[发明专利]一种陶瓷复合材料石油仪器外壳

说明书

本发明公开了一种陶瓷复合材料石油仪器外壳，解决了困扰石油测井仪器制造行业多少年来因井下高温高压工况条件下油液易渗漏、工艺复杂和维修及不方便的技术难题。该外壳包括陶瓷层、设置在陶瓷层外侧的复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层、设置在陶瓷层和保护层之间的过渡层。所述陶瓷层是由氧化锆瓷或氧化硅瓷构成。所述保护层是由玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维浸渍耐高温树脂固化剂缠绕而成。本发明的、用这种复合绝缘结构制造的、能够承受地下几千米高温、高压力绝缘外壳所生产石油测井仪器，从而彻底告别了传统采用灌充硅油来保证石油测井仪器绝缘外壳不被地下强大压力破坏的技术。

技术领域：

本发明属于石油测井仪器领域，涉及一种不用灌充硅油就可以制造石油测井仪器的新型石油仪器外壳。

背景技术：

石油工业勘探开发中，在钻井过程或钻井完成后会有一个重要的工作内容是对井下的原油情况进行判定分析，包括原油层深度、原油层厚度、原油量等物理的或化学的性能参数。这就需要石油测井仪器来完成这项工作。

众所周知，感应测井与电磁波测井仪器是常规石油测井仪器装备的重要组成部分，这些仪器一般都由电子线路和探头(电极系、线圈系)两部分组成，仪器探头属机电一体化。在全世界测井界电极系目前大都采用油压平衡技术；该技术重要特征是：(1)借助皮囊或活塞形成的流体移动封隔与平衡；(2)将井下几千米环境压力由高温复合材料绝缘外壳内硅油传递到浸油的各部件上；(3)这种外壳目前结构是高温复合绝缘管材；(4)非金属的高温复合绝缘管材是为了有利于电信号的传输不受干扰。这种技术要求全部构件在油浸和井下高温高压条件下性能参数不超过设计容限，从而保证电子仪与机械部分正常工作，使仪器的完整性能稳定可靠。采用油压平衡技术的电极系虽已应用几十年，但其工艺复杂，油液容易渗漏，给制作和应用维修都带来诸多不便。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种陶瓷复合材料石油仪器外壳，该石油仪器外壳制造的石油测井仪器，在仪器不用罐充硅油的情况下，且能够承受几千米井下巨大压力，即我们所称的绝对承压。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

陶瓷复合材料石油仪器外壳，包括陶瓷层、设置在陶瓷层外侧的复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层、设置在陶瓷层和复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层之间的过渡层；所述陶瓷层厚度为1-10毫米；所述耐高温弹性体偶联剂层厚度为1-3毫米；所述保护层层厚度为5-10毫米。

所述陶瓷层是由氧化锆瓷或氧化硅瓷构成。

所述过渡层为耐高温弹性体偶联剂构成。

所述耐高温弹性体偶联剂是由KH550或者KH560和丁腈橡胶或氟橡胶或聚硫橡胶组成的复合弹性体。

所述树脂为耐高温环氧树脂或乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

所述石油仪器外壳的制备方法，制备陶瓷层、在陶瓷层外侧设置过渡层、在过渡层外侧设置保护层；所述保护层是选用高强度、高模量耐酸玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维浸渍耐高温树脂固化剂，通过计算机控制的数控缠绕设备在事先通过计算和设计的数据模型缠绕而成。

油井的直径一般在300毫米以内。井的深度不尽相同，有几百米，也有1000米-8000米，像海洋石油井的深度在万米以上。测井仪器最大外圆直径为110毫米以内，仪器长度不超过5米。井下几千米的地质环境十分复杂。在三、四千米井下温度175℃、压力140MPa以上，越深的温度和压力指标越高。同时还伴有原油、天然气、水、腐蚀气体H₂S、CO₂、SO₂等。目前国际通用的石油测井仪器工况条件指标大致为三种：

1)150℃ 100MPa；

2)175℃ 140MPa；

3)240℃ 175MPa；