提高石油測井儀器耐高溫性能方法的研究

石燦

摘要：近些年，伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，我國的油田開發(fā)技術(shù)也在不斷提高，石油作為社會發(fā)展中的關(guān)鍵性資源之一，其在各個領(lǐng)域中均有所應(yīng)用和涉及，近些年伴隨著我國工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，石油資源的消耗量逐年增長，這也間接促使石油資源的勘測以及開采技術(shù)成為目前石油領(lǐng)域的發(fā)展關(guān)鍵性問題。

關(guān)鍵詞：石油測井儀器;耐高溫性能;提升方法

隨著科技的不斷發(fā)展，我國的油田開采技術(shù)也得到相應(yīng)的提升，石油作為工業(yè)的血液，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)的發(fā)展中，近幾年隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，石油資源即將消耗殆盡，進而石油的勘測和開采技術(shù)的發(fā)展就進入一個瓶頸，面臨著開采困難的局面。在油田采油井利用現(xiàn)有的開采技術(shù)已不能滿足開采的需要，現(xiàn)階段，石油在開采的過程中所需要的溫度更高。為了使開采的石油量能滿足經(jīng)濟市場發(fā)展的需求，應(yīng)對測井儀器的耐高溫性能進行優(yōu)化。

一、慨述

石油資源的生產(chǎn)開采面臨著非常惡劣的環(huán)境，因此對開采技術(shù)的要求也非常高。要想適應(yīng)復雜多變的開采環(huán)境就必須進一步提升測井儀器的性能，這樣才能將測井儀器的性能充分發(fā)揮出來。我國關(guān)于測井儀器的相關(guān)研究還比較落后，但是歐洲國家已經(jīng)研制出了完全適應(yīng)生石油開采系統(tǒng)變化情況的測井體系，而且相關(guān)的測井儀器能夠在最高溫度為260℃以及最大壓力為175MPa環(huán)境下很好的完成作業(yè)。與傳統(tǒng)的測井儀器相比較，該測井體系的主要材料經(jīng)過了嚴格的隔熱、吸熱以及預熱等處理。

對測井設(shè)備耐溫性能起到?jīng)Q定性影響的因素有很多，具體可以將其劃分為外部因素以及內(nèi)部因素，外部因素主要是測井儀器外表面所面臨的溫度環(huán)境;由于測井儀器本身需要在高溫高壓的環(huán)境下進行連續(xù)作業(yè)，因此必須充分保證測井儀器內(nèi)部各種元件不會出現(xiàn)發(fā)熱故障。因此，針對測井儀器的內(nèi)部元件要盡量使用阻抗、已經(jīng)發(fā)熱量都比較小的元件，這樣就能充分減少測井儀器在運行過程中自身產(chǎn)生的熱量。此外，電路圖的差異也會導致設(shè)備自身產(chǎn)生熱量出現(xiàn)差別，因此可以對測井儀器內(nèi)部的電路圖進行優(yōu)化設(shè)計，最大程度減少電路的產(chǎn)熱量。雖然目前測井儀器應(yīng)用的保溫瓶能夠起到一定的隔熱作用，但是在實際的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，保溫瓶不僅會占用較大的體積，從而直接增加測井設(shè)備體積，因此在實際應(yīng)用過程中該技術(shù)也沒有得到廣泛應(yīng)用。充分結(jié)合當前我國油田行業(yè)的技術(shù)以及實際的資源現(xiàn)狀來看，可以在測井儀器中大力推廣使用熱障涂層技術(shù)以及相變儲能技術(shù)。

二、提升測定以及耐高溫性能的方法

1、熱障涂層技術(shù)。該技術(shù)主要是應(yīng)用具備較強的耐腐蝕性、抗氧化作用連接最下層與金屬磁器材料涂層共同構(gòu)成了一種熱障涂層。通過連接最下層的作用能夠?qū)X合金材料以及鋼結(jié)構(gòu)等有效的連接在一起形成涂層，這樣就能為金屬陶瓷材料提供很好的過渡作用。這樣，當涂層與基體接觸的部分一旦發(fā)生溫度變化，就會使得涂層也逐漸轉(zhuǎn)變成基體，這樣就能充分減少測井儀器的熱效應(yīng)。納米氧化釔穩(wěn)定氧化鋯能夠在超過200℃的環(huán)境下保持熱導率為2.015。由此可見，其導熱率非常好，而且這種材料的膨脹系數(shù)比較低。在熱障涂層技術(shù)中充分運用這種材料能夠有效提升測井儀器的耐高溫性能。通過相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，即使不使用熱冷或者相應(yīng)的吸熱材料，在金屬構(gòu)建桌面覆蓋納米氧化釔穩(wěn)定氧化鋯能夠有效的阻止外部熱源向內(nèi)部傳導，而且該材料能夠充分滿足在250℃以內(nèi)以及150MPa的環(huán)境下很好的完成測試作業(yè)。

2、相變儲能技術(shù)。儲能降溫在實際應(yīng)用的過程中主要有顯熱儲存、潛熱儲存以及化學能儲等方式。通過對常規(guī)儲能材料進行處理，讓其能夠?qū)⒁徊糠譄崃績Υ嫫饋?，這個過程就是顯熱儲存。儲熱材料實際的比熱容密度與其能夠存儲的熱量存在非常緊密的聯(lián)系，隨著現(xiàn)代新型材料比熱容以及密度的不斷提升，使得材料存儲熱量的性能也在不斷提升。而相變儲存能量實際上就是潛熱儲能。潛熱儲能主要是利用材料在發(fā)生相變的過程中儲存能量的特性來實現(xiàn)對熱量的存儲。儲能材料在實際發(fā)生相變的過程中所能夠存儲的能量要遠遠超過其在潛熱時熱量的儲存量，因此，潛熱儲的熱量實際上能量密度更大。一些特殊的材料在發(fā)生化學反應(yīng)的過程中出現(xiàn)的吸收和釋放熱量的現(xiàn)象如果能夠達到測井儀器實際上的熱量存儲以及釋放密度就是化學儲能。雖然儲能方式中化學儲能的效率最高，但是這種技術(shù)目前仍然處于研發(fā)階段，還沒有實現(xiàn)實際應(yīng)用。一些潛能材料在發(fā)生相態(tài)變化的過程中能夠融化大量的潛熱量，而且在冷卻過程中結(jié)晶率以及熱導率都比較高，化學性質(zhì)也相對比較穩(wěn)定，不會對容器產(chǎn)生嚴重的腐蝕，材料的價格也比較低，因此完全可以作為熱障涂層技術(shù)的隔熱材料。

在具體安裝相變儲能材料的時候通常情況下都會充分結(jié)合熱源主要的流動方向來進行確定，這樣才能充分保證絕大部分的熱量能夠傳導到潛熱儲存物質(zhì)。通常情況下，在進行測量設(shè)備相變物質(zhì)選擇的時候主要會從材料的比熱容、熔點、導熱系數(shù)等幾個方面進行考慮，與此同時還要充分考慮材料是否會引發(fā)已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕情況，而且還要充分保證材料能夠?qū)崿F(xiàn)重復利用。與保溫瓶相比較，熱障涂層的隔熱性能相對較差，因此在實際進行又讓涂層材料選擇的過程要盡量選擇導熱速率快、熱敏性較好、發(fā)生熱變時釋放熱量多、膨脹系數(shù)比較小的材料，綜合上述性能，易熔鉍合金是目前最適合在材料，因此，要加強易熔鉍合金在測井儀器耐高溫性能提升方面的應(yīng)用。

隨著科學技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，測井技術(shù)在環(huán)境耐受性方面的能力必然會不斷的提升，雖然說當前測井設(shè)備在耐高溫方面的性能已經(jīng)達到了一個瓶頸，但是伴隨著國家資金、人才的持續(xù)性投入，對其進行深入性研究探索，必然可以創(chuàng)新出儀器耐高溫處理措施。總之，耐高溫處理方式，可以一定程度的提升測井儀器的耐高溫性能，同時在高溫、深度油井中可以滿足當前測井領(lǐng)域中測井成功率，具備一定的現(xiàn)實應(yīng)用價值。

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