NO841649L

NO841649L - Passivt temperaturstyresystem.

Info

Publication number: NO841649L
Application number: NO841649A
Authority: NO
Inventors: Wyatt Wendell Givens; David Charles Stromswold
Original assignee: Mobil Oil Corp
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1984-12-27
Also published as: EP0129954A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et system for passiv tempe-raturstyring av borehulloggeinstrumenter og nærmere bes-temt innretning for å oppta instrumenter slik som elektro-nisk utstyr og kjernestråledetektorer for således å tilveiebringe en styring av driftstemperaturen for slike instrumenter i løpet av loggeoperasjonen og øke borehulls-temperaturen med dybden.

Forskjellige anordninger har blitt anvendt ved brønnlogge-typer for å styre temperaturen til loggeinstrumenter nede i hullet. Borehullstemperaturene kan således stige så mye som til langt over 100°C. En slik anordning er Borg-Warner HT-75 termoelektrisk kjølemaskin. Dette er en faststoff-anordning som eliminerer behovet for en kompressor," kjøle-middelfluider eller rørledning. Elektroniske, termoelek-triske moduler sammen med naturlig konveksjonsvifte blir anvendt for å kjøle ned instrumentene nede i hullet og spre varmen til omgivende luft. I tilfeller hvor kryogen-temperaturene må bli opprettholdt kan flytende nitrogen og frossen propan bli anvendt for å tilveiebringe kjøling. For temperaturer over 38°C har legeringer av vismut blitt anvendt for å absorbere varme, idet et vanlig eksempel er legering av vismut, bly, tinn og kadium som smelter ved 70°C.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et passivt temperatursystem for å oppta temperaturfølsom in-strumentering som innbefatter

a) et isolerende hus,

b) varmeabsorberende materiale anordnet i isolasjonshuset for å absorbere varme overført til det indre av huset gjennom en endring i fasen fra faststoff til væske," og c) innretning for varmeabsorberende materiale når varme blir absorbert derved og faststoffmateria-let begynner å endre seg til flytende tilstand.

Ved å anvende systemet ifølge oppfinnelsen blir enhver varme overført gjennom isolasjonshuset til det indre av huset, som også er tilpasset temperaturfølsom instrumente-ring," absorbert gjennom en endring i fasen for det varmeabsorberende materialet fra faststoff til flytende tilstand. Det varmeabsorberende materialet kan opprettholde dets smeltetemperatur inne i huset under ytre temperaturer opptil 204°C inntil det varmeabsorberende materialet har smeltet.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 og 2 viser et første og andre eksempel hhv. av et passivt temperaturstyresystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et borehulloggesystem som anvender tem-peraturstyresystemet på fig. 1 eller fig. 2.

Med henvisning til fig. 1 innbefatter systemet en vakuumisolerende flaske 20 som er anordnet i huset eller trykk-mantelen 21 til borehulloggeverktøyet. Instrumentet 22 som skal bli beskyttet mot temperaturstigning er anbrakt i det indre kammeret 25 til vakuumflasken 20 som er lukket ved hjelp av en isolasjonsplugg 26. Flasken 20 reduserer var-mes tr ømmen til det indre av flasken, men enhver varme som ikke når det indre av flasken blir absorbert av et varmeabsorberende materiale 23 gjennom en endring av material-fasen fra faststoff til væske. Temperaturen i flasken blir styrt av smeltetemperaturen til det varmeabsorberende materialet inntil slikt materiale smelter. Ved langt borte liggende anvendelser, slik som brønnloggeoperasjonen på fig. 3 hvor en underjordisk formasjon 6 blir logget med borehullverktøyet 5 og loggekabelen 7 har styresystemet vist den spesielle fordelen av å være passivt, ved at det ikke krever noen elektrisk strømforsyning.

Et spesielt egnet varmeabsorberende materiale er gallium, et metall som smelter ved 30°C og har en fusjonsvarme (varme nødvendig for smelting) på 19 kalorier pr. gram og en tetthet på 5,9 gram/cm . Disse egenskapene gjør den ideell som en kompakt varmeabsorberer for anvendelse her. Gallium eller annet egnet varmeabsorberende materiale er anbrakt i en metallbeholder eller beholdere 24," fortrinns-vis dannet av kobber for å forenkle varmeoverføringen i galliumet og for å fastholde væsken når faststoffet gallium begynner å smelte. Ved et forsøk var en vakuumflaske 1,22 m lang med en indre diameter på 6,1 cm fylt med ett kilogram gallium i kobbersylinderen. En temperatur på opptil 200°C ble tilført utenfra til flasken. Den indre temperaturen forble under 32°C i fem timer på grunn av gal-liumets smelting.

Materialer utenom det rene gallium som er egnet for anvendelse som varmeabsorberere med borehulloggeoperasjoner innbefatter en legering av galliumet indium og tinn (som smelter ved 10°C og 27°C hhv.); glyserin (som smelter ved 18°C og is (smelter ved 0°c). Ved et forsøk som anvendte 380 gram med is i samme vakuumflaske anvendt med gallium, forble den indre temperaturen til flasken under 4°C i syv timer ved 200°C omgivelsestemperatur.

Ved det andre eksempelet vist på fig. 2 er det varmeabsorberende materialet i form av en foring 30 ved den indre veggen av flasken 20 og blir fastholdt i sin stilling med en metallisk foring 32.

Ved en ytterligere utførelsesform (ikke vist) kan flasken 20 og foringen 32 til det andre eksempelet bli erstattet av et dobbeltvegget hus med varmeabsorberende materiale i det dobbeltveggede huset. Det skal bemerkes at ytterligere blokker med varmeabsorberende materiale kan bli anbrakt i beholderne slik som vist på fig. 1 eller anbrakt i det indre kammeret 31 på fig. 2 for å gi ytterligere varme ab-sorberende evne.

Claims

1. Passiv temperaturstyresystem, karakterisert ved at det innbefatter a) et isolerende hus, b) varmeabsorberende materiale anordnet i isolasjonshuset for å absorbere varme overført inn i det indre av huset gjennom en endring i fasen fra faststoff til væske, og c) innretning for å oppta det varmeabsorberende materialet når varmen blir absorbert deri og fast-stoffmaterialet begynner å endre seg til flytende tilstand.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det isolerende huset er en vakuumisolerende flaske.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at innretningen for opptagning av varmeabsorberende materiale er et varmeledende materiale for å forenkle varmeoverføringen til det varmeabsorberende materialet.

4. System ifølge et hvilket som helst av de foregående krav," karakterisert ved at det isolerende huset er foret med faststoffvarmeabsorberende materiale og at det faststoffvarmeabsorberende materialet er fastholdt ved hjelp av en inneholdende foring.

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at isolasjonshuset er dobbeltvegget og at det varmeabsorberende materialet er anbrakt i det dobbeltveggede huset.

6. System ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det varmeabsorberende materialet er gallium eller en galliumlegering.

7. System ifølge et hvilket som helst av de foregående krav," karakterisert ved at det varmeabsorberende materialet er en legering av gallium med indium eller tinn.

8. System ifølge et hvilket som helst av de foregående krav 1 ti15, karakterisert ved at det varmeabsorberende materialet er glyserin.

9. System ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det varmeabsorberende materialet er is.

10. System ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at systemet danner deler av et borehulloggesystem og at det isolerende huset tilpasses temperaturfølsomt utstyr for verktøyet.