 326 шасси рассеивать больше тепла от вырабатывающего тепло источника 322. Текучая среда затем выходит из блока 326 шасси в выпускной канал 340 для рассеивания ее тепла в других областях. Например, тепло в текучей среде можно рассеивать в ствол W скважины, окружающей являющееся примером устройство 300.

Для дополнительного рассеивания тепла от вырабатывающего тепло источника 322 устройство 300 оснащено радиатором 344. Радиатор 344 имеет поверхность 346 для теплового контакта с блоком 326 шасси для обеспечения передачи тепла от блока 326 шасси в радиатор 344. Радиатор 344 открыт в ствол W скважины, так что радиатор 344 может рассеивать тепло от блока 326 шасси в ствол W скважины. Например, радиатор 344 может рассеивать тепло в воздух, буровой раствор и/или пластовую текучую среду в стволе W скважины. В некоторых примерах реализации радиатор 344 может являться кожухом или втулкой утяжеленной бурильной трубы инструмента, таким образом, увеличивая количество материала радиатора 344, который может отводить тепло от блока 326 шасси, и также увеличивая площадь поверхности радиатора 344, рассеивающего тепло в ствол W скважины. В некоторых примерах реализации радиатор 344 может, кроме того или альтернативно, размещаться во внутренней полости утяжеленной бурильной трубы инструмента или открываться в нее, рассеивая тепло в воздух или буровой раствор, проходящий через внутреннюю полость. Показанные на фиг.4A, 4B, 5, 6A-6C, 7A, 7B, 8 варианты можно использовать для реализации устройства 300 фиг.3.

Для перемещения текучей среды по каналам 330, 332, 340 и блоку 326 шасси устройство 300 снабжено насосом 348. Насос 348 может иметь привод от электродвигателя или любого другого подходящего устройства. В показанном варианте работой насоса 348 управляет контроллер 308. Например, контроллер 308 может быть выполнен для пуска и остановки насоса 348 и/или изменения расхода на насосе 348.

Для измерения температуры блока 326 шасси устройство 300 снабжено температурным датчиком 352. Для измерения температуры ствола W скважины устройство 300 снабжено другим температурным датчиком 354. В показанном варианте датчики 352 и 354 подключены к контроллеру 308. Таким образом контроллер 308 может собирать температурную информацию от датчиков 352 и 354 и использовать температурную информацию для управления насосом 348. Например, контроллер 308 может быть выполнен для пуска насоса 348, когда температура блока 326 шасси совпадает или превышает заданный температурный порог, и остановки насоса 348, когда температура блока 326 шасси опускается ниже аналогичного порога или другого порога. Кроме того, контроллер 308 может быть выполнен увеличивающим расход на насосе при увеличении температуры блока 326 шасси и уменьшающим производительность насоса при уменьшении температуры блока 326 шасси. В некоторых примерах реализации температура блока 326 шасси может характеризовать температуру вырабатывающего тепло источника 322.

Контроллер 308 может также быть предназначен для пуска насоса 348, когда температура ствола W скважин (измеренная с использованием датчика 354) превышает температуру блока 326 шасси или некоторое другое значение температуры, основанное на температурe блока шасси. Кроме того, контроллер 308 может останавливать насос 348 на основании температуры ствола W скважины. В данном режиме, когда температура блока 326 шасси ниже температуры ствола W скважины, блок 326 шасси может использовать радиатор 344 для рассеивания тепла в ствол W скважины. Вместе с тем, когда температура блока 326 шасси равна или выше температуры ствола W скважины, тепло не должно рассеиваться от блока 326 шасси в ствол W скважины. Вместо этого, контроллер 308 может запускать насос 348 и/или увеличивать расход на насосе 348 для увеличения расхода текучей среды, проходящей через блок 326 шасси для отвода тепла от блока 326 шасси посредством текучей среды.

Для поддержания давления текучей среды в каналах 330, 332 и 340, по существу равным атмосферному давлению внутри утяжеленной бурильной трубы инструмента, бурильной колонны или инструмента на каротажном кабеле, в которых реализовано устройство 300, устройство 300 снабжено компенсатором 358. В показанном варианте компенсатор 358 включает в себя компоновку пружины и поршня, совместно работающих для регулирования давлений текучей среды в каналах 330, 332, 340. Поддержание давления текучей среды, по существу, равным окружающему атмосферному давлению, обеспечивает снижение требований по прочности конструкции блока 326 шасси и каналов 330, 332, 340, что, в свою очередь, приводит к уменьшению пространства, требующегося для устройства 300, и увеличению пространства, имеющегося в бурильной колонне или в инструменте на каротажном кабеле или в утяжеленной бурильной трубе для других целей. Хотя компенсатор 358 в показанном варианте на фиг.3 реализован с использованием компоновки с пружиной и поршнем, компенсатор 358 можно альтернативно реализовать с использованием любой другой подходящей системы компенсации давления, включающей в себя, например, одну или нескольких эластичных диафрагм, одну или несколько мембранных коробок, и т.д.

На фиг.4A показан вид продольного сечения, и на фиг.4B показан вид поперечного сечения варианта устройства 400, которое можно использовать для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c, например, вырабатывающего тепло источника 322 фиг.3, посредством перемещения текучей среды к вырабатывающим тепло устройствам 402a, 402b, 402c и от них через канал 404 текучей среды. В показанном варианте устройство 400 установлено в утяжеленной бурильной трубе 406, которую можно использовать в соединении с бурильной колонной 112 (фиг.1) или инструментом 200 на каротажном кабеле (фиг.2).

Устройство 400 снабжено корпусом или основанием 408, имеющим прижимные блоки 412a, 412b шасси, установленные в нем. Вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b установлены на прижимном блоке 412a шасси, и вырабатывающее тепло устройство 402c установлено на прижимном блоке 412b шасси. Функции прижимных блоков 412a, 412b шасси являются, по существу, одинаковыми или идентичными описанным выше, применительно к блокам 326 шасси фиг.3. Прижимной блок 412a шасси включает в себя канал 414а текучей среды, и прижимной блок 412b шасси включает в себя другой канал 414b текучей среды для обеспечения перемещения текучей среды через прижимной блок 412a, 412b шасси. Как показано, каналы 414a, 414b текучей среды образуют участок канала 404 текучей среды для обеспечения перемещения текучей среды через являющееся примером устройство 400 рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402c. Для увеличения коэффициента теплопередачи, в показанном примере, прижимные блоки 412a, 412b шасси выполнены с использованием материала с относительно высокой теплопроводностью. Кроме того, текучая среда может являться рабочей жидкостью гидросистемы или любой другой текучей средой, подходящей для передачи тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b.

Текучая среда перемещается по каналу 404 с использование насоса, такого, например, как насос 348 фиг.3. Для перемещения текучей среды по каналу 404, корпус 408 являющегося примером устройства 400 снабжен входным отверстием 416 текучей среды и выходным отверстием 418 текучей среды. Входное отверстие 416 текучей среды может быть соединено с каналом (не показано), соединенным с выходным патрубком насоса (например, насоса 348 фиг.3), и выходное отверстие 418 текучей среды может быть соединено с другим каналом (не показано), соединенным с входным патрубком насоса. В показанном примере насос заставляет относительно более холодную текучую среду входить во входное отверстие 416 текучей среды, текучая среда перемещается по каналу 404, отводя тепло от прижимных блоков 412a, 412b шасси (которые отводят тепло от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c), таким образом, поднимая температуру текучей среды, и текучая среда затем выходит из корпуса 408 через выходное отверстие 418 текучей среды для рассеивания тепла. Текучая среда затем отводится насосом и вводится обратно через канал 404 для продолжения рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c. В некоторых примерах реализации расход текучей среды, подаваемой насосом, можно регулировать для корректировки коэффициента теплопередачи устройства 400.

В показанном варианте прижимные блоки 412a, 412b шасси также выполнены с возможностью передачи тепла наружу в ствол W скважины и пласт F. В показанном варианте прижимные блоки 412a, 412b шасси установлены на корпусе 408 на соответствующих пружинах 422a, 422b и 424a, 424b сжатия для поджатия прижимных блоков 412a, 412b шасси к кожуху 428 (например, втулке) утяжеленной бурильной трубы 406. Конкретно, пружины 422a, 422b расположены между корпусом 408 и прижимным блоком 412a шасси для приложения направленного наружу усилия к прижимному блоку 412a шасси, обуславливая тепловой контакт или тепловое соединение поверхности 432 прижимного блока 412a шасси с внутренней поверхностью 434 корпуса 428. Аналогичным способом, пружины 424a, 424b расположены между корпусом 408 и прижимным блоком 412b шасси для приложения направленного наружу усилия к прижимному блоку 412b, обуславливая тепловой контакт или тепловое соединение внешней поверхности 436 прижимного блока 412b шасси с внутренней поверхностью 434 корпуса 428. Таким способом корпус 428 можно использовать как радиатор (например, радиатор 344, описанный выше, применительно к фиг.3) для рассеивания тепла от прижимных блоков 412a, 412b шасси в ствол W скважины и пласт F.

В показанном примере каналы 414a, 414b снабжены соответствующими выступами 442 (то есть препятствиями) для улучшения коэффициента теплопередачи от прижимных блоков 412a, 412b шасси к текучей среде, проходящей через каналы 414a, 414b, и общей эффективности теплопередачи устройства 400, когда текучая среда проходит через канал 404 для отвода тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c. В показанном варианте выступы 442 выполнены в виде перегородок. Для улучшения коэффициента и эффективности теплопередачи перегородки 442 препятствуют потоку текучей среды для увеличения интенсивности перемешивания, возникающего в текучей среде при прохождении текучей среды через каналы 414a, 414b. Например, когда перегородки 442 прерывают поток текучей среды, текучая среда перемешивается, как показано позицией 444, обуславливая перемешивание текучей среды более высокой температуры с текучей средой более низкой температуры и, таким образом, снижение общей температуры текучей среды для обеспечения большей передачи тепла от прижимных блоков 412a, 412b шасси в текучую среду. Как описано ниже, применительно к фиг.6C, размеры перегородок 442 можно выбирать для изменения действия перемешивания текучей среды. Например, размеры перегородок 442 можно, в некоторых примерах реализации, выбирать для максимизирования действия перемешивания.

На фиг.5 показан изометрический вид устройства 400 фиг.4A и 4B. Корпус 408 включает в себя заглубленную поверхность 502 с отверстиями 504 для размещения пружин 422a, 422b, 422с, 422d сжатия. Отверстие 506 выполнено в заглубленной поверхности 502 для размещения вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b (фиг.4A). Кроме того, выходное отверстие 512 и входное отверстие 514 выполнены в заглубленной поверхности 502 для обеспечения прохождения текучей среды в прижимной блок 412a шасси и из него. В показанном примере прижимный блок 412a шасси включает в себя входной патрубок 516 прижимного блока шасси и выходной патрубок 518 прижимного блока шасси, гидравлически соединенные с каналом 414a прижимного блока 412a шасси, показанного на фиг.4A. Когда прижимной блок 412a шасси соединен с корпусом 408 на заглубленной поверхности 502, в выходном отверстии 512 корпуса 408 размещен входной патрубок 516 прижимного блока 412a шасси и во входном отверстии 514 корпуса 408 размещен выходной патрубок 518 прижимного блока 412a шасси. Кроме того, когда прижимной блок 412a шасси соединен с корпусом 408, прижимной блок 412a шасси контактирует с пружинами 422a, 422b, 422с, 422d сжатия. Когда собранный корпус 408 и прижимной блок 412a шасси помещены или вставлены в корпус 406, указанные пружины сжатия прилагают направленные наружу усилия к прижимному блоку 412a шасси так, что прижимной блок 412a шасси находится в тепловом контакте с корпусом 406, как рассмотрено выше применительно к фиг.4A, для рассеивания тепла в ствол W скважины и пласт F через корпус 406, поскольку корпус функционирует как радиатор (например, радиатор 344 фиг.3).

Хотя это не показано детально, корпус имеет другую заглубленную поверхность 522 с признаками, аналогичными описанным применительно к заглубленной поверхности 502 выемки. В показанном варианте корпус 408 выполнен с возможностью размещения прижимного блока 412b (фиг.4A) на заглубленной поверхности 522.

На фиг.6A показан изометрический вид прижимного блока 412a шасси устройств, показанных на фиг.4A, 4B, и 5. На фиг.6A показан входной патрубок 516 и выходной патрубок 518 прижимного блока 412a шасси. Кроме того, вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b показаны установленными (или находящимися в контакте) на прижимном блоке 412a шасси. В некоторых примерах реализации вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b могут быть несъемно соединены или съемно соединены с прижимными блоками 412a шасси. В других примерах реализации вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b могут быть установлены в корпусе 408 (фиг.4A и 5), и когда прижимной блок 412a шасси собирают с корпусом 408 или устанавливают в него, вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b входят в тепловой контакт с прижимным блоком 412a шасси для передачи тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b на прижимной блок 412a шасси.

На фиг.6B показан вид поперечного сечения по линии C-C прижимного блока 412a шасси фиг.4A, 4B, 5 и 6A. В показанном примере канал 414a выполнен посредством образования камеры в прижимном блоке 412a шасси, занимающей значительную часть объема прижимного блока 412a шасси. Один из выступов 442 (фиг.4A) показан проходящим в канал 414a. Первая стенка 602 прижимного блока шасси имеет внешнюю поверхность 604, выполненную с возможностью размещения вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b и имеющую входной патрубок 516 и выходной патрубок 518, выполненные на ней. Внутренняя поверхность 606 первой стенки 602 прижимного блока шасси открыта в канал 414a и имеет выступы 442, выполненные на ней. Когда вырабатывающие тепло устройства 402a, 402b вырабатывают тепло, тепло рассеивается в первую стенку 602 прижимного блока шасси и передается от внешней поверхности 604 к внутренней поверхности 606 и выступам 442. Когда текучая среда проходит через канал 414a, текучая среда находится в контакте с внутренней поверхностью 606 и выступами 442 для отвода тепла от первой стенки 602 прижимного блока шасси. В таком режиме, когда текучая среда проходит через канал 414a, тепло передается от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b в текучую среду.

Прижимной блок 412a шасси оборудован второй стенкой 608 прижимного блока шасси, которая может быть соединена (например, приварена, соединена на болтах и т.п.) или выполнена как одно целое с первой стенкой 602 прижимного блока шасси для образования канала 414a. В показанном примере стенка 608 прижимного блока шасси реализована как изогнутая стенка для максимизирования площади поверхности, находящейся в тепловом контакте с корпусом 406 (фиг.4A и 5). Вместе с тем, в других примерах реализации стенка 608 прижимного блока может быть выполнена с использованием любой другой формы стенки, подходящей для конкретного варианта применения. Когда текучая среда проходит через канал 414a, часть тепла, принятого от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, уносит текучая среда, а часть тепла передается на вторую стенку 608 прижимного блока шасси. В данном режиме стенка 608 прижимного блока шасси может рассеивать часть тепла в ствол W скважины и пласт F (фиг.4A) через корпус 406 (фиг.4A, 4B, 5), который может функционировать как радиатор, например радиатор 344 фиг.3.

На фиг.6C показано продольное сечение прижимного блока шасси фиг.4A, 4B, 5, 6A, 6B. Высота h выступа и ширина w выступов или перегородок 442 показаны относительно высоты H канала и общего размера канала 414a. Кроме того, перегородки 442 показаны разнесенными на расстояние d одна от другой. В показанном примере, высота h выступа перегородок 442 меньше общей высоты H канала. Размеры h и w перегородок 442 и шаг d между перегородками 442 можно выбирать для достижения необходимой эффективности или коэффициента теплопередачи модифицированием площади поверхности, имеющейся для передачи тепла от прижимного блока 412a в текучую среду, и модифицированием количества препятствий потоку текучей среды, создаваемых перегородками 442. Например, высоту h выступа и/или ширину w можно увеличить для увеличения площади поверхности, открытой воздействию текучей среды, проходящей через канал 414a так, чтобы больше площади поверхности каждой перегородки 442 имелось для передачи тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b в текучую среду. Вместе с тем, слишком большое увеличение высоты h выступа и/или ширины w может препятствовать проходу текучей среды через канал 414a и снижать действие перемешивания текучей среды. В некоторых примерах реализации высота h перегородок 442 относительно высоты H канала 414a предпочтительно имеет такую величину, какая должна обеспечивать приемлемый перепад давления. Увеличение высоты h перегородок 442, в свою очередь, увеличивает количество перемешивания текучей среды, что, в свою очередь улучшает коэффициент теплопередачи в текучую среду. Вместе с тем, увеличение высоты h перегородок 442 также увеличивает сопротивление потоку текучей среды, следовательно, уменьшая давление текучей среды. В некоторых примерах реализации ширина w перегородки 442 предпочтительно сохраняется минимальной и определяется возможностями изготовления перегородок 442 на основании, например, используемого материала и высоты h перегородки 442. Относительно более широкие перегородки могут вызывать ненужное уменьшение давления текучей среды. Таким образом, в некоторых примерах реализации перегородки 442 можно выполнять такими тонкими, какими позволяют требования конструктивной прочности для конкретного варианта применения.

В некоторых примерах реализации расстояние d между перегородками 442 предпочтительно выбрано превышающим высоту h перегородок 442 более чем в шесть раз, но менее чем в восемь раз, поскольку турбулентный поток в текучей среде повторно прикрепляется (или уменьшается) на расстоянии от перегородок, равном около шести высот h перегородки. Таким образом, высоту h и ширину w каждой перегородки 442 можно выбирать для достижения необходимой величины площади поверхность стенки 602 прижимного блока шасси, находящейся под воздействием текучей среды, при этом также получая необходимый поток текучей среды и эффект перемешивания текучей среды в канале 414a. Кроме того, длина каналов 414a, 414b может быть выбрана для изменения коэффициента теплопередачи в текучую среду, проходящую через каналы 414a, 414b.

В показанном варианте перегородки 442 представляют собой прямоугольные конструкции с неизменным шагом. Вместе с тем, в других примерах реализации, перегородки 442 можно реализовать с использованием различных форм, и каждая перегородка может быть реализована с использованием формы, отличающейся от формы других перегородок. Кроме того, перегородки 442 могут альтернативно быть разнесены с использованием различных расстояний между перегородками. В некоторых примерах реализации перегородки могут быть сконструированы перпендикулярными потоку текучей среды. Вместе с тем, в других примерах реализации перегородки могут являться не перпендикулярными потоку текучей среды.

На фиг.7A показан вид продольного сечения, и на фиг.7B показан вид поперечного сечения другого варианта устройства 700, имеющего удлинитель 702 теплообменника для рассеивания тепла от вырабатывающих тепло устройств 704a, 704b, 704c посредством перемещения текучей среды через множество каналов текучей среды. В показанном примере являющееся примером устройство 700 оснащено корпусом 708 и прижимными блоками 712a, 712b шасси, соединенными с корпусом 708. Прижимные блоки 712a, 712b шасси могут быть выполнены по существу аналогично или идентично прижимным блокам 412a, 412b шасси фиг.4A. Каждый прижимной блок 712a, 712b шасси включает в себя соответствующий канал 714а и 714b текучей среды, через который осуществляется циркуляция текучей среды в являющемся примером устройстве 700.

Удлинитель 702 теплообменника создан для улучшения коэффициента теплопередачи от текучей среды в ствол W скважины и пласт F посредством увеличения площади поверхности каналов, находящихся в контакте с текучей средой, на которую тепло может передаваться от текучей среды, и увеличением общей длины пути прохождения потока, на котором текучая среда может перемешиваться относительно более эффективно. Длину удлинителя 702 теплообменника и каналов в нем можно выбирать для увеличения эффективной теплопередачи. В показанном примере удлинитель 702 теплообменника включает в себя корпус 716, снабженный кольцевой полостью 718 притока, выполненной в корпусе 716. Кольцевая полость 718 притока гидравлически соединена с каналом 714а прохода текучей среды прижимного блока 712a шасси и каналом 714b прохода текучей среды прижимного блока 712b шасси. На изометрическом виде корпуса 716 на фиг.8 показано выполнение кольцевой полости 718 притока в корпусе 716.

Как показано на фиг.7A, корпус 716 также включает в себя входное отверстие 722 текучей среды и выходное отверстие 724 текучей среды. Когда текучая среда поступает во входное отверстие 722, текучая среда проходит через удлинитель 702 теплообменника к прижимным блокам 712a, 712b шасси через кольцевую полость 718 притока (фиг.7A, 7B, 8) в направлении, в общем, указанном стрелками 726 (фиг.7A). Текучая среда затем отклоняется в два канала 730a и 730b (фиг.7A, 8) для входа в корпус 708 и проходит через каналы 714a, 714b прижимных блоков 712a, 712b шасси, в которых текучая среда отводит тепло от вырабатывающих тепло устройств 704a, 704b, 704c при прохождении через прижимные блоки 712a, 712b.

Для перемещения текучей среды из корпуса 708 и от вырабатывающих тепло устройств 704a, 704b, 704c корпус 708 оборудован выпускным каналом 732 текучей среды, соединенным с каналами 714a, 714b, и корпус 716 удлинителя 702 теплообменника оборудован другим выпускным каналом 734 текучей среды, соединенным с выпускным каналом 732 текучей среды. Каналы 732 и 734 могут быть реализованы с использованием тонкостенных труб. Когда текучая среда выходит из каналов 714a, 714b, текучая среда объединяется для прохождения через выпускные каналы 732 и 734 текучей среды и на выход из удлинителя 702 теплообменника через выходное отверстие 724 текучей среды. Текучая среда может затем проходить через другие каналы (не показано) для охлаждения текучей среды посредством передачи тепла в ствол W скважины и пласт F перед закачкой текучей среды (посредством, например, насоса 348 фиг.3) обратно во входное отверстие 722 текучей среды. Текучая среда, проходящая через кольцевую полость 718 притока, относительно холоднее текучей среды, выходящей через выпускной канал 734 текучей среды. Вместе с тем, относительно более холодная текучая среда в кольцевой полости 718 может все еще иметь некоторое тепло, которое может дополнительно рассеиваться радиально к стволу W скважины и пласту F через одну или нескольких радиаторных площадок 738 или кожух корпуса 716.

В показанном варианте выпускные каналы 732 и 734 текучей среды размещены коаксиально с корпусами 708 и 716. Вместе с тем, в других примерах реализации выпускные каналы 732 и 734 текучей среды можно проложить через корпуса 708 и 716 иначе. Кроме того, хотя текучая среда из каналов 714a, 714b описана объединяющейся в выпускных каналах 732 и 734 текучей среды, в других вариантах реализации соответствующие выпускные каналы текучей среды могут быть созданы для каждого из каналов 714a, 714b, чтобы текучая среда из каналов 714a, 714b не объединялась в корпусах 708 и 716 или объединялась в некоторой другой точке корпусов 708 и/или 716.

Относительно прижимных блоков 712a, 712b шасси, соединенных с корпусом 708, для улучшения коэффициента теплопередачи от прижимных блоков 712a, 712b шасси в текучую среду, проходящую по каналам 714a, 714b, и общей эффективности теплопередачи являющегося примером устройства 700, каналы 714a, 714b оборудованы соответствующими выступами 742, по существу одинаковыми или идентичными выступам 442 фиг.4A, 6B, 6C. Кроме того, удлинитель 702 теплообменника оборудован выступами 746, по существу одинаковыми или идентичными выступам 742 и 442. На фиг.8 показан изометрический вид одного из выступов 746, выполненного как кольцевой выступ в кольцевой полости 718 притока.

В показанном на фиг.7A примере, прижимные блоки 712a, 712b шасси установлены на корпусе 708 с соответствующими пружинами 752a, 752b и 754a, 754b сжатия. Конкретно, пружины 752a, 752b расположены между корпусом 708 и прижимным блоком 712a шасси для приложения направленного наружу усилия к прижимному блоку 712a шасси, обуславливающего тепловой контакт внешней поверхности 756 прижимного блока 712a шасси с внутренней поверхностью 758 корпуса 760. Аналогичным способом, пружины 754a, 754b расположены между корпусом 708 и прижимным блоком 712b шасси для приложения направленного наружу усилия к прижимному блоку 712b шасси, обуславливающего тепловой контакт внешней поверхности 762 прижимного блока 712b шасси с внутренней поверхностью 758 корпуса 760. Таким образом, корпус 760 можно использовать как радиатор (например, радиатор 344, описанный выше, применительно к фиг.3), рассеивающий тепло от прижимных блоков 712a, 712b шасси в ствол W скважины и пласт F.

Хотя устройства 400 и 700 описаны выше, как имеющие соответствующие прижимные блоки 412a, 412b и 712a, 712b шасси, в других вариантах реализации признаки и конструкции (например, каналы, выступы (перегородки), и т.п.) прижимных блоков 412a, 412b и 712a, 712b шасси могут быть выполнены как единое целое с соответствующими корпусами 408. Таким образом, являющееся примером устройство для выполнения функций и операций, описанных выше, может быть реализовано без отдельных прижимных блоков шасси.

На фиг.9 показан график 900 зависимости между температурой вырабатывающего тепло устройства (например, одного из вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b. 402c фиг.4) и расходом текучей среды через являющееся примером устройство 400 фиг.4. График 900 имеет кривую 902 температурной зависимости устройства, аналогичного являющемуся примером устройству 400, но без перегородок 442, и кривую 904 температурной зависимости являющегося примером устройства 400 с перегородками 442. Обе кривые 902 и 904 температурной зависимости показывают, что температуры вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c уменьшаются с увеличением расхода текучей среды через соответствующее устройство. Вместе с тем, кривая 904 температурной зависимости показывает, что оборудование перегородками 442 устройства 400 снижает общую температуру устройства 400 на около 15°-20°C.

На фиг.10 показана схема последовательности стадий способа, который можно использовать для рассеивания тепла, с использованием устройства 400 фиг.4 и/или устройства 700 фиг.7. В некоторых вариантах реализации способ фиг.10 может быть реализован с использованием машиночитаемых инструкций, содержащих программу для исполнения процессором или контроллером (например, контроллером 308 фиг.3). Программа может осуществляться в программном обеспечении, сохраняющемся на материальном носителе, таком как компактный диск, компьютерная дискета, жесткий диск, универсальный цифровой диск или запоминающее устройство (например, электронно стираемое программируемое постоянно запоминающее устройство/система 302 электронного оборудования фиг.3), связанное с контроллером 308 и/или осуществленное в программно-аппаратном обеспечении и/или специальном аппаратном обеспечении хорошо известным способом. Дополнительно, хотя являющаяся примером программа описана в схеме последовательности операций, показанной на фиг.10, специалисту в данной области техники должно быть ясно, что много других способов ввода в действие устройства 400 можно использовать альтернативно. Например, можно изменить порядок исполнения блоков, и/или некоторые из описанных блоков можно изменить, исключить или объединить. Способ фиг.10 описан применительно к устройству 400 фиг.4 и системе 302 электронного оборудования, насосу 348 и температурным датчикам 352 и 354 фиг.3. Вместе с тем, способ фиг.10 можно также реализовать применительно к устройству 700 фиг.7.

Как детально показано на фиг.10, первоначально контроллер 308 измеряет температуру прижимных блоков 412a, 412b шасси (фиг.4) и температуру ствола W скважины на стадии 1002 с использованием, например, температурных датчиков 352 и 354. Контроллер 308 затем определяет настройку расхода на насосе 348 на основании измеренных температур на стадии 1004. Например, контроллер 308 может исполнять инструкции в электронно стираемом программируемом постоянно запоминающем устройстве/системе 302, обуславливающие выбор контроллером 308 настройки относительно низкой производительности, если прижимные блоки 412a, 412b шасси имеют относительно низкую температуру или относительно высокую настройку расхода, если прижимные блоки 412a, 412b шасси имеют относительно высокую температуру.

На стадии 1006 контроллер 308 затем настраивает насос 348 (фиг.3) на закачку текучей среды с расходом на насосе, определенным на стадии 1004. Когда насос 348 действует, текучая среда закачивается в устройство 400 через входное отверстие 416 текучей среды (фиг.4A и 4B) в корпусе 408 (фиг.4A) и через каналы 414a, 414b прижимного блока шасси на стадии 1008. В показанном примере фиг.4A, 5, и 6A-6C текучая среда проходит через входное отверстие 416 текучей среды в корпусе 408, входит в канал 414a прижимного блока шасси через входной патрубок 516 прижимного блока шасси (фиг.4A, 5 и 6A-6C), выходит из канала 414a прижимного блока шасси через выходной патрубок 518 прижимного блока шасси (фиг.4A, 5 и 6A-6C) и входит в канал 414b прижимного блока 412b шасси (фиг.4A).

Когда текучая среда проходит через каналы 414a, 414b прижимного блока шасси, тепло передается от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c в текучую среду на стадии 1010. Например, когда текучая среда проходит через канал 414a прижимного блока, стенка 602 прижимного блока (фиг.6B, 6C) и перегородки 442 (фиг.4A, 6B, 6С) передают тепло от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b в текучую среду. Кроме того, перегородки 442 обуславливают перемешивание текучей среды при прохождении по каналам 414a, 414b. Когда текучая среда проходит через каналы 414a, 414b, некоторая часть тепла, переданная в текучую среду, передается от текучей среды в ствол W скважины и пласт F через монтажные прижимные блоки 412a, 412b шасси на стадии 1012. Например, когда текучая среда проходит через прижимной блок 412a шасси, часть тепла передается от текучей среды в стенку 608 прижимного блока, который находится в тепловом контакте с кожухом 406. В данном режиме кожух 406 функционирует как радиатор (например, радиатор 344 фиг.3), передающий тепло радиально наружу в ствол W скважины и пласт F.

Текучая среда затем выходит из корпуса 408 на стадии 1014 через выходное отверстие 418 текучей среды и перемещается к этапу рассеивания тепла текучей среды. Тепло затем рассеиваeтся из текучей среды на стадии 1016. В некоторых вариантах реализации рассеивание тепла текучей среды может быть реализовано с использованием устройств пассивного теплообмена, например, удлинителя 702 теплообменника фиг.7, для рассеивания тепла в ствол W скважины и пласт F посредством, например, радиальной теплопередачи, направленной наружу. В других вариантах реализации стадия рассеивания тепла текучей среды может быть реализована с использованием более простой конфигурации рассеивания тепла или более сложной конфигурации рассеивания тепла. В любом варианте, после рассеивания тепла из текучей среды, насос 348 (фиг.3) повторно прокачивает текучую среду к входному отверстию 416 корпуса (фиг.4A и 4B) и каналам 414a, 414b на стадии 1018 для повторной циркуляции текучей среды через корпус 408 для передачи дополнительного тепла от вырабатывающих тепло устройств 402a, 402b, 402c в текучую среду. Затем стадии 1008, 1010, 1012, 1014, 1016 и 1018 повторяются.

На стадиях 1008, 1010, 1012, 1014, 1016 и 1018, описанных выше, контроллер 308 (фиг.3) осуществляет мониторинг температуры ствола W скважины с использованием температурного датчика 354 и одного или обоих прижимных блоков 412a, 412b шасси с использованием одного или нескольких датчиков, по существу одинаковых или идентичных температурному датчику 352 (фиг.3) для регулирования производительности насоса 348. Конкретно, контроллер 308 выполняет стадии 1020, 1022, 1024, 1026, 1028 и 1030, как описано ниже. Первоначально, на стадии 1020 контроллер 308 определяет, следует ли проверять температуры ствола W скважины и прижимного блока 412a, 412b шасси. Например, контроллер 308 может быть выполнен для измерения температур в заданных интервалах. Если контроллер 308 определяет, что не следует проверять температуры, регулирование остается на стадии 1020, пока не наступит время измерения температур.

Когда контроллер 308 определяет, что следует проверить температуры, контроллер 308 измеряет температуры на стадии 1022 и определяет на основании измерения температур, следует ли корректировать расход насоса 348 на стадии 1024. Например, контроллер 308 может быть выполнен для уменьшения настройки расхода на насосе 348, когда температуры прижимных блоков 412a, 412b шасси находятся ниже пороговых значений температуры увеличения настройки расхода, когда температуры находятся выше аналогичного или другого порогового значения температуры. Кроме того, или альтернативно, контроллер 308 может быть выполнен для увеличения расхода на насосе 348, когда температура ствола W скважины выше порогового значения температуры, и уменьшения расхода, когда температура ствола W скважины ниже или равна аналогичному или другому пороговому значению температуры. Алгоритм, использующийся для настройки расходов на насосе, может быть реализован, как необходимо, для соответствия конкретным вариантам реализации и различным конфигурациям прижимных блоков шасси и устройств рассеивания тепла, которые могут быть аналогичными или отличающимися от устройства 400 фиг.4 или устройства 700 фиг.7.

Если контроллер 308 определяет на стадии 1024, что следует корректировать расход на насосе 348, контроллер 308 корректирует настройку расхода на насосе на стадии 1026. После корректировки контроллером 308 настройки расхода на насосе на стадии 1026, или если контроллер 308 определяет, что не следует корректировать настройку расхода на насосе на стадии 1024, контроллер 308 определяет, следует ли остановить насос 348 на стадии 1028. Если контроллер 308 определяет, что останавливать насос 348 не следует, управление переходит обратно на стадию 1020. В ином случае, если контроллер 308 определяет, что следует остановить насос 348, контроллер 308 останавливает насос 348 на стадии 1030. Например, контроллер 308 может определить, что следует остановить насос 348, если контроллер 308 принимает команду остановки (от таймера или другого сигнала или от оператора). После того как контроллер 308 останавливает насос 348, способ фиг.10 заканчивается.

Хотя некоторые способы, устройства и условия изготовления описаны в данном документе, объем данного патента ими не ограничивается. Напротив, данный патент охватывает все способы, устройства и условия изготовления, четко соответствующие объему прилагаемой формулы изобретения как буквально, так и согласно доктрине эквивалентов.

1. Устройство для рассеивания тепла в скважинном инструменте, содержащее прижимной блок, имеющий входное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с выходным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента, выходное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с входным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента, и канал, проходящий между входным отверстием текучей среды прижимного блока и выходным отверстием текучей среды прижимного блока и включающий в себя проходящий внутрь выступ, предназначенный для передачи тепла от вырабатывающего тепло элемента в текучую среду, проходящую через канал.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее скважинный трубчатый элемент.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором прижимной блок соединен с вырабатывающим тепло элементом.

4. Устройство по п.1, в котором вырабатывающий тепло элемент включает в себя, по меньшей мере, одно из следующего: электронную схему, двигатель и генератор переменного тока.

5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее радиатор и, по меньшей мере, одну пружину сжатия, отклоняющую прижимной блок к радиатору.

6. Устройство по п.5, в котором радиатор содержит втулку, окружающую участок корпуса скважинного трубчатого элемента.

7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос, гидравлически связанный с каналом.

8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее компенсатор для поддержания давления текучей среды в канале, по существу одинакового с атмосферным давлением в забойном трубчатом элементе.

9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее контроллер и датчик, при этом контроллер выполнен с возможностью регулирования расхода текучей среды через канал на основании определенной датчиком температуры.

10. Способ рассеивания тепла, содержащий прием текучей среды в канал через входное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с выходным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента;
передачу тепла от вырабатывающего тепло элемента в текучую среду в канале через проходящий внутрь выступ канала;
выпуск текучей среды из канала через выходное отверстие текучей среды, разъемно соединенное с входным отверстием текучей среды скважинного трубчатого элемента.

11. Способ по п.10, в котором используют вырабатывающий тепло элемент, включающий в себя, по меньшей мере, одно из следующего:
электронную схему, двигатель и генератор переменного тока.

12. Способ по пп.10 и 11, в котором прием текучей среды в канал и выпуск текучей среды из канала содержит действие насоса по закачке текучей среды в канал и откачке текучей среды из канала соответственно.

13. Способ по п.10, дополнительно содержащий определение температуры датчиком и регулирование расхода текучей среды через канал на основе определенной температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области космической техники и радиотехники, в частности к устройствам, где используются элементы, работающие в режиме повторного выделения тепловой мощности.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системам охлаждения бортовой аппаратуры автономных оптико-электронных устройств, выполненных в виде отдельных модулей и расположенных вне авиационного носителя.

Изобретение относится к системе охлаждения для сверхпроводящией роторной машины. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики систем охлаждения различных комплексов, применяемых в радиолокации, связи, навигации, телевидении и других областях техники.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к охлаждению радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использовано для охлаждения элементов РЭА, работающих при циклических тепловых воздействиях.

Изобретение относится к области механики, в частности к способам и устройствам отработки тепловой защиты объектов от мощных направленных тепловых нагрузок с помощью защитного экрана.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам охлаждения элементов и узлов аппаратуры неразрушающего контроля, технической и медицинской диагностики, бытовой аппаратуры.

Изобретение относится к электротехнике, к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к устройствам ее охлаждения. .

Изобретение относится к системам обеспечения температурных режимов и может быть использовано при воздушном охлаждении оборудования, в том числе радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), расположенной на подвижных носителях.

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано для спуска или подъема приборов и различных устройств специального назначения в скважины, в том числе находящиеся под избыточным давлением газа или жидкости.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к геофизическим устройствам для исследования скважины, и может быть использовано для исследования добывающих скважин под действующим устройством механизированной добычи без остановки оборудования.

Изобретение относится к области бурения скважины и предназначено для измерения, преобразования и передачи информации на поверхность по беспроводному электромагнитному каналу связи забойной телеметрической системы с целью контроля и оперативного управления траекторией наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтедобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в одной скважине. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для формирования импульса давления в буровом растворе в бурильной колонне для осуществления измерений в процессе бурения.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к устройствам для крепления электронного модуля скважинного прибора. .

Изобретение относится к исследованию подземных формаций с использованием акустических измерений, производимых в скважине. .

Изобретение относится к области бурения горизонтальных скважин, для которых необходимо осуществлять измерения в скважине или выполнять диаграфические замеры

Изобретение относится к устройству и способу рассеивания тепла в скважинном инструменте

Наверх