探析提高測井儀器耐高溫性能的方法

摘要：近些年，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國工業(yè)領(lǐng)域快速發(fā)展，石油資源的消耗量逐年增長，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，同時也對石油資源的勘測以及開采技術(shù)提出了越來越高的要求。測井儀器是當(dāng)前油氣開發(fā)過程中重要的組成部分，但是有些測井儀器耐高溫性能較差，在采高溫、高壓環(huán)境下使用時，經(jīng)常發(fā)生故障問題。因此，本文主要對測井儀器耐高溫性能的提升方法進(jìn)行了探析，其目的在于提升測井儀器使用的穩(wěn)定性，提升使用效能。研究表明：測井儀器耐高溫性能影響因素包括外部因素和內(nèi)部因素兩部分，可以通過使用熱障涂層技術(shù)和相變儲能技術(shù)兩種方法來提高測井儀器的耐高溫性能。

關(guān)鍵詞：測井儀器 ;耐高溫;性能 ;方法

引言

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(fù)雜多變的開采環(huán)境就必須進(jìn)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。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國關(guān)于測井儀器的相關(guān)研究還比較落后，法國 Schmumberjer 公司對環(huán)境變化而導(dǎo)致系統(tǒng)變化的狀況進(jìn)行分析，研制 出了相應(yīng)的測井體系與系統(tǒng)，借助這一系統(tǒng)在惡劣環(huán)境油田中進(jìn)行開采可以保障其開采的安全性，其能夠在最高溫度為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，這一系統(tǒng)可以在如此惡劣環(huán)境中應(yīng)用的主要原因是所 采用的材料經(jīng)過了嚴(yán)格的隔熱、吸熱以及預(yù)熱等處理。

1測井儀器耐高溫性能影響因素

測井儀器耐高溫性能影響因素包括外部因素和內(nèi)部因素兩部分，其中，外部因素主要是指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(jìn)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。測井儀器的內(nèi)部元件要盡量使用阻抗、發(fā)熱量較小的元件，這樣就能充分減少測井儀器在使用過程中自身產(chǎn)生的熱量。另外，電路圖的差異也會導(dǎo)致儀器自身產(chǎn)生熱量出現(xiàn)差別，所以，可以對測井儀器內(nèi)部的電路圖進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，最大程度減少電路的產(chǎn)熱量。為了更好的適應(yīng)環(huán)境變化，相關(guān)人員必然對傳統(tǒng)的測井儀器進(jìn)行改進(jìn)處理，從而保障其在實際開采過程中具備理想的應(yīng)用效果。

2提高測井儀器耐高溫性能的方法

2.1 熱障涂層技術(shù)

熱障涂層技術(shù)主要原理是采用耐腐蝕、抗氧化作用的粘結(jié)最下層與金屬瓷器的材料進(jìn)行涂抹構(gòu)建一層保護(hù)層，粘結(jié)最下層能夠最大程度和鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金材料等連接在一起，這一層的主要作用在于可以為金屬陶瓷提供一個涂層實現(xiàn)過渡的作用 。在涂層與基體相交的位置形成溫度變化的時候，涂層會逐漸變成基體，此時測井儀器的熱效果會逐漸的減少。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(dǎo)率為 2.015。這種材料具備非常低的導(dǎo)熱率，同時膨脹系數(shù)也非常低，熱障涂層當(dāng)中采用這一種材料可以保 障測井儀器的耐高溫特性得到顯著提升。研究表明，在沒有采用任何冷源或者是吸熱材料的基礎(chǔ)情況之下，涂抹覆蓋納米氧化釔穩(wěn)定氧化鋯能夠達(dá)到一定程度的阻隔外部熱量傳遞的效果，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)。

2.2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(xué)能儲等3種方式。通過對常規(guī)儲能材料進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(xué)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(dá)到測井儀器實際上的熱量存儲以及釋放密度就是化學(xué)儲能。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(dǎo)率都比較高，化學(xué)性質(zhì)也相對比較穩(wěn)定，不會對容器產(chǎn)生嚴(yán)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(jìn)行確定，這樣才能充分保證絕大部分的熱量能夠傳導(dǎo)到潛熱儲存物質(zhì)。

在對常用儲能材料進(jìn)行選擇時，要注意以下幾點：首先要檢查材料的性能、要重點監(jiān)測材料的比熱容，其次是材料的熔點，之外還包括材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及密度等因素。其次是檢測材料的抗腐蝕性，因為其作用是應(yīng)用在油田的勘測中，因而材料應(yīng)具備一定的抗腐蝕能力。材料還應(yīng)具備反復(fù)使用的功能，其原因在于與保溫瓶相比較，熱障涂層的保溫效果不理想。因此，在涂層材料選擇的過程中要盡量選擇導(dǎo)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的材料，所以，要加強(qiáng)易熔鉍合金在測井儀器耐高溫性能提升方面的應(yīng)用。

3結(jié)束語

現(xiàn)階段，測井儀器耐高溫性能等技術(shù)問題一直制約著我國石油開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。因此，必須從材料方面著手快速提升測井儀器的耐高溫性能。隨著油田企業(yè)資金、人才的持續(xù)性投入，對其進(jìn)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。本文對熱障涂層技術(shù)和相變儲能技術(shù)方法進(jìn)行了深入地研究，可以一定程度上提升測井儀器的耐高溫性能，具備一定的現(xiàn)實應(yīng)用價值。

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作者簡介：胡永利（1985-），男，陜西子長人，工程師，從事石油測井儀器維修工作。