探析提高測井儀器耐高溫性能的方法

摘要：近些年，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，我國工業(yè)領域快速發(fā)展，石油資源的消耗量逐年增長，石油作為社會發(fā)展中的關鍵性資源之一，其在各個領域中均有所應用，同時也對石油資源的勘測以及開采技術提出了越來越高的要求。測井儀器是當前油氣開發(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部因素兩部分，可以通過使用熱障涂層技術和相變儲能技術兩種方法來提高測井儀器的耐高溫性能。

關鍵詞：測井儀器 ;耐高溫;性能 ;方法

引言

石油資源的生產開采面臨著非常惡劣的環(huán)境，因此對開采技術的要求也非常高。要想適應復雜多變的開采環(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。與國外發(fā)達國家相比，我國關于測井儀器的相關研究還比較落后，法國 Schmumberjer 公司對環(huán)境變化而導致系統(tǒng)變化的狀況進行分析，研制 出了相應的測井體系與系統(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)境中應用的主要原因是所 采用的材料經過了嚴格的隔熱、吸熱以及預熱等處理。

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)境下進行連續(xù)作業(yè)，因此，必須充分保證測井儀器內部各種元件不會出現(xiàn)發(fā)熱故障。測井儀器的內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生的熱量。另外，電路圖的差異也會導致儀器自身產生熱量出現(xiàn)差別，所以，可以對測井儀器內部的電路圖進行優(yōu)化設計，最大程度減少電路的產熱量。為了更好的適應環(huán)境變化，相關人員必然對傳統(tǒng)的測井儀器進行改進處理，從而保障其在實際開采過程中具備理想的應用效果。

2提高測井儀器耐高溫性能的方法

2.1 熱障涂層技術

熱障涂層技術主要原理是采用耐腐蝕、抗氧化作用的粘結最下層與金屬瓷器的材料進行涂抹構建一層保護層，粘結最下層能夠最大程度和鋼結構、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)境下保持熱導率為 2.015。這種材料具備非常低的導熱率，同時膨脹系數(shù)也非常低，熱障涂層當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情況之下，涂抹覆蓋納米氧化釔穩(wěn)定氧化鋯能夠達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

儲能降溫在實際應用的過程中主要有顯熱儲存、潛熱儲存以及化學能儲等3種方式。通過對常規(guī)儲能材料進行處理，讓其能夠將一部分熱量儲存起來，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。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晶率以及熱導率都比較高，化學性質也相對比較穩(wěn)定，不會對容器產生嚴重的腐蝕，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。

在對常用儲能材料進行選擇時，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，因為其作用是應用在油田的勘測中，因而材料應具備一定的抗腐蝕能力。材料還應具備反復使用的功能，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，要加強易熔鉍合金在測井儀器耐高溫性能提升方面的應用。

3結束語

現(xiàn)階段，測井儀器耐高溫性能等技術問題一直制約著我國石油開發(fā)技術的發(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和相變儲能技術方法進行了深入地研究，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。