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CN116446854A - 一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统 - Google Patents

一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统 Download PDF

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CN116446854A
CN116446854A CN202211385788.3A CN202211385788A CN116446854A CN 116446854 A CN116446854 A CN 116446854A CN 202211385788 A CN202211385788 A CN 202211385788A CN 116446854 A CN116446854 A CN 116446854A
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CN
China
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active cooling
drilling
measurement
cooling device
control system
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Application number
CN202211385788.3A
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刘珂
苏义脑
窦修荣
高文凯
陈俊龙
张磊
王家进
王磊
彭浩
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China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Beijing Petroleum Machinery Co Ltd
Original Assignee
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Beijing Petroleum Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，包括：随钻测控系统短节、保温装置、至少一个主动降温装置、传热装置、至少一个随钻测控电路以及传感器、至少一个带磁极的第一驱动涡轮，随钻测控电路以及传感器安装在随钻测控系统短节中，主动降温装置转动安装在随钻测控系统短节中，第一驱动涡轮转动套设在主动降温装置的底部，主动降温装置的顶端邻近随钻测控电路以及传感器，传热装置套设在主动降温装置的底部，保温装置套设在主动降温装置的顶部，第一驱动涡轮的周侧壁上设有多个永磁体，主动降温装置的底部的周侧壁上设有周向磁体。依靠自带的主动降温装置产生冷量，将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下。

Description

一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统
技术领域
本发明涉及钻探技术领域，尤其涉及一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统。
背景技术
油气井井眼的形成，是通过钻柱旋转或是井下动力钻具带动钻头切削地下岩层而产生的。为保障安全、高效钻井施工，需要在钻进的同时，连续不断地检测近钻头处的钻压、扭矩、环空水眼压力、温度等工程参数和电阻率、孔隙度、随钻伽马等地质参数。而为实现这些随钻工程参数和地质参数的获取，需要在钻柱底部、近钻头附近安装各种参数测量电路或传感器。
随着能源需求的增大，深层、超深层油气资源的勘探开发已成为增储上产的重要领域。但是，在向深层、超深层钻进过程中，地层高温超过了随钻测控系统各类元器件或传感器的温度上限，使其发生故障、甚至失效。一般来说，高温诱发随钻测控系统各类元器件或传感器失效有两种模式：1)当元器件或传感器工作时，自身温升产生的热应力降低了其使用寿命；2)当深层、超深层环境温度达到一个临界值时，随钻测控系统各类元器件或传感器就会发生破坏。由过热引发的失效，不仅导致更换失效元器件或传感器增加成本，而且缺乏耐高温的电子元器件，无法应对更深层油气资源的勘探开发需求。
当前，油气井井下工具抗高温技术已经被列为突破深层、超深层油气资源高效勘探和效益开发的关键核心技术。因此，攻克抗高温随钻测控系统的相关核心模块技术是重要的、也是迫切需求的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，包括：随钻测控系统短节、保温装置、至少一个主动降温装置、传热装置、至少一个随钻测控电路以及传感器、至少一个带磁极的第一驱动涡轮，所述随钻测控系统短节为管体结构，所述随钻测控电路以及传感器安装在所述随钻测控系统短节中，所述主动降温装置转动安装在所述随钻测控系统短节中，所述第一驱动涡轮转动套设在所述主动降温装置的底部，所述主动降温装置的顶端邻近所述随钻测控电路以及传感器，所述传热装置套设在所述主动降温装置的底部，所述保温装置套设在所述主动降温装置的顶部，所述第一驱动涡轮的周侧壁上设有多个永磁体，所述主动降温装置的底部的周侧壁上设有周向磁体。
采用本发明技术方案的有益效果是：主动降温装置采用涡轮旋转的运动驱动方式，而不采用电力驱动方式，以实现主动降温装置自身的抗高温能力。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。依靠自带的主动降温装置产生冷量，来平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围。
进一步地，所述主动降温装置包括：主动降温装置热端、主动降温装置连接管路、主动降温装置冷端，所述主动降温装置热端通过所述主动降温装置连接管路与所述主动降温装置冷端连接，所述第一驱动涡轮转动套设在所述主动降温装置热端外侧，所述主动降温装置冷端邻近所述随钻测控电路以及传感器，所述传热装置套设在所述主动降温装置热端的外侧，所述保温装置套设在所述主动降温装置冷端的外侧。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：主动降温装置热端与承压壳之间设置有传热装置，将聚集在主动降温装置热端的热量传递到承压壳外壁，再由循环的钻井液携带走；主动降温装置冷端与承压壳之间设置有保温装置，将随钻测控系统上的冷量与承压壳隔绝。从而形成稳定的温度梯度。
进一步地，所述传热装置的制作材料为铜箔或铝箔，所述保温装置的制作材料为气凝胶。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：传热装置可采用铜箔或铝箔层层缠绕而成，一方面这种材质导热率高有助于热量快速传递，另一方面箔材的柔韧性可消除气隙的存在，减小热阻。保温装置可采用气凝胶包裹而成，一方面这种材质绝热系数高有利于保温，另一方面这种材质具有韧性，可在钻进过程中起到减震作用。
进一步地，所述随钻测控系统短节中设有第二驱动涡轮、旋转轴、电工纯铁，所述第二驱动涡轮套设在所述旋转轴上，所述第二驱动涡轮位于所述电工纯铁的上方，所述电工纯铁套设在所述旋转轴外侧，所述电工纯铁安装在所述随钻测控系统短节内侧壁上，所述电工纯铁位于所述随钻测控电路以及传感器的上方。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：一方面用于为随钻测控系统各元器件或传感器提供电能，实现井下信息的采集、存储、转换等功能；另一方面用于为脉冲器的执行机构提供电能，以产生携带信息的脉冲信号。驱动涡轮带动旋转轴一起旋转，进而与电工纯铁作用产生感应电流。电流给随钻测控电路以及传感器一(或/和随钻测控电路或传感器一)提供能量，使其采集、储存、转换各类井下数据；同时，电流给脉冲器执行电机提供能量，带动脉冲器阀芯与脉冲器阀座开启和闭合，向地面发出脉冲信号，进行数据传输。
进一步地，所述旋转轴上套设有导流叶轮，所述导流叶轮位于所述第二驱动涡轮的上方。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：钻井过程中，钻井液在钻具中心水眼内流过时，一方面通过导流叶轮，改变方向后冲刷驱动涡轮。
进一步地，所述随钻测控系统短节的一端连接有脉冲器支撑短节，所述脉冲器支撑短节为管体结构，所述脉冲器支撑短节中设有脉冲器。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：脉冲器支撑短节内部用于支撑脉冲器，脉冲器支撑短节两端丝扣用于与上下钻具进行对接；脉冲器用于将采集到的井下数据转换为脉冲信号发送至地面，进行数据传输。随钻测控系统短节用于支撑随钻测控系统、主动降温装置等，其两端丝扣用于与上下钻具进行对接。
进一步地，所述脉冲器包括：脉冲器阀座、脉冲器阀芯、执行机构动密封、执行电机、扶正器、通讯接头，所述脉冲器阀座以及所述扶正器安装在所述脉冲器支撑短节处内侧壁上，所述执行电机安装在所述扶正器中，所述通讯接头与所述执行电机连接，所述执行电机与所述脉冲器阀芯的一端连接，所述执行机构动密封安装在所述执行电机和所述脉冲器阀芯的连接位置处，所述脉冲器阀芯的另一端滑动安装在所述脉冲器阀座中。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：脉冲器支撑短节内部用于支撑脉冲器，脉冲器支撑短节两端丝扣用于与上下钻具进行对接；脉冲器用于将采集到的井下数据转换为脉冲信号发送至地面，进行数据传输。随钻测控系统短节用于支撑随钻测控系统、主动降温装置等，其两端丝扣用于与上下钻具进行对接。
进一步地，所述第一驱动涡轮的周侧壁上交替设置多个不同极性的永磁体。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：主动降温装置驱动涡轮周向内部上交替设置不同极性的永磁体，主动降温装置内部设置对应的周向磁体。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的脉冲器支撑短节的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的随钻测控系统短节的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的主动降温装置的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的第一驱动涡轮的结构示意图。
附图标号说明：1、脉冲器支撑短节；2、脉冲器；3、井下发电机；4、带主动降温装置的随钻测控系统；5、随钻测控系统短节；6、钻井液；7、脉冲器阀座；8、脉冲器阀芯；9、执行机构动密封；10、执行电机；11、扶正器；12、通讯接头；13、导流叶轮；14、第二驱动涡轮；15、旋转轴；16、电工纯铁；17、承压壳；18、保温装置；19、随钻测控电路以及传感器一；20、主动降温装置一；21、传热装置；22、随钻测控电路以及传感器二；23、主动降温装置二；24、第一驱动涡轮；25、主动降温装置热端；26、主动降温装置连接管路；27、主动降温装置冷端；28、叶轮；29、永磁体；30、主动降温装置；31、随钻测控电路以及传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，包括：随钻测控系统短节5、保温装置18、至少一个主动降温装置30、传热装置21、至少一个随钻测控电路以及传感器31、至少一个带磁极的第一驱动涡轮24，所述随钻测控系统短节5为管体结构，所述随钻测控电路以及传感器31安装在所述随钻测控系统短节5中，所述主动降温装置30转动安装在所述随钻测控系统短节5中，所述第一驱动涡轮24转动套设在所述主动降温装置30的底部，所述主动降温装置30的顶端邻近所述随钻测控电路以及传感器31，所述传热装置21套设在所述主动降温装置30的底部，所述保温装置18套设在所述主动降温装置30的顶部，所述第一驱动涡轮24的周侧壁上设有多个永磁体29，所述主动降温装置30的底部的周侧壁上设有周向磁体。
采用本发明技术方案的有益效果是：主动降温装置采用涡轮旋转的运动驱动方式，而不采用电力驱动方式，以实现主动降温装置自身的抗高温能力。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。依靠自带的主动降温装置产生冷量，来平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围。
其中，主动降温装置30可以为主动降温装置一20和主动降温装置二23。随钻测控电路以及传感器31可以为随钻测控电路以及传感器一19和随钻测控电路以及传感器二22。
其中，脉冲器支撑短节1以及随钻测控系统短节5中流通有钻井液6。图中的箭头代表钻井液6的流动方向以及流动轨迹。
本发明为了解决现有随钻测控系统各类元器件或传感器不耐高温的问题，提供了一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统。该系统是依靠自带的主动降温装置产生冷量，来平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围。
具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统包括：
脉冲器支撑短节，脉冲器支撑短节内部用于支撑脉冲器，脉冲器支撑短节两端丝扣用于与上下钻具进行对接；
脉冲器，用于将采集到的井下数据转换为脉冲信号发送至地面，进行数据传输；
井下发电机，一方面用于为随钻测控系统各元器件以及传感器提供电能，实现井下信息的采集、存储、转换等功能；另一方面用于为脉冲器执行机构提供电能，以产生携带信息的脉冲信号；
带主动降温装置的随钻测控系统4，主动降温装置可提供冷量为随钻测控系统降温，形成抗高温随钻测控系统；带主动降温装置的随钻测控系统包括：主动降温装置和随钻测控电路以及传感器。
随钻测控系统短节，用于支撑随钻测控系统、主动降温装置等，其两端丝扣用于与上下钻具进行对接；
钻井液，一方面为随钻测控系统提供电能的井下发电机提供能量，另一方面为主动降温装置提供运行所需的能量。
优选地，主动降温装置位于中心水眼承压壳(承压壳17)内，可为承压壳内的随钻测控系统各元器件以及传感器进行降温，以提高随钻测控系统适用温度范围。
优选地，在中心水眼承压壳(承压壳17)内，可设置一套随钻测控系统，也可设置一组随钻测控系统，而每套随钻测控系统都可配备一个主动降温装置，从而可提高单个或一组随钻测控系统的抗高温能力，进而实现高温环境下，多种参数的同时测量。
优选地，随钻测控系统各元器件以及传感器，可用于测量地质参数，也可用于测量工程参数，从而为钻井工程师提供实时数据，以支撑安全高效钻井施工。
优选地，主动降温装置有三部分组成：主动降温装置热端、主动降温装置连接管路和主动降温装置冷端。其中，连接管路具有柔性特质，可根据实际需要，在固定主动降温装置热端的情况下调节主动降温装置冷端的空间布局，以满足工程需求。
优选地，主动降温装置热端与承压壳之间设置有传热装置，将聚集在热端的热量传递到承压壳外壁，再由循环的钻井液携带走；主动降温装置冷端与承压壳之间设置有保温装置，将随钻测控系统上的冷量与承压壳隔绝。从而形成稳定的温度梯度。
优选地，所述传热装置，可采用铜箔或铝箔层层缠绕而成，一方面这种材质导热率高有助于热量快速传递，另一方面箔材的柔韧性可消除气隙的存在，减小热阻。所述保温装置，可采用气凝胶包裹而成，一方面这种材质绝热系数高有利于保温，另一方面这种材质具有韧性，可在钻进过程中起到减震作用。
优选地，主动降温装置采用涡轮旋转的运动驱动方式，而不采用电力驱动方式，以实现主动降温装置自身的抗高温能力。
优选地，主动降温装置驱动涡轮(第一驱动涡轮24)周向内部上交替设置不同极性的永磁体，主动降温装置内部设置对应的周向磁体。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。
在高温、超高温地层钻进过程中，由主动降温装置产生冷量，用来平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围，进而形成一种抗高温随钻测控方法。
如图1至图5所示，进一步地，所述主动降温装置包括：主动降温装置热端25、主动降温装置连接管路26、主动降温装置冷端27，所述主动降温装置热端25通过所述主动降温装置连接管路26与所述主动降温装置冷端27连接，所述第一驱动涡轮24转动套设在所述主动降温装置热端25外侧，所述主动降温装置冷端27邻近所述随钻测控电路以及传感器31，所述传热装置21套设在所述主动降温装置热端25的外侧，所述保温装置18套设在所述主动降温装置冷端27的外侧。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：主动降温装置热端与承压壳之间设置有传热装置，将聚集在主动降温装置热端的热量传递到承压壳外壁，再由循环的钻井液携带走；主动降温装置冷端与承压壳之间设置有保温装置，将随钻测控系统上的冷量与承压壳隔绝。从而形成稳定的温度梯度。
如图1至图5所示，进一步地，所述传热装置21的制作材料为铜箔或铝箔，所述保温装置18的制作材料为气凝胶。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：传热装置可采用铜箔或铝箔层层缠绕而成，一方面这种材质导热率高有助于热量快速传递，另一方面箔材的柔韧性可消除气隙的存在，减小热阻。保温装置可采用气凝胶包裹而成，一方面这种材质绝热系数高有利于保温，另一方面这种材质具有韧性，可在钻进过程中起到减震作用。
如图1至图5所示，进一步地，所述随钻测控系统短节5中设有第二驱动涡轮14、旋转轴15、电工纯铁16，所述第二驱动涡轮14套设在所述旋转轴15上，所述第二驱动涡轮14位于所述电工纯铁16的上方，所述电工纯铁16套设在所述旋转轴15外侧，所述电工纯铁16安装在所述随钻测控系统短节5内侧壁上，所述电工纯铁16位于所述随钻测控电路以及传感器31的上方。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：一方面用于为随钻测控系统各元器件或传感器提供电能，实现井下信息的采集、存储、转换等功能；另一方面用于为脉冲器的执行机构提供电能，以产生携带信息的脉冲信号。驱动涡轮带动旋转轴一起旋转，进而与电工纯铁作用产生感应电流。电流给随钻测控电路以及传感器一(或/和随钻测控电路或传感器一)提供能量，使其采集、储存、转换各类井下数据；同时，电流给脉冲器执行电机提供能量，带动脉冲器阀芯与脉冲器阀座开启和闭合，向地面发出脉冲信号，进行数据传输。
其中，井下发电机3可以为电工纯铁16和旋转轴15。
如图1至图5所示，进一步地，所述旋转轴15上套设有导流叶轮13，所述导流叶轮13位于所述第二驱动涡轮14的上方。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：钻井过程中，钻井液在钻具中心水眼内流过时，一方面通过导流叶轮，改变方向后冲刷驱动涡轮。
如图1至图5所示，进一步地，所述随钻测控系统短节5的一端连接有脉冲器支撑短节1，所述脉冲器支撑短节1为管体结构，所述脉冲器支撑短节(1中设有脉冲器2。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：脉冲器支撑短节内部用于支撑脉冲器，脉冲器支撑短节两端丝扣用于与上下钻具进行对接；脉冲器用于将采集到的井下数据转换为脉冲信号发送至地面，进行数据传输。随钻测控系统短节用于支撑随钻测控系统、主动降温装置等，其两端丝扣用于与上下钻具进行对接。
如图1至图5所示，进一步地，所述脉冲器2包括：脉冲器阀座7、脉冲器阀芯8、执行机构动密封9、执行电机10、扶正器11、通讯接头12，所述脉冲器阀座7以及所述扶正器11安装在所述脉冲器支撑短节1处内侧壁上，所述执行电机10安装在所述扶正器11中，所述通讯接头12与所述执行电机10连接，所述执行电机10与所述脉冲器阀芯8的一端连接，所述执行机构动密封9安装在所述执行电机10和所述脉冲器阀芯8的连接位置处，所述脉冲器阀芯8的另一端滑动安装在所述脉冲器阀座7。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：脉冲器支撑短节内部用于支撑脉冲器，脉冲器支撑短节两端丝扣用于与上下钻具进行对接；脉冲器用于将采集到的井下数据转换为脉冲信号发送至地面，进行数据传输。随钻测控系统短节用于支撑随钻测控系统、主动降温装置等，其两端丝扣用于与上下钻具进行对接。
如图1至图5所示，进一步地，所述第一驱动涡轮24的周侧壁上交替设置多个不同极性的永磁体29。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：主动降温装置驱动涡轮周向内部上交替设置不同极性的永磁体，主动降温装置内部设置对应的周向磁体。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。
第一驱动涡轮24包括：轴套、叶轮28以及多个永磁体29，叶轮28安装在轴套上，叶轮28具有相互间隔设置的叶片，多个永磁体29位于相邻两个叶片28之间，多个永磁体29均与所述轴套连接,。
如图1所示，本实施例的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，可以为具备主动降温功能的中心水眼式抗高温随钻测控系统，包括：脉冲器支撑短节1、脉冲器2、井下发电机3、带主动降温装置的随钻测控系统4、随钻测控系统短节5、钻井液6。其中，井下发电机3有旋转轴15和电工纯铁16组成。
随钻测控系统短节中设有承压壳17，所述主动降温装置位于中心水眼的承压壳17内，可为承压壳17内的随钻测控系统各元器件以及传感器进行降温，以提高随钻测控系统适用温度范围。
抗高温随钻测控系统在中心水眼承压壳17内，可设置一套随钻测控系统，也可设置一组随钻测控系统，而每套随钻测控系统都可配备一个主动降温装置，从而可提高单个或一组随钻测控系统的抗高温能力，进而实现高温环境下，多种参数的同时测量。
随钻测控系统各元器件以及传感器，可用于测量地质参数，也可用于测量工程参数，从而为钻井工程师提供实时数据，以支撑安全高效钻井施工。
所述主动降温装置有三部分组成：主动降温装置热端25、主动降温装置连接管路26和主动降温装置冷端27。其中，主动降温装置连接管路具有柔性特质，可根据实际需要，在固定主动降温装置热端的情况下调节主动降温装置冷端的空间布局，以满足工程需求。
所述主动降温装置热端25与承压壳17之间设置有传热装置21，将聚集在热端的热量传递到承压壳17外壁，再由循环的钻井液携带走；主动降温装置冷端27与承压壳17之间设置有保温装置18，将随钻测控系统上的冷量与承压壳17隔绝。从而形成稳定的温度梯度。
所述传热装置21，可采用铜箔或铝箔层层缠绕而成，一方面这种材质导热率高有助于热量快速传递，另一方面箔材的柔韧性可消除气隙的存在，减小热阻。所述保温装置18，可采用气凝胶包裹而成，一方面这种材质绝热系数高有利于保温，另一方面这种材质具有韧性，可在钻进过程中起到减震作用。
所述主动降温装置采用涡轮旋转的运动驱动方式，而不采用电力驱动方式，以实现主动降温装置自身的抗高温能力。
所述主动降温装置驱动涡轮(第一驱动涡轮24)周向内部上交替设置不同极性的永磁体，主动降温装置内部设置对应的周向磁体。当钻井液流动时，冲刷驱动涡轮(第一驱动涡轮24)，使其产生旋转运动，通过磁力驱动主动降温装置内部磁体旋转，从而带动主动降温装置工作，产生降温所需的冷量。
下面具体介绍本实施例的工作原理：
钻井过程中，钻井液6在钻具中心水眼内流过时，一方面通过导流叶轮13，改变方向后冲刷驱动涡轮(第二驱动涡轮14)，驱动涡轮(第二驱动涡轮14)带动旋转轴15一起旋转，进而与电工纯铁16作用产生感应电流。电流给随钻测控电路以及传感器一19(和/或随钻测控电路以及传感器二22)提供能量，使其采集、储存、转换各类井下数据；同时，电流给脉冲器执行电机10提供能量，带动脉冲器阀芯8与脉冲器阀座7开启和闭合，向地面发出脉冲信号，进行数据传输。上述过程实现了井下数据的采集和传输；另一方面钻井液6通过带磁极驱动涡轮(第一驱动涡轮24)，使其旋转，在磁力作用下，主动降温装置一20(和/或主动降温装置二23)开始做功产生冷量。冷量通过主动降温装置冷端27传递至随钻测控电路以及传感器一19(和/或随钻测控电路以及传感器二22)，从而降低电路或传感器温度，同时，保温装置18将随钻测控电路以及传感器一19(和/或随钻测控电路以及传感器二22)与承压壳17热隔离，保证了随钻测控电路以及传感器一19(和/或随钻测控电路以及传感器二22)温度低于环境温度；而主动降温装置热端25产生的热量，通过传热装置21传递给承压壳17，进而由循环的钻井液6将其携带走。至此，在钻井液6、保温装置18、传热装置21、随钻测控电路以及传感器一19或随钻测控电路以及传感器二22、主动降温装置一20或主动降温装置二23等装置联合作用下，由主动降温装置一20或主动降温装置二23产生冷量，用来平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围，进而形成一种抗高温随钻测控系统及方法，提升深井、超深井安全高效钻井技术水平，实现油气资源的高效勘探和效益开发。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，包括：随钻测控系统短节(5)、保温装置(18)、至少一个主动降温装置、传热装置(21)、至少一个随钻测控电路以及传感器、至少一个带磁极的第一驱动涡轮(24)，所述随钻测控系统短节(5)为管体结构，所述随钻测控电路以及传感器安装在所述随钻测控系统短节(5)中，所述主动降温装置转动安装在所述随钻测控系统短节(5)中，所述第一驱动涡轮(24)转动套设在所述主动降温装置的底部，所述主动降温装置的顶端邻近所述随钻测控电路以及传感器，所述传热装置(21)套设在所述主动降温装置的底部，所述保温装置(18)套设在所述主动降温装置的顶部，所述第一驱动涡轮(24)的周侧壁上设有多个永磁体(29)，所述主动降温装置的底部的周侧壁上设有周向磁体。
2.根据权利要求1所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述主动降温装置包括：主动降温装置热端(25)、主动降温装置连接管路(26)、主动降温装置冷端(27)，所述主动降温装置热端(25)通过所述主动降温装置连接管路(26)与所述主动降温装置冷端(27)连接，所述第一驱动涡轮(24)转动套设在所述主动降温装置热端(25)外侧，所述主动降温装置冷端(27)邻近所述随钻测控电路以及传感器，所述传热装置(21)套设在所述主动降温装置热端(25)的外侧，所述保温装置(18)套设在所述主动降温装置冷端(27)的外侧。
3.根据权利要求1所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述传热装置(21)的制作材料为铜箔或铝箔，所述保温装置(18)的制作材料为气凝胶。
4.根据权利要求1所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述随钻测控系统短节(5)中设有第二驱动涡轮(14)、旋转轴(15)、电工纯铁(16)，所述第二驱动涡轮(14)套设在所述旋转轴(15)上，所述第二驱动涡轮(14)位于所述电工纯铁(16)的上方，所述电工纯铁(16)套设在所述旋转轴(15)外侧，所述电工纯铁(16)安装在所述随钻测控系统短节(5)内侧壁上，所述电工纯铁(16)位于所述随钻测控电路以及传感器的上方。
5.根据权利要求4所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述旋转轴(15)上套设有导流叶轮(13)，所述导流叶轮(13)位于所述第二驱动涡轮(14)的上方。
6.根据权利要求1所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述随钻测控系统短节(5)的一端连接有脉冲器支撑短节(1)，所述脉冲器支撑短节(1)为管体结构，所述脉冲器支撑短节(1)中设有脉冲器(2)。
7.根据权利要求6所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述脉冲器(2)包括：脉冲器阀座(7)、脉冲器阀芯(8)、执行机构动密封(9)、执行电机(10)、扶正器(11)、通讯接头(12)，所述脉冲器阀座(7)以及所述扶正器(11)安装在所述脉冲器支撑短节(1)处内侧壁上，所述执行电机(10)安装在所述扶正器(11)中，所述通讯接头(12)与所述执行电机(10)连接，所述执行电机(10)与所述脉冲器阀芯(8)的一端连接，所述执行机构动密封(9)安装在所述执行电机(10)和所述脉冲器阀芯(8)的连接位置处，所述脉冲器阀芯(8)的另一端滑动安装在所述脉冲器阀座(7)中。
8.根据权利要求1所述的一种具备主动降温功能的中心水眼式随钻测控系统，其特征在于，所述第一驱动涡轮(24)的周侧壁上交替设置多个不同极性的永磁体(29)。
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