專利名稱：具有斯特林冷卻器系統(tǒng)的井下工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及在高溫環(huán)境中使井下工具及其部件保持在所需溫度范圍內(nèi)的技術(shù)，本發(fā)明尤其涉及一種與井下工具一起使用的斯特林循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在烴和水的勘探和開采領(lǐng)域，不同的測井和監(jiān)測技術(shù)是已知的。這些技術(shù)使用裝備有適于通過井筒發(fā)射穿過地層的能量的源的井下工具或儀器。被發(fā)射的能量通過井內(nèi)流體(“泥漿”)并進入到周圍地層中以產(chǎn)生一個可以被一個或多個傳感器檢測和測量到的信號，其一般設(shè)置于井下工具上。通過處理檢測到的信號數(shù)據(jù)，可以得到地層特性圖。
一個包含大量發(fā)射源和用于測量不同參數(shù)的傳感器的井下工具可以在電纜、鋼絲繩或鉆柱的末端被下放到井筒中。連接到地面的某種移動處理中心的電纜/鋼絲繩具有將數(shù)據(jù)上傳到地面的裝置。也就是說利用這種電纜測井，當(dāng)工具沿井身被向上拖動時，測量作為深度函數(shù)的井眼和地層參數(shù)成為可能。
一種可供選擇的電纜測井技術(shù)是在鉆井過程中在井底條件下采集數(shù)據(jù)。在鉆井過程中，通過采集和處理這樣的地層數(shù)據(jù)，司鉆可以修改或校正操作的關(guān)鍵步驟以優(yōu)化性能。用于采集井底數(shù)據(jù)的方案和鉆井操作過程中鉆井鉆具組合的運動被稱為隨鉆測量(MWD)技術(shù)。集中于地層參數(shù)的測量多于鉆井鉆具組合運動的相似技術(shù)被稱為隨鉆測井(LWD)。對于LWD和MWD技術(shù)，隨起下鉆測井(LWT)是一種可替換的技術(shù)。在LWT期間，在鉆程終點，正好在鉆桿被驅(qū)動前，通過鉆桿，一個小直徑的“試轉(zhuǎn)”(run-in)工具被送入井下。當(dāng)鉆柱被拔出或從井眼起出時，試轉(zhuǎn)工具被用來測量井下物理量。在起出鉆具過程中，測量到的數(shù)據(jù)作為時間的函數(shù)被記錄到工具的存儲器中。在地面，另一套設(shè)備在起出鉆具時記錄作為時間函數(shù)的鉆頭深度，并且這使得所要進行的測試能夠在合適的深度上進行。圖1說明了布置在穿過地層10的一個井眼11中的常規(guī)測井工具12。該測井工具12可以通過一個電纜控制機構(gòu)14被部署在電纜13上。另外，該測井工具12可以被連接到地面設(shè)備15上，其可以包括一臺計算機(未示出)。
井下工具曝露于極限溫度(達到260℃)和壓力(達到30,000psi和在某些情況下可能達到40,000psi)下。這些工具一般地裝備有常常不用于如此惡劣環(huán)境中的敏感部件(例如電子器件包)。在制造電子器件包中，瞄準高容量的商業(yè)市場的趨勢正使找到用于在這些升高的溫度時功能有效的井下工具的部件變得困難。同時，油田工業(yè)正向開發(fā)更深和溫度更高的油層邁進。因此，存在著對允許敏感電子裝置在高溫下工作的方法和裝置的迫切需要。重新設(shè)計在高溫下(例如，150℃以上)工作的硅片費用高并且對開發(fā)時間和推向市場的時間有重要的影響?？蛇x擇的辦法是具有在高溫環(huán)境下保護電子裝置的系統(tǒng)。常規(guī)的技術(shù)包括那些將敏感部件從高溫環(huán)境隔離的技術(shù)，例如將其放入杜瓦瓶中。這種技術(shù)僅僅能保護工具一定的時間，并且瓶子的性質(zhì)使它們本質(zhì)易碎。一個較好的途徑是使用一個主動(active)冷卻系統(tǒng)。
一種能夠提供用于熱保護井下工具中電子裝置的多瓦特制冷的冷卻系統(tǒng)將使不適于高溫使用的電子和傳感器技術(shù)的使用成為可能。這將降低不斷增加的與高溫電子裝置的發(fā)展和實施相關(guān)的費用，并且使將新技術(shù)引入地層勘探和開發(fā)成為可能。
一種在井下工具中使用的冷卻系統(tǒng)需要適合工具內(nèi)的有限空間。幾種適于在井下工具中使用的小型冷卻系統(tǒng)已經(jīng)被提出。例如Aaron Flores，“ActiveCooling for Electronics in a Wireline Oil-Exploration Tool”，Ph.D.dissertation，MIT，1996。這種技術(shù)基于一種單程蒸氣壓縮循環(huán)。然而，由于冷凝器部分的高壓，這種方法需要非常仔細的密封和潤滑。
Gloria Bennett提出了一種基于小型熱聲(thermoacoustic)冷卻的用于井下工具的主動冷卻系統(tǒng)，“Active Cooling for Downhole InstrumentationMiniatureThermoacoustic refrigerator”，1991，University of New Mexico，Ph.D.dissertation，UMI 1991.9215048.這種方法是有前途的，但是所使用的部件相對笨重，并且小型溫聲制冷器的性能是不確定的。
盡管已經(jīng)提出在井下工具中使用的冷卻系統(tǒng)，但是提高用于井下工具冷卻/制冷的需要是存在的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及用于井下工具的冷卻系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在井下工具內(nèi)的絕緣腔，其中所述絕緣腔適于容納被冷卻的對象；以及設(shè)置在井下工具內(nèi)的斯特林冷卻器，其中所述斯特林冷卻器具有構(gòu)造成從該絕緣腔排出熱量的冷端和構(gòu)造成排散熱量的熱端。
本發(fā)明的一個方面涉及一種用于冷卻設(shè)置在井下工具內(nèi)的部件的方法。該方法包括在該井下工具內(nèi)在該部件附近設(shè)置斯特林冷卻器；以及向該斯特林冷卻器提供能量，以便從該部件排出熱量。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點從下面的描述和所附的權(quán)利要求中將會變得很明顯。


圖1示出了布置于井眼內(nèi)的常規(guī)的井下工具。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含斯特林冷卻器的井下工具。
圖3示出了說明使用與依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的斯特林冷卻器的傳熱的簡圖。
圖4示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自由活塞斯特林冷卻器。
圖5示出了說明斯特林循環(huán)的曲線圖。
圖6示出了斯特林循環(huán)時在斯特林冷卻器內(nèi)活塞的不同狀態(tài)的簡圖。
圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的主動氣體流冷卻系統(tǒng)的簡圖。
圖8示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液體流體冷卻系統(tǒng)的簡圖。
圖9示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于制造井下工具的方法。
圖10示出了依據(jù)本發(fā)明的用于冷卻井下工具內(nèi)的傳感器和電子裝置的方法。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例涉及在井下工具內(nèi)使用的冷卻系統(tǒng)。這些冷卻系統(tǒng)基于斯特林循環(huán)，其在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)高效地實現(xiàn)其功能，并且不需要潤滑，并且在與蒸氣壓縮系統(tǒng)相比其可在相對低的壓力下實現(xiàn)其功能。斯特林發(fā)動機或冷卻器基于斯特林循環(huán)(也成為“Sterling”)，它是一種眾所周知的熱力學(xué)循環(huán)。斯特林發(fā)動機利用熱量(溫度差)作為能量源來提供機械功。斯特林冷卻器操作相反，它利用機械能提供溫度差，例如用作冷卻器或制冷器。
斯特林發(fā)動機/冷卻器的不同結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計出。它們可以分為運動式和自由活塞式。運動式斯特林發(fā)動機使用連接于驅(qū)動機構(gòu)上的活塞以便將線性活塞運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動。運動式斯特林發(fā)動機可被進一步分為α型(兩個活塞)，β型(活塞和置換器在一個汽缸內(nèi))，和γ型(活塞和置換器在單獨的氣缸內(nèi))。自由活塞式斯特林發(fā)動機利用諧波運動結(jié)構(gòu)(harmonic motion mechanics)，其可以平面彈簧或磁場振蕩來提供諧波運動。
由于在工程上具有較大的困難，斯特林循環(huán)發(fā)動機很少實際應(yīng)用，并且斯特林循環(huán)冷卻器被限制在低溫和軍事應(yīng)用的特殊領(lǐng)域。斯特林發(fā)動機/冷卻器的發(fā)展涉及例如效率、振動、壽命和費用這樣的實際因素。由于在井下工具內(nèi)(典型地直徑3-6英寸[7.5-15cm])的有限空間和惡劣的井下環(huán)境(例如溫度達到260℃，壓力達到30,000psi或更多，振動達到250g或更多)，因此在井下工具上使用斯特林發(fā)動機/冷卻器存在另外的困難。已經(jīng)提出將斯特林發(fā)動機用作井下工具的發(fā)電機。(見授權(quán)給Buchanan的美國專利US4,805,407)。
本發(fā)明的實施例可以使用任何斯特林冷卻器結(jié)構(gòu)。一些實施例使用自由活塞式斯特林冷卻器。本發(fā)明的一個自由活塞式斯特林冷卻器實施例利用動磁式線性馬達。
圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的井下工具(例如圖1中的12)。如圖所示，井下工具20包括保護該儀器中的不同部件23的細長外殼21。這些部件23可以包括需要保護以便免受高溫影響的電子裝置。該部件設(shè)置在隔離殼或腔24中并且與斯特林冷卻器22相連。井下工具20的其它部件25可以包含在斯特林冷卻器22的另一端。該部件25可以包含其它用來控制斯特林冷卻器22的電子裝置或從斯特林冷卻器的熱端排出熱量的機構(gòu)。
圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用斯特林冷卻器以便排出熱量的系統(tǒng)的簡圖。如圖所示，斯特林冷卻器22用作熱泵，以便從儲冷器筒(coldreservoir catridge)33中將熱量排出到泥漿流(儲熱器)31。以這種方式，例如，從被冷卻的對象(儲冷器筒33)排出的熱量被有效地“泵送”到斯特林冷卻器的另一端(熱端)并且排散到泥漿流31中。應(yīng)該指出的是，斯特林冷卻器22可以與被冷卻的對象直接接觸?？梢赃x擇地是，斯特林冷卻器22可以放置在距被冷卻的對象的一定距離內(nèi)，熱量傳遞機構(gòu)35設(shè)置在它們之間以便傳遞熱量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，熱量傳遞機構(gòu)35可以是任何適合的熱量傳遞裝置(例如熱管)，包括實現(xiàn)流體循環(huán)的裝置。本發(fā)明的實施例也可以實現(xiàn)在冷端和熱端(未示出)上的熱量傳遞機構(gòu)。
圖4示出了可以與本發(fā)明的實施例一起使用的自由活塞式斯特林冷卻器的簡圖。如圖所示，該斯特林冷卻器40連接于被冷卻的對象47上。如上所述，在一些實施例中，熱量傳遞裝置可以用來在對象47和斯特林冷卻器40之間傳遞熱量。該斯特林冷卻器40包括設(shè)置在氣缸46內(nèi)的兩個活塞42和44。該氣缸46充滿了工作氣體，通常為是數(shù)倍個(例如20個)大氣壓的空氣、氦氣或氫氣。活塞42連接到永久磁體45上，該永久磁體靠近固定在外殼上的電磁體48。當(dāng)電磁體48被激勵時，它的磁場與永久磁鐵45的磁場相互作用以使活塞42線性運動(在圖中為左右方向)。因此，永久磁體45和電磁體48形成了動磁式線性馬達。圖4中示出的磁體的特殊尺寸和形狀僅僅用于說明而不用于限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也會認識到電磁體和永久磁體的位置可以顛倒，例如，電磁體可以固定到活塞上并且永久磁體可固定在外殼上(未示出)。
電磁體48和永久磁體45可以由任何適合的材料制成。電磁體的線圈和鐵芯片最好選擇耐高溫(例如達到260℃)的材料。在一些實施例中，線性馬達的永久磁體由釤-鈷合金(Sm-Co)制成以提供高溫下的良好性能。電磁體工作所需要的電流可以從地面，從井下工具中的常規(guī)電池，從井下發(fā)電機提供，或者通過本領(lǐng)域熟知的任何其它方式來提供。
活塞42的運動使氣缸46的氣體體積變化。在運動式斯特林發(fā)電機中，活塞44可以象一個置換器一樣在氣缸46內(nèi)運動。活塞44的運動是由活塞44兩側(cè)的壓差產(chǎn)生的。該壓差是由活塞42的運動引起的。活塞44在氣缸46內(nèi)的運動將工作氣體從活塞44的左端移動至活塞44的右端，反之亦然。氣體的運動伴隨壓縮和減壓的過程，從而導(dǎo)致從對象47到熱量排散裝置43之間的熱量傳遞。因此，對象47的溫度降低。在某些實施例中，斯特林冷卻器40可以包括一個彈簧塊41以幫助減少由磁體馬達和活塞運動導(dǎo)致的冷卻器的振動。
盡管圖4示出了具有利用電流為斯特林冷卻器提供能量的磁體馬達的斯特林冷卻器，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，也可以使用其它的能量源(或激勵機構(gòu))。例如，斯特林冷卻器的工作(例如圖4中活塞42的前后運動)可以通過機械裝置來實現(xiàn)，例如與閥系統(tǒng)和/或彈簧(未示出)連接的利用泥漿流中的能量的液壓動力系統(tǒng)。泥漿流的液壓可以用來在一個方向上推動活塞，而彈簧用來在另一個方向上移動活塞。常規(guī)的閥系統(tǒng)用來以一種間歇的方式控制流向斯特林活塞的泥漿。因此，液壓系統(tǒng)、彈簧、和閥系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運動導(dǎo)致了活塞42向前和向后的運動。
氣體移動到活塞44的左邊和右邊，伴隨著借助活塞42實現(xiàn)在氣缸46中氣體的壓縮和減壓，從而形成一個斯特林循環(huán)中的四個階段。圖5在壓力-體積曲線圖中描述了這四個階段和這些階段間的過渡。圖6解釋了這四個階段和在斯特林循環(huán)中活塞42和44的運動方向。
在過程a中(從狀態(tài)1至狀態(tài)2)，在圖6中活塞44從左邊移動到右邊，而活塞42保持靜止。因此，氣缸46的容積(見圖4)沒有改變。氣缸內(nèi)的工作氣體被從活塞44的一側(cè)掃至另一側(cè)。
在第二個過程b中(從狀態(tài)2至狀態(tài)3)，活塞42移動到右側(cè)，氣缸的容積增加(見圖4中46)。磁體馬達驅(qū)動活塞42運動。由于氣缸增加了體積，氣體膨脹并吸收熱量。
在過程c中(從狀態(tài)3至狀態(tài)4)，活塞44移動到左邊，迫使工作氣體移動到它的右邊。氣體的體積保持不變。
在過程d中(從狀態(tài)4返回到狀態(tài)1)，通過磁體馬達驅(qū)動，活塞42移動到左邊。這個過程壓縮工作氣體。該壓縮導(dǎo)致從工作氣體的熱量釋放。該釋放的熱量從熱量排散裝置43排散進入散熱器(heat sink)或環(huán)境中(例如，鉆井泥漿)。這就完成了斯特林循環(huán)。最終結(jié)果是能量從裝置的一端轉(zhuǎn)移到另一端。因此，如果斯特林裝置與被冷卻的對象(圖4中的47)熱接觸(直接接觸或通過傳遞機構(gòu)接觸)時，熱量可以從對象排出。因此，對象的溫度降低或?qū)ο螽a(chǎn)生的熱量可以被排出。
圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的利用斯特林冷卻器用于熱量轉(zhuǎn)移的一個系統(tǒng)的簡圖。如圖所示，斯特林冷卻器22連接于絕緣殼或腔24。該腔24構(gòu)造成具有形成于此的內(nèi)腔26，該內(nèi)腔適于在容納在其中的部件23之上提供氣體流動路徑。內(nèi)腔26可以使用本領(lǐng)域熟知的常規(guī)材料形成。風(fēng)扇27設(shè)置在腔24內(nèi)以使環(huán)繞在被冷卻的部件23周圍的空氣進行循環(huán)，因此將部件23排散的熱量主動傳遞至斯特林冷卻器22的冷端。風(fēng)扇27可以通過供應(yīng)給斯特林冷卻器的電源或通過本領(lǐng)域熟知的獨立電力網(wǎng)(例如獨立的電池)來供電。該特殊實施例進一步提供一個設(shè)置在腔24的一個末端的熱交換器28，以增加穿過冷卻器/腔界面的冷卻效率，并且冷卻循環(huán)空氣。熱交換器28可以是常規(guī)的熱交換器或本領(lǐng)域熟知的其它適合的裝置。其它實施例可以實現(xiàn)多個風(fēng)扇27以增加冷卻氣流。
圖8示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用斯特林冷卻器用于熱量排出的另一個系統(tǒng)的簡圖。如圖所示，斯特林冷卻器22連接于絕緣殼或腔24。該腔24構(gòu)造成具有一個設(shè)置于其中的內(nèi)部冷卻液系統(tǒng)29。該冷卻液系統(tǒng)29適于具有一個流動回路，該流動回路允許流體在一個閉環(huán)內(nèi)從被容納的部件23流動到連接于斯特林冷卻器22冷端的熱交換器28。該冷卻液系統(tǒng)29可以由本領(lǐng)域熟知的常規(guī)材料構(gòu)造成(例如通過復(fù)式管)。熱交換器28可以是常規(guī)的散熱器或本領(lǐng)域熟知的其它合適的裝置?？梢允撬蛉魏芜m合的替代物的冷卻液流體在流動回路內(nèi)借助泵30進行循環(huán)，該泵連接于流線上并且通過斯特林冷卻器22的電力網(wǎng)或使用獨立動力裝置來提供能量。
圖8中的斯特林冷卻器系統(tǒng)具有居中設(shè)置在腔24內(nèi)的的冷卻液系統(tǒng)29，以便被冷卻部件23圍繞在冷卻液系統(tǒng)周圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，本發(fā)明的其它實施例可以實現(xiàn)具有取決于空間約束的不同結(jié)構(gòu)和長度的冷卻液系統(tǒng)29。例如，本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)具有配置在其中或形成絕緣腔的壁(未示出)的冷卻液系統(tǒng)。在這樣的實施例中，冷卻液系統(tǒng)將不會居中設(shè)置在腔24內(nèi)。當(dāng)流體在腔中收集該部件23排散的熱量并且通過熱交換器28將熱量轉(zhuǎn)移到斯特林冷卻器22的冷端時，包含冷卻液系統(tǒng)29的實施例使得冷卻效率增大。此外，冷卻液和隔熱的冷卻管路(如果在某些實施例需要的話)的使用使得在斯特林冷卻器和被冷卻的部件之間具有更大的空間間隔。
雖然上面的描述使用一個自由活塞式斯特林冷卻器來說明本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到也可以使用其它類型的斯特林冷卻器，包括基于運動學(xué)機理的如雙活塞式斯特林冷卻器和活塞-置換器斯特林冷卻器。
依據(jù)本發(fā)明的實施例，斯特林冷卻器用于冷卻電子裝置、電源、傳感器或其它需要在惡劣的井下環(huán)境中工作的熱敏部件。在這些實施例中，被冷卻的部件設(shè)置在絕緣腔(例如杜瓦瓶)中并且斯特林冷卻器的冷端與所述腔的一端相連(直接連接或通過熱傳遞機構(gòu)連接)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)大的一部分熱量(例如150W)可以通過本發(fā)明實施例的冷卻器來排出。因此，對于被容納的部件來說，即使當(dāng)井眼內(nèi)的溫度可以達到175℃時，保持低于125℃的環(huán)境溫度也是可能的。模型研究同樣顯示本發(fā)明實施例中的斯特林冷卻器能夠以達到400W的熱量排出率。
本發(fā)明的一些方面涉及制造具有依據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻系統(tǒng)的井下工具的方法。圖2說明了包含本發(fā)明的斯特林冷卻器實施例的井下工具的一部分的簡圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到本發(fā)明的實施例并不限制于井下工具的任何特殊形式。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)具有適合于地下布置的任何的工具和儀器，包括測井電纜的工具，LWD/MWD/LWT工具，撓性油管工具，套管鉆井工具，和具有用于油藏監(jiān)測的長期/永久地設(shè)置的管子。
圖9示出了制造依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的井下工具的過程。如圖所示，過程70包括在井下工具中設(shè)置一個絕緣腔(步驟72)。該絕緣腔可以是杜瓦瓶或由適合于井下使用的材料制成的腔。在某些實施例中，該絕緣腔可以通過在絕緣工具體上剪切形成(未示出)。然后，需要在相對低溫下工作的電子裝置放入絕緣腔中(步驟74)?？蛇x擇地是，在絕緣腔放入井下工具內(nèi)之前，電子裝置、電源、或傳感器也可以放入絕緣腔中。接著，斯特林冷卻器設(shè)置在井下工具內(nèi)(步驟76)。應(yīng)該注意的是，斯特林冷卻器和絕緣腔放入的相對次序并不重要，也就是說，斯特林冷卻器可以在絕緣腔之前放置于工具內(nèi)。優(yōu)選的是，斯特林冷卻器靠近絕緣腔設(shè)置。然而，如果空間限制不允許斯特林冷卻器靠近絕緣腔設(shè)置時，斯特林冷卻器可以距絕緣腔一定距離設(shè)置并且在它們之間插入一個熱傳遞機構(gòu)以便使得熱量從該腔傳遞到斯特林冷卻器。
圖10示出了依據(jù)本發(fā)明的實施例的用于冷卻設(shè)置在井下工具內(nèi)的傳感器或電子裝置的過程。過程100包括在井下工具內(nèi)靠近傳感器或電子裝置設(shè)置斯特林冷卻器(步驟105)；并且向冷卻器提供能量以便將熱量從傳感器或電子裝置排出。
本發(fā)明的優(yōu)點包括用于井下工具的改進的冷卻/制冷技術(shù)。依據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻系統(tǒng)可以使井下部件保持在明顯低的溫度下，使這些部件能夠提供更好的性能和更長的服務(wù)壽命。依據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻系統(tǒng)具有閉環(huán)系統(tǒng)，具有極小的運動機件，確保平滑和安靜操作，同時在限制儀器震動和振動方面也具有較大的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種用于井下工具的冷卻系統(tǒng)，其包括設(shè)置在井下工具內(nèi)的絕緣腔，其中所述絕緣腔適于容納被冷卻的對象；以及設(shè)置在井下工具內(nèi)的斯特林冷卻器，其中所述斯特林冷卻器具有構(gòu)造成從該絕緣腔排出熱量的冷端和構(gòu)造成排散熱量的熱端。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述斯特林冷卻器是自由活塞式斯特林冷卻器。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述自由活塞式斯特林冷卻器包括永久磁體。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，其還包括向冷卻器提供能量的能量源，所述能量源是從由地面電源、井下電池、液壓動力源、和井下電力發(fā)電機所構(gòu)成的組中所選擇的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，其還包括設(shè)置在斯特林冷卻器的冷端和絕緣腔之間的熱傳遞機構(gòu)，其中所述熱傳遞機構(gòu)適于從該絕緣腔向該斯特林冷卻器的冷端傳遞熱量。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣腔適于在被冷卻的對象附近提供氣流。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣腔適于在被冷卻的對象附近提供液體流體流。
8.一種冷卻設(shè)置在井下工具內(nèi)的部件的方法，其包括在該井下工具內(nèi)在該部件附近設(shè)置斯特林冷卻器；以及向該斯特林冷卻器提供能量，以便從該部件排出熱量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述斯特林冷卻器是自由活塞式斯特林冷卻器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述自由活塞式斯特林冷卻器包括永久磁體。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的提供能量是通過從由地面電源、井下電池、液壓動力源、和井下電力發(fā)電機所構(gòu)成的組中所選擇的一種源提供電能而實現(xiàn)的。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述部件設(shè)置在該井下工具內(nèi)的絕緣腔內(nèi)，該腔適于在該部件附近提供氣流或液體流體流。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述部件包括傳感器。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述部件包括電子裝置。
全文摘要
一種用于井下工具的冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在工具內(nèi)的隔離腔，其中該腔適合于容納被冷卻的對象；和設(shè)置在工具內(nèi)的斯特林冷卻器，該冷卻器具有冷端以便從隔離腔排出熱量并且設(shè)置有熱端以便散熱。一種用于冷卻設(shè)置在井下工具內(nèi)的部件的方法，包括在井下工具內(nèi)在該部件附近設(shè)置一斯特林冷卻器；并且向斯特林冷卻器提供能量以便從該部件排出熱量。
文檔編號E21B47/00GK1641185SQ20041004717
公開日2005年7月20日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者G·雷維拉特, C·斯托萊爾, R·A·阿多爾夫, L·博納, F·周, S·D·邦納, J·－M·哈切, R·古納瓦達納 申請人:施盧默格海外有限公司