基于石墨烯導(dǎo)熱工具的隨鉆儀器溫度調(diào)控研究

Liu Ke，Guan Kang，Zhang Haiyan，et al. Temperature control of MWD instruments based on graphene thermal conductivity tool [J]. China Petroleum Machinery，2025，53（5）：70-76.

關(guān)鍵詞：隨鉆儀器；導(dǎo)熱板模型；導(dǎo)熱能力；模擬溫度曲線；試驗(yàn)驗(yàn)證中圖分類號(hào)：TE927 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12473/CPM.202405060

Temperature Control of MWD Instruments Based on Graphene Thermal Conductivity Tool

Liu Ke ^1，2 Guan Kang12Zhang Haiyan3.4Peng Hao1.2Xi Xiaowan1.2Zhang Hengrui ^3，4 Liao Maolin ^3，4 （1.CNPCEngineering TechnologyRamp;DCompanyLimited；2.National Enginering Research CenterofOilamp;GasDrillngand CompletinTechology3.DounoleIntellgentControleseachIstitute，UniversityofSciencendechnologyBeijing；4hoolf Mechanical Engineering，University of Science amp; Technology Beijing）

Abstract：The high temperature environment in the wellbore hasadverse impacts on the performance and service life of numerous temperature-sensing elements （e.g.sensors and circuit boards）of measurement while driling（MWD） instruments.This paper presents a passive cooling method for temperature-sensing elements of MWD instruments basedonan efficient grapheme thermal conductivity tool.The heat generation of electronic elements in their services was simulated and tested to understandthe performanceof the thermal conductivity tool，andthe test results of simulationand test werecompared.Itis indicated that the overallthermal conductivityof thethermal conductivity tool exceeds 650W/（m?K） ，which is 3.27 times that of 6O61 aluminum alloy material. At different laboratorytesttemperatures，the temperature difference between diffrent areas on the surface of the thermal conductive plate after reaching a thermal equilibrium is extremely small， below 3^°C in all costs. By comparing the laboratory test results with the numerical simulationresults，itis found that the temperature curves of the thermal conductive plate at all temperature measuring points under different environmental temperatures are similar in trends，suggesting a good stability in thermal conductivity.The research results provide theoretical reference for the study of high-temperature resistance technology for MWD instruments.

Keywords：MWD instrument； thermal conductive plate model； thermal conductivity；temperature curvefrom simulation；test verification

0引言

深層油氣資源是世界能源的重要組成部分[1]我國(guó)油氣資源對(duì)外依存度較高，2023年我國(guó)原油進(jìn)口量為5.6億t，生產(chǎn)量為2.1億t，對(duì)外依存度達(dá)到了 72.73%^[2] 。為保證我國(guó)能源安全，油氣資源的探索必將不斷發(fā)展。然而，隨著我國(guó)陸上淺層油氣資源發(fā)現(xiàn)難度的不斷增加[3]，油氣資源需求的不斷增長(zhǎng)，勘探開(kāi)發(fā)逐步向超深超高溫地層發(fā)展[4]。通常，超深井的井底溫度和壓力超過(guò)200C 和 135MPa ，標(biāo)準(zhǔn)電子設(shè)備在工作工程中會(huì)因此迅速超過(guò)其設(shè)計(jì)耐溫極限（ 150^°C ）[5]，導(dǎo)致電子元件故障率升高，進(jìn)而使鉆井風(fēng)險(xiǎn)和開(kāi)發(fā)成本也隨之增加[6]

隨鉆儀器是現(xiàn)場(chǎng)工程人員獲取井下數(shù)據(jù)的重要工具，可以實(shí)現(xiàn)多種井下參數(shù)（包括壓力、溫度和黏度等）的測(cè)量[7。由于隨鉆儀器中包含了大量的傳感器、電路板等溫度敏感元件，井下高溫環(huán)境會(huì)對(duì)儀器的性能和使用壽命造成極大影響。因此，隨鉆儀器的抗高溫技術(shù)成為超深層油氣資源開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一[8]。針對(duì)這一問(wèn)題，許多研究人員開(kāi)始研究耐高溫的半導(dǎo)體材料[5]，用以制造可以承受超過(guò) 200^°C 高溫的電子元件[9]。然而半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、研究成本高、風(fēng)險(xiǎn)高，而現(xiàn)有的成果需要使用昂貴的絕緣體上硅技術(shù)和芯片附著材料[10]，因此目前它并不是很好的選擇。另一個(gè)方向是利用高效的熱疏導(dǎo)系統(tǒng)，它利用現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)吸熱[11]、隔熱[12]和導(dǎo)熱[13]等方式，使得隨鉆儀器的工作溫度維持在合適的水平。因此，相比于研究耐熱材料，使用井下熱疏導(dǎo)系統(tǒng)的成本更低，選擇性更多。目前的井下熱疏導(dǎo)系統(tǒng)冷卻方法可以分為主動(dòng)冷卻和被動(dòng)冷卻。其中，主動(dòng)冷卻方法一般是利用熱電制冷器進(jìn)行熱力循環(huán)冷卻，包括熱電冷卻[5]、蒸汽壓縮冷卻[14]、半導(dǎo)體制冷片制冷[15]等。而這些主動(dòng)冷卻方法通常存在占地面積大，需要高溫壓縮機(jī)，不同部件之間的熱耦合要求較高等缺點(diǎn)，使熱疏導(dǎo)技術(shù)所需設(shè)備更加復(fù)雜[16]。與此同時(shí)，被動(dòng)冷卻方法也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的被

動(dòng)冷卻方法一般通過(guò)相變材料吸熱和真空瓶隔熱實(shí)現(xiàn)溫度敏感元件的溫度控制，相比于主動(dòng)冷卻技術(shù)，它的集成性更好，可靠性更強(qiáng)。SHANGB.F.等[17]提出了一種包括真空瓶、相變材料和熱管的被動(dòng)熱疏導(dǎo)系統(tǒng)，其中真空瓶用來(lái)隔絕外界高溫，相變材料負(fù)責(zé)吸收外部傳熱和內(nèi)部產(chǎn)熱，熱管用于加強(qiáng)傳熱，但其結(jié)構(gòu)依舊比較復(fù)雜。LANW.等°提出將相變材料放置在熱疏導(dǎo)系統(tǒng)長(zhǎng)骨架各個(gè)位置的分布式設(shè)計(jì)，用于增強(qiáng)傳熱，但其制造難度較大。

筆者提出了一種基于高效導(dǎo)熱石墨烯材料的隨鉆儀器溫度敏感元件被動(dòng)冷卻方法。利用石墨烯的高導(dǎo)熱能力將溫度敏感元件工作時(shí)散發(fā)出的熱量傳至鉆柱，使元件處于合適的工作溫度。為了驗(yàn)證該方法的有效性，試驗(yàn)?zāi)M了電子元件在工作過(guò)程的發(fā)熱情況，測(cè)試了導(dǎo)熱工具的導(dǎo)熱效果，并將熱仿真模擬與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，驗(yàn)證了導(dǎo)熱工具導(dǎo)熱性能的優(yōu)異性。

1隨鉆儀器溫度敏感元件導(dǎo)熱板模型 及數(shù)值模擬

1. 1 導(dǎo)熱板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

碳基高導(dǎo)熱材料具有導(dǎo)熱系數(shù)大、性能穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)小、質(zhì)量輕（只有金屬材料的 20% ＼～50% ）等特性，成為目前航天領(lǐng)域的重要冷卻材料。具有固有高熱導(dǎo)率的碳基材料，例如炭黑[18]石墨[19]、石墨納米片[20]、金剛石[21]，被廣泛用于電子器件散熱的導(dǎo)熱材料。這里設(shè)計(jì)的隨鉆導(dǎo)熱工具以高導(dǎo)熱石墨烯和紫銅為主要材料，以AgCuTi4.5活性釬料箔為釬料，制作出“導(dǎo)熱儀器-電路板”模塊，其三維圖如圖1所示。

將“導(dǎo)熱儀器-電路板”模塊放入電路艙中設(shè)計(jì)的位置并用導(dǎo)熱膠固定，確保其有足夠的導(dǎo)熱能力。在試驗(yàn)中對(duì)整體進(jìn)行加熱處理，進(jìn)而模擬隨鉆導(dǎo)熱工具在井下的工作狀態(tài)，電路艙模塊示意圖如圖2所示。圖2d中標(biāo)出了導(dǎo)熱能力模擬時(shí)的3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)位置。測(cè)溫點(diǎn)排布與實(shí)際試驗(yàn)測(cè)溫點(diǎn)裝配位置類似。

“導(dǎo)熱儀器-電路板”模塊的主要作用是使隨鉆儀器電路板溫度敏感元件工作時(shí)散發(fā)出的熱量通過(guò)高導(dǎo)熱石墨烯和紫銅傳遞到電路艙?！皩?dǎo)熱儀器-電路板”模塊放進(jìn)電路艙模擬隨鉆儀器放入井下鉆柱狀態(tài)，使后續(xù)開(kāi)展的對(duì)導(dǎo)熱板導(dǎo)熱能力的試驗(yàn)和模擬驗(yàn)證更貼近真實(shí)情況。

1.2導(dǎo)熱板的導(dǎo)熱能力數(shù)值模擬

通過(guò)ANSYS軟件對(duì)隨鉆儀器溫度敏感元件工作過(guò)程所散發(fā)熱量的疏導(dǎo)效果進(jìn)行模擬。模擬方案旨在評(píng)估在實(shí)際工作環(huán)境下導(dǎo)熱模塊的導(dǎo)熱性能[22]。通過(guò)對(duì)電路導(dǎo)熱艙的模擬，選擇對(duì)應(yīng)的材料、導(dǎo)熱系數(shù)以及環(huán)境溫度，得到模擬條件下模型各部分的溫度，為后續(xù)室內(nèi)試驗(yàn)提供參考。為了簡(jiǎn)化模擬，提出了以下假設(shè)： ① 忽略導(dǎo)熱艙內(nèi)部的熱輻射， ② 導(dǎo)熱艙內(nèi)、外空氣的對(duì)流系數(shù)不隨時(shí)間改變， ③ 忽略接觸熱阻。

1. 2. 1 材料特性

表1為導(dǎo)熱儀器的導(dǎo)熱能力在數(shù)值模擬中材料的相關(guān)屬性取值。

1.2.2 模擬設(shè)置

試驗(yàn)時(shí)，首先對(duì)導(dǎo)熱艙體進(jìn)行加熱，使其整體溫度與環(huán)境溫度一致，進(jìn)而模擬井下高溫環(huán)境。環(huán)境溫度依次設(shè)為120、160、 200^°C 。隨后讓發(fā)熱電阻開(kāi)始發(fā)熱，以模擬隨鉆儀器電路板溫度敏感元件工作時(shí)的發(fā)熱。

在試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)熱艙外部為強(qiáng)制對(duì)流，內(nèi)部為自然對(duì)流，將導(dǎo)熱艙外部的對(duì)流系數(shù)設(shè)為90W/（m²?K） ，內(nèi)部對(duì)流系數(shù)設(shè)為 20W/（m²?K） ，環(huán)境溫度保持不變。為模擬發(fā)熱電阻的發(fā)熱過(guò)程，利用瞬態(tài)熱功能設(shè)置發(fā)熱電阻的內(nèi)部生成熱為2.3×10⁸W/m³ （即每個(gè)發(fā)熱芯片的功率為1W）。模擬時(shí)間設(shè)為 3600s ，以此得到最終結(jié)果。

網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證：測(cè)溫點(diǎn)2的位置居中，接收到的發(fā)熱電阻的熱量較多，而且其溫度不易被其他因素影響，適合作為對(duì)比點(diǎn)。以外界溫度 120^°C 的測(cè)溫點(diǎn)2的溫度為例，改變網(wǎng)格尺寸（共3種），模擬得到表2。隨著網(wǎng)格尺寸的減小，網(wǎng)格數(shù)不斷增加。以導(dǎo)熱板最小網(wǎng)格尺寸為 0.005m 時(shí)得到的溫度作為比較基準(zhǔn)，得出不同網(wǎng)格尺寸情況下測(cè)溫點(diǎn)2的溫度及相應(yīng)的變化量。由表2可知，在網(wǎng)格數(shù)量從15.7萬(wàn)上升到25.3萬(wàn)時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)2的溫度基本保持不變。在保證計(jì)算精度的前提下盡量減少計(jì)算量，以模擬2的網(wǎng)格尺寸來(lái)劃分區(qū)域。

表2網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

1. 2.3 模擬結(jié)果

模擬得到的各位置的溫度曲線如圖3所示。從圖3可以看出，不同溫度下3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度曲線上升趨勢(shì)一致，溫度高低與測(cè)溫點(diǎn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系相同，且最大溫差低于 2^°C 。對(duì)比3種不同環(huán)境溫度下的測(cè)溫點(diǎn)溫度差距發(fā)現(xiàn)，三者大小接近，證明在模擬的溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度的改變對(duì)導(dǎo)熱板導(dǎo)熱能力的影響較小，側(cè)面證明了導(dǎo)熱板導(dǎo)熱能力的優(yōu)異性。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證導(dǎo)熱儀器在井下高溫工況下能否有效地完成導(dǎo)熱工作，針對(duì)其導(dǎo)熱能力進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，包括導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)和導(dǎo)熱能力試驗(yàn)。

2. 1 導(dǎo)熱板導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)

將待測(cè)樣件的其中一端使用加熱片對(duì)熱端進(jìn)行加熱，加熱片規(guī)格為 24V 、9W，另一端作為冷端。熱端和冷端分別粘貼T型熱電偶進(jìn)行溫度采集，且整個(gè)試驗(yàn)件通過(guò)包裹覆蓋聚氨酯泡沫進(jìn)行隔熱處理。測(cè)溫工作方案如圖4所示。

試驗(yàn)前，打開(kāi)冷端的水冷機(jī)，保證在加熱過(guò)程中熱端傳輸給冷端的熱量能夠及時(shí)導(dǎo)出；然后打開(kāi)直流電源對(duì)工件進(jìn)行加熱，加熱時(shí)電壓為 23V 電流為0.37A；對(duì)工件表面的溫度進(jìn)行采集，每秒采集1組數(shù)據(jù)。測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化曲線如圖5所示。

根據(jù)圖5進(jìn)行曲線擬合，熱端溫度在 31.00°C 左右波動(dòng)，冷端溫度在 24.54^°C 左右波動(dòng)，得出熱端和冷端之間的溫差約為 6.46^°C 。等效熱導(dǎo)系數(shù)λ 計(jì)算式如下：

式中： ΔQ 為導(dǎo)熱功率， W ： A 為焊件橫截面面積，m² ; ΔT 為熱端和冷端的溫度差值， K ; L 為熱端和冷端測(cè)溫點(diǎn)之間的距離， m 。

根據(jù)傅里葉定律，當(dāng) ΔQ=8.51W ， ΔT=6.46 K， L=0.132m ， A=2.64×10^-4m² 時(shí)，由式（1）計(jì)算可得 λ=658.67W/（m?K） 。為了對(duì)比導(dǎo)熱儀器導(dǎo)熱系數(shù)的優(yōu)異性， ΔQ 和 A 保持不變，當(dāng) L= 0.151m ， ΔT=24.141K 時(shí)，由式（1）可計(jì)算出6061鋁合金等效導(dǎo)熱系數(shù) λ_Al=201.63W/（m?K） ;當(dāng) L=0.153m ， ΔT=11.43K 時(shí)，由式（1）可計(jì)算出紫銅等效導(dǎo)熱系數(shù) 。

6061鋁合金、紫銅及導(dǎo)熱板的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)比如表3所示。從表3可以看出，設(shè)計(jì)的基于高導(dǎo)熱石墨烯的導(dǎo)熱儀器的導(dǎo)熱系數(shù)約為6061鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)的3.27倍，是紫銅導(dǎo)熱系數(shù)的1.53倍，證明其導(dǎo)熱性能的優(yōu)異。

2.2 導(dǎo)熱能力測(cè)試

在導(dǎo)熱模塊上安裝5個(gè)發(fā)熱電阻，電阻發(fā)熱功率為 1W 。試驗(yàn)如圖6所示。該試驗(yàn)每秒測(cè)溫6次。分別設(shè)定200、160、120和 85^°C 的環(huán)境溫度，測(cè)試在工作狀態(tài)下導(dǎo)熱板對(duì)隨鉆儀器電路艙中元器件散發(fā)熱量的疏導(dǎo)能力，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

ANSYS軟件模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比如圖8所示。

由圖7可以看出，導(dǎo)熱儀器表面各位置之間的最大溫差不超過(guò) 2.1^°C 。該結(jié)果表明導(dǎo)熱儀器在工作時(shí)可以及時(shí)地將電子元件的熱量導(dǎo)出，并且自身各個(gè)位置的導(dǎo)熱性能一致。同時(shí)，4種環(huán)境溫度下，各點(diǎn)的最終溫度差變化不大，證明在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)熱板的導(dǎo)熱能力基本不會(huì)受到溫度的影響。由圖8可知，數(shù)值模擬得出的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為相符，且溫度曲線的趨勢(shì)一致，印證了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

3結(jié)論

研制了一款用于井下超高溫環(huán)境的隨鉆儀器溫度敏感元件導(dǎo)熱工具，對(duì)其導(dǎo)熱性能及工作可靠性進(jìn)行了研究。

（1）提出的隨鉆儀器導(dǎo)熱方法利用石墨烯的高導(dǎo)熱性實(shí)現(xiàn)井下儀器的熱疏導(dǎo)。相比于之前的導(dǎo)熱方法，設(shè)計(jì)的導(dǎo)熱模塊的所有部件均通過(guò)金屬冶金技術(shù)加工得到，加工工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)密度較低，減輕了整體系統(tǒng)的質(zhì)量。

（2）由導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)測(cè)得的導(dǎo)熱儀器的導(dǎo)熱 系數(shù)很大，為 658.67W/（m?K） ，相比于相同試 驗(yàn)測(cè)得的6061鋁合金和紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)，石墨烯 導(dǎo)熱儀器的導(dǎo)熱系數(shù)是6061鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)的 3.27倍，是紫銅導(dǎo)熱系數(shù)的1.53倍，證明了石墨 烯導(dǎo)熱儀器導(dǎo)熱性能的優(yōu)異。

（3）由導(dǎo)熱能力試驗(yàn)及對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果可得，導(dǎo)熱儀器表面最大溫差低于 3^°C ，證明在實(shí)際工作中，它可以迅速地導(dǎo)出電子元件的熱量，同時(shí)自身各個(gè)位置的導(dǎo)熱性能一致。并且在不同的試驗(yàn)溫度下，測(cè)溫點(diǎn)的溫度曲線接近，證明其導(dǎo)熱能力受環(huán)境溫度影響極小，穩(wěn)定性好。

（4）在油氣資源不斷向超深、超高溫地層勘探的趨勢(shì)下，石墨烯導(dǎo)熱儀器可以應(yīng)用于深井隨鉆儀器的冷卻，以保證隨鉆儀器在合適的溫度范圍內(nèi)工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡文瑞，鮑敬偉，胡濱．全球油氣勘探進(jìn)展與趨勢(shì)[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2013，40（4）：409-413.HU WR，BAO JW，HU B. Trend and progress inglobal oil and gas exploration ［J]. Petroleum Explora-tion andDevelopment，2013，40（4）：409-413.

[2] 王蕊，田佳，沈益華，等．2023年我國(guó)沿海港口原油運(yùn)輸回顧及2024年展望［J］．中國(guó)港口，2024（2）：14-15.WANG R，TIAN J，SHEN Y H，et al. Review ofcrude oil transportation at China's coastal ports in 2023and its outlook in 2024[J].China Ports，2024（2）：14-15.

[3] 賈承造，龐雄奇，姜福杰．中國(guó)油氣資源研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J]．石油科學(xué)通報(bào)，2016，1（1）：2-23.JIA C Z，PANG X Q，JIANG F J. Research statusand development directions of hydrocarbon resources inChina［J]．Petroleum Science Bulletin，2016，1（1）：2-23.

[4] 孫龍德，鄒才能，朱如凱，等．中國(guó)深層油氣形成、分布與潛力分析［J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2013，40（6）：641-649.SUN L D，ZOU C N，ZHU R K，et al.Formation，distribution and potential of deep hydrocarbon resourcesin China [J]． Petroleum Exploration and Develop-ment，2013，40（6）：641-649.

[5] WERNER M R，F(xiàn)AHRNER W R. Review on materi-als，microsensors， systems and devices for high-tem-perature and harsh-environment applications[J].IEEETransactions on Industrial Electronics，2OO1，48（2） ： 249-257.

[6] 劉珂，高文凱，竇修榮，等．隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)傳熱特性研究［J]．石油機(jī)械，2022，50（2）：23-32.LIU K，GAO W K，DOU X R，et al. Heat transfercharacteristic study on downhole cooling system of dril-ing instrument[J].China Petroleum Machinery，2022，50（2）：23-32.

[7] BOYES J. The eyes of the oil industry[J]. Electron-ics amp;Power，1981，27（6）：484-488.

[8] 光新軍，王敏生，葉海超，等．我國(guó)油氣工程領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)分析及發(fā)展對(duì)策建議［J］．石油科技論壇，2019，38（5）：32-39.GUANG XJ，WANG MS，YEHC，et al.Analysisof “bottleneck”technology in China’s oil and gas engi-neering area and suggestions on countermeasures [J].Petroleum Science and Technology Forum，2019，38（5）：32-39.

[9] LAN W， ZHANG JW，PENG JW，et al. Distributedthermal management system for downhole electronics athigh temperature[J]．Applied Thermal Enginering，2020，180（1）： 115853.

[10] TIAN B，LIU H Y，YANG N，et al.Note：hightemperature pressure sensor for petroleum well based onsilicon over insulator [J].Review of Scientific Instru-ments，2015，86（12）：126103.

[11] 劉珂，蘇義腦，高文凱，等．隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)冷卻效果數(shù)值研究［J]．石油機(jī)械，2022，50（7）：18-25，33.LIU K， SU Y N，GAO W K， et al. Numerical studyon cooling effect of downhole cooling system of instru-ment while drilling[J]. China Petroleum Machinery，2022，50（7）：18-25，33.

[12] 劉珂，高文凱，洪迪峰，等．隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)阻熱性能研究［J]．石油機(jī)械，2020，48（8）：23-30.LIU K，GAO W K，HONG D F，et al. Study onthermal resistance performance of downhole cooling sys-tem of instrument while drilling ［J]. China PetroleumMachinery，2020，48（8）：23-30.

[13] 陳鳴，孫殿強(qiáng)，謝獻(xiàn)輝，等．隨鉆聲波測(cè)井技術(shù)進(jìn)展及展望［J]．世界石油工業(yè)，2023，30（3）：32-41.CHEN M， SUN DQ， XIE X H，et al. Progress andprospect of acoustic logging while drilling technologies[J]．World Petroleum Industry，2023，30（3）：32-41.

[14] VERMA S. Thermal management of electronics usedin downhole tools [C]//SPE Annual Technical Con-ference and Exhibition.San Antonio，Texas，USA：SPE，2012：SPE 159737-MS.

[15] 劉珂，高文凱．井下儀器電路系統(tǒng)主動(dòng)降溫技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（16）：1-7.LIU K，GAO W K. Research status and developmentprospect on active cooling of a downhole tool circuitsystem[J]. Science Technology and Engineering，2019，19 （16）：1-7.

[16] LYU Y G，CHU W X，WANG Q W. Thermal man-agement systems for electronics using in deep downholeenvironment：a review[J].International Communi-cations in Heat and Mass Transfer，2022，139：106450.

[17] SHANGBF，MAYP，YUANC，et al.Passivethermal management system for downhole electronics inharsh thermal environments ［J]. Applied ThermalEngineering，2017，118：593-599.

[18] LEONG CK，AOYAGI Y，CHUNG DD L. Carbonblack pastes as coatings for improving thermal gap-fill-ing materials［J].Carbon，2006，44（3）：435-440.

[19] SHARMA M，CHUNG D D L. Solder-graphite net-work composite sheets as high-performance thermal in-terface materials [J]． Journal of Electronic Materials，2015，44（3）：929-947.

[20] RAZA M A，WESTWOOD AV K，BROWN AP，etal. Texture，transport and mechanical properties ofgraphite nanoplatelet/silicone composites produced bythree roll mill [J]. Composites Science and Technolo-gy，2012，72（3）：467-475.

[21] WEIS，YU ZF，ZHOULJ，et al.Investigation onenhancing the thermal conductance of gallium-basedthermal interface materials using chromium-coated dia-mond particles [J]. Journal of Materials Science-Ma-terials in Electronics，2019，30（7）：7194-7202.

[22] 吳琰，王芙蓉，韓雄，等．金屬套管對(duì)井下電磁波無(wú)線傳輸?shù)挠绊懀跩］．鉆采工藝，2023，46（2）：1-7.WU Y，WANG F R，HAN X，et al. Influence ofMetal Casing on Downhole Electromagnetic WirelessTransmission ［J]．Drilling amp; Production Technology，2023，46（2）：1-7.

第一作者簡(jiǎn)介：劉珂，工程師，生于1982年，2020年畢業(yè)于中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院井下控制工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事井下控制工程研究工作。地址：（102206）北京市昌平區(qū)。電話：（010）80162184。email：liukedr @ cnpc. com. cn。

通信作者：張恒瑞，在讀博士。email：D202310343@xs.ustb.edu.cn。

收稿日期：2024-05-17 修改稿收到日期：2024-07-15（本文編輯楊曉峰）