基于石墨烯导热工具的随钻仪器温度调控研究

刘珂1,2，管康1,2，张海烟3,4，彭浩1,2，奚筱宛1,2，张恒瑞3,4，廖茂林3,4(1.中国石油集团工程技术研究院有限公司　2.油气钻完井技术国家工程研究中心3.北京科技大学井下智能控制研究院　4.北京科技大学机械工程学院)

摘要: 井下高温环境会对随钻仪器中大量的传感器、电路板等温度敏感元件的性能和使用寿命造成不利影响。为此, 提出了一种基于高效导热石墨烯材料的随钻仪器温度敏感元件被动冷却方法。通过试验模拟电子元件在工作过程中的发热情况, 测试导热工具的导热效果, 并将热仿真模拟与试验结果进行对照分析。研究结果表明: 导热仪器的整体导热系数超过650 W/(m·K) ,达到了6061铝合金材料导热系数的3.27倍; 在不同的室内试验温度下, 达到热平衡状态后的导热板表面不同区域温差极小, 均低于3℃; 对比室内试验和数值模拟结果, 不同环境温度下的导热板各测温点温度曲线变化趋势接近, 其导热能力稳定性好。研究结果可为随钻设备抗高温技术研究提供理论参考。

关键词: 随钻仪器; 导热板模型; 导热能力; 模拟温度曲线; 试验验证