提高石油测井仪器耐高温性能方法的研究

石灿

摘要：近些年，伴随着科学技术的不断发展和进步，我国的油田开发技术也在不断提高，石油作为社会发展中的关键性资源之一，其在各个领域中均有所应用和涉及，近些年伴随着我国工业领域的快速发展，石油资源的消耗量逐年增长，这也间接促使石油资源的勘测以及开采技术成为目前石油领域的发展关键性问题。

关键词：石油测井仪器;耐高温性能;提升方法

随着科技的不断发展，我国的油田开采技术也得到相应的提升，石油作为工业的血液，被广泛的应用在工业的发展中，近几年随着我国工业的快速发展，石油资源即将消耗殆尽，进而石油的勘测和开采技术的发展就进入一个瓶颈，面临着开采困难的局面。在油田采油井利用现有的开采技术已不能满足开采的需要，现阶段，石油在开采的过程中所需要的温度更高。为了使开采的石油量能满足经济市场发展的需求，应对测井仪器的耐高温性能进行优化。

一、慨述

石油资源的生产开采面临着非常恶劣的环境，因此对开采技术的要求也非常高。要想适应复杂多变的开采环境就必须进一步提升测井仪器的性能，这样才能将测井仪器的性能充分发挥出来。我国关于测井仪器的相关研究还比较落后，但是欧洲国家已经研制出了完全适应生石油开采系统变化情况的测井体系，而且相关的测井仪器能够在最高温度为260℃以及最大压力为175MPa环境下很好的完成作业。与传统的测井仪器相比较，该测井体系的主要材料经过了严格的隔热、吸热以及预热等处理。

对测井设备耐温性能起到决定性影响的因素有很多，具体可以将其划分为外部因素以及内部因素，外部因素主要是测井仪器外表面所面临的温度环境;由于测井仪器本身需要在高温高压的环境下进行连续作业，因此必须充分保证测井仪器内部各种元件不会出现发热故障。因此，针对测井仪器的内部元件要尽量使用阻抗、已经发热量都比较小的元件，这样就能充分减少测井仪器在运行过程中自身产生的热量。此外，电路图的差异也会导致设备自身产生热量出现差别，因此可以对测井仪器内部的电路图进行优化设计，最大程度减少电路的产热量。虽然目前测井仪器应用的保温瓶能够起到一定的隔热作用，但是在实际的应用过程中发现，保温瓶不仅会占用较大的体积，从而直接增加测井设备体积，因此在实际应用过程中该技术也没有得到广泛应用。充分结合当前我国油田行业的技术以及实际的资源现状来看，可以在测井仪器中大力推广使用热障涂层技术以及相变储能技术。

二、提升测定以及耐高温性能的方法

1、热障涂层技术。该技术主要是应用具备较强的耐腐蚀性、抗氧化作用连接最下层与金属磁器材料涂层共同构成了一种热障涂层。通过连接最下层的作用能够将铝合金材料以及钢结构等有效的连接在一起形成涂层，这样就能为金属陶瓷材料提供很好的过渡作用。这样，当涂层与基体接触的部分一旦发生温度变化，就会使得涂层也逐渐转变成基体，这样就能充分减少测井仪器的热效应。纳米氧化钇稳定氧化锆能够在超过200℃的环境下保持热导率为2.015。由此可见，其导热率非常好，而且这种材料的膨胀系数比较低。在热障涂层技术中充分运用这种材料能够有效提升测井仪器的耐高温性能。通过相关的研究发现，即使不使用热冷或者相应的吸热材料，在金属构建桌面覆盖纳米氧化钇稳定氧化锆能够有效的阻止外部热源向内部传导，而且该材料能够充分满足在250℃以内以及150MPa的环境下很好的完成测试作业。

2、相变储能技术。储能降温在实际应用的过程中主要有显热储存、潜热储存以及化学能储等方式。通过对常规储能材料进行处理，让其能够将一部分热量储存起来，这个过程就是显热储存。储热材料实际的比热容密度与其能够存储的热量存在非常紧密的联系，随着现代新型材料比热容以及密度的不断提升，使得材料存储热量的性能也在不断提升。而相变储存能量实际上就是潜热储能。潜热储能主要是利用材料在发生相变的过程中储存能量的特性来实现对热量的存储。储能材料在实际发生相变的过程中所能够存储的能量要远远超过其在潜热时热量的储存量，因此，潜热储的热量实际上能量密度更大。一些特殊的材料在发生化学反应的过程中出现的吸收和释放热量的现象如果能够达到测井仪器实际上的热量存储以及释放密度就是化学储能。虽然储能方式中化学储能的效率最高，但是这种技术目前仍然处于研发阶段，还没有实现实际应用。一些潜能材料在发生相态变化的过程中能够融化大量的潜热量，而且在冷却过程中结晶率以及热导率都比较高，化学性质也相对比较稳定，不会对容器产生严重的腐蚀，材料的价格也比较低，因此完全可以作为热障涂层技术的隔热材料。

在具體安装相变储能材料的时候通常情况下都会充分结合热源主要的流动方向来进行确定，这样才能充分保证绝大部分的热量能够传导到潜热储存物质。通常情况下，在进行测量设备相变物质选择的时候主要会从材料的比热容、熔点、导热系数等几个方面进行考虑，与此同时还要充分考虑材料是否会引发已经出现腐蚀情况，而且还要充分保证材料能够实现重复利用。与保温瓶相比较，热障涂层的隔热性能相对较差，因此在实际进行又让涂层材料选择的过程要尽量选择导热速率快、热敏性较好、发生热变时释放热量多、膨胀系数比较小的材料，综合上述性能，易熔铋合金是目前最适合在材料，因此，要加强易熔铋合金在测井仪器耐高温性能提升方面的应用。

随着科学技术的持续发展，测井技术在环境耐受性方面的能力必然会不断的提升，虽然说当前测井设备在耐高温方面的性能已经达到了一个瓶颈，但是伴随着国家资金、人才的持续性投入，对其进行深入性研究探索，必然可以创新出仪器耐高温处理措施。总之，耐高温处理方式，可以一定程度的提升测井仪器的耐高温性能，同时在高温、深度油井中可以满足当前测井领域中测井成功率，具备一定的现实应用价值。

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