【摘 要】
：
测井仪用于勘探地底下的油气资源分布,面临着井下高温环境。测井仪内部电子器件无法耐受井下200℃以上的高温,需采用“隔热-储热-导热”联用的被动式热管理系统对其进行热保护。然而,当前测井仪被动式热管理系统的传热机理尚不明晰,且缺乏有效的系统级热设计及高效的优化方法,故已有的热管理系统设计方案未能满足工业测井仪的控温需求。本文旨在面向高温井下作业的测井仪开发一套性能优异且紧凑的热管理系统,理论探究热管
论文部分内容阅读
测井仪用于勘探地底下的油气资源分布,面临着井下高温环境。测井仪内部电子器件无法耐受井下200℃以上的高温,需采用“隔热-储热-导热”联用的被动式热管理系统对其进行热保护。然而,当前测井仪被动式热管理系统的传热机理尚不明晰,且缺乏有效的系统级热设计及高效的优化方法,故已有的热管理系统设计方案未能满足工业测井仪的控温需求。本文旨在面向高温井下作业的测井仪开发一套性能优异且紧凑的热管理系统,理论探究热管理系统的传热机理,并对系统的隔热、储热及导热结构进行设计与优化,同时开展系统测试及井下应用。取得的主要成果如下:构建了包含“导热-对流-辐射-相变”的测井仪数值传热模型,对测井仪的传热过程进行定量分析,由此揭示了测井仪热管理系统在高温井下的传热机理。同时提出了基于等效热导率法的测井仪传热模型,将测井仪内部的对流及辐射换热作用转换为空气的等效热导率进行简化求解,在保证较高数值计算精度的同时大幅提升了计算效率,与测井仪“导热-对流-辐射”传热模型的计算结果相比最大误差仅为1.02℃,计算时间却缩短了89.9%。提出了“保温瓶及纳米气凝胶隔热-分布式相变材料储热-导热通道强化换热”的测井仪复合热管理系统,通过分布式储热设计解决了多热源测井仪的局部过热问题,同时采用导热储热集成热管理措施实现了井下大功率器件的高效散热。该系统可将205℃高温环境下的测井仪内部电子器件温度持续9 h控制在150℃以内,比传统热管理系统的控温性能获得显著提升。进一步提出了“参数化建模-热仿真-优化算法”联立迭代求解的测井仪热管理系统优化方法,提升了系统优化效率且能获得最优设计方案,成功实现了测井仪控温能力与总体尺寸的最佳均衡。建立了兼顾计算精度及计算实时性的测井仪一维瞬态传热模型,模型预测温度与实测温度的最大误差为8.7℃,计算时间仅需0.8 s,基于该模型实现了测井仪在高温井下的实时性温度趋势预测应用。开展了测井仪热管理系统的控温性能测试,测井仪实际电路在205℃高温环境下正常工作690 min,最高温度仅为114.2℃,表明所开发的测井仪热管理系统可助力国产核磁测井仪突破205℃的耐温指标。南海4014m深的井下成功应用也进一步论证了测井仪热管理系统的控温效果。
其他文献
“无负极”锂金属电池具有高能量密度、低成本、高安全性等优势,是极具潜力的下一代高能量密度电池体系之一。但其负极沉积的金属锂具有极高的反应活性且会引起巨大的体积变化,进而导致锂枝晶生长、死锂产生与堆积、金属锂与电解液的副反应等问题,难以形成稳定的负极界面,最终加速了活性锂的消耗,引发电池失效。本文以“无负极”锂金属电池为研究对象,在仅由正极提供锂源的情况下,研究合金化对金属锂成核生长的影响,良好固体
氨（NH3）不仅是生产化肥的关键物质,也是化学储能应用中的清洁能源载体。目前,工业上合成氨主要依赖哈伯-博世工艺,但是该工艺每年需要消耗全球能源的1%～2%,并且释放大量的二氧化碳,因此,发展环保、绿色节能以及可持续生产氨的方法非常迫切。最近新兴的电催化氮气合成氨展现出广阔的前景,引起了人们的关注。然而,电催化氮气合成氨在实际应用中面临过电位高、法拉第效率低和氨产量低等挑战,高效催化剂的发展和创新
叶轮内部复杂流动现象及由此引发的各处流动分离是叶道中损失的主要来源,抑制叶片表面流动分离是进一步提升叶轮机械性能、增强其运行稳定性的重要途径。近年来,基于仿生思想的表面处理技术在改善壁面流动分离方面已取得一定效果,并在航空航天等领域获得了初步应用,但如何将其设计布置于低速风机叶轮仍需进一步的研究,对叶片流动特性和分离机理的充分理解则是其中关键。本文结合数值仿真与试验,详细研究了沟槽垂直于流向的脊状
目的:探究临床结直肠癌中DAB2IP与p53的相关性及DAB2IP的表达量与患者临床预后的关系。方法:通过公共数据库中的数据获得结直肠癌数据集的表达谱信息,分析DAB2IP表达量与p53信号通路的相关性。基因相关性分析用来分析DAB2IP与TP53及其下游基因表达量的相关性。通过DAB2IP、非特异性p53和突变型p53在结直肠癌组织芯片中的免疫组化染色情况,分析在p53野生型及突变型结直肠癌中,
聚合物纳米材料在纳米制造、药物控释、光子晶体等领域具有重要的应用前景。研究发现,材料的性能不仅取决于其化学组成,还与其形状、表面拓扑结构和内部结构密切相关。因此,调控聚合物纳米材料的内部结构和外部形貌对材料的设计及性能优化具有重要意义。嵌段共聚物在乳液液滴中的三维受限自组装可以获得本体或溶液组装难以形成的相分离结构,是制备具有规则结构的聚合物微球材料的重要方法。在该方法中,界面作用（例如油/水界面
倏逝波主导的近场辐射传热超出黑体极限几个数量级,并且通过合理地设计微纳结构促进光的异常增透可进一步增强换热。利用近场辐射的增强效应有望实现非接触式热管理和高效的能量转换,其有赖于纳米间隙的加工和对热流的主动调控。然而,用相对简单的方式加工微纳间隙一直以来是国际上的难题,如何利用电场、磁场激励灵活调控近场辐射还有待研究,而更深层次的要求是设计较易于加工的微纳结构以实现优异的调控效果。针对上述问题,本
实现材料导热性能的动态调控对电子、航空航天、建筑节能等领域的发展有重要意义。本文基于铁电材料的微观结构对电场的独特响应,结合纳米传热理论,针对电场调控铁电材料导热性能及其内在机理这一科学问题进行了研究。首先,提出了通过电场极化调控有机铁电体—聚偏氟乙烯热导率的策略。分子动力学模拟表明,常温下聚偏氟乙烯晶体的热导率调控范围为0.16～0.52 W·m-1k-1,调控比例达3.25,调控效果随温度的上
非局部问题来源有很多,通常出现在不规则扰动中,或者在远程的力的相互作用中。非局部问题受到了越来越多学者的关注。积分-微分方程和与分数阶Laplace算子相关的方程是两类典型的非局部问题。在偏微分方程研究中,解的存在性是一类重要问题。本文主要用变分法来考虑非局部问题的正规化解。文章共分为七章。第一章介绍研究背景和研究现状,第二章给出一些预备知识。在第三章中,考虑了带有Sobolev临界指标的分数阶S
目的:（1）探究交泰丸干预对睡眠碎片化大鼠的睡眠结构和脑电图功率的影响;（2）探究交泰丸干预对睡眠碎片化大鼠的肠道ROS累积损伤的影响;（3）探究交泰丸干预对睡眠碎片化大鼠血浆代谢物的改变及对生物钟的影响。方法:（1）采用睡眠剥夺仪对SD大鼠进行睡眠碎片化造模2周,同时进行交泰丸灌胃干预,采集2周末大鼠24h的脑电图和肌电图数据,FFT变换后分析大鼠睡眠结构和脑电功率谱的变化。记录大鼠体重变化,测
随着激光脉冲技术的发展,强激光场中原子分子电离的超快动力学已经被广泛研究,原子分子的超快动力学是人们理解物理、化学和生命科学等各种自然科学的重要基础。在椭偏激光场中,旋转的光电场矢量将不同时刻电离的电子偏转到光电子动量分布的不同角度,根据角度和时间之间的映射关系,产生了新的超快探测技术——阿秒钟。通过精确测量光电子动量分布中角度的偏转,进而得到电子波包的电离时间信息,可以实现阿秒尺度的超高时间分辨