(57)【要約】  高温のダウンホールでの使用のために構成又は設計される、地下デバイスが提供される。ダウンホールデバイスは、井戸及び熱放散システムにおけるダウンホールでの使用のために構成又は設計される、電子デバイスを備える。熱放散は、１つ以上の能動的冷却器、及び能動的冷却器に塗布される微粒子放射改善コーティングを含むことができる。
2014502786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンホールツールであって、
ダウンホールでの使用のために構成又は設計される電子デバイスと、
熱放散システムと、を有し、
この熱放散システムは、前記電子デバイスに熱的に結合される表面に塗布される微粒子熱放散コーティングを備えていることを特徴とするダウンホールツール。
【請求項２】
更に、前記電子デバイスを含む電子機器筐体を有し、
前記電子機器筐体の外面は、前記微粒子熱放散コーティングでコーティングされる請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項３】
前記熱放散システムは、更に、前記電子デバイスに熱的に結合されるヒートシンクを備え、
前記ヒートシンクの外面は、前記微粒子熱放散コーティングでコーティングされる請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項４】
前記熱放散システムは、更に、前記電子デバイスに熱的に結合される熱電気冷却デバイスを備えている請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項５】
前記熱電気冷却デバイスは、ペルチェ冷却器である請求項４記載のダウンホールツール。
【請求項６】
前記熱放散システムは、更に、熱界面ゲルを備えている請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項７】
前記熱放散システムは、実質的に、前記電子デバイスの片側への生成された熱流を円滑化するように構成される請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項８】
前記熱放散システムは、実質的に、前記電子デバイスの２つ以上の側への生成された熱流を円滑化するように構成される請求項１記載のダウンホールツール。
【請求項９】
更に、ダウンホールツール筐体を有し、
前記ダウンホールツール筐体の内面は、前記電子機器筐体の前記コーティングされた外面に少なくとも部分的に近接して位置する微粒子熱放散コーティングでコーティングされる請求項２記載のダウンホールツール。
【請求項１０】
ダウンホールツールのための熱放散システムを提供するための方法であって、
１つ以上の表面を微粒子熱放散コーティングでコーティングすることを含み、
前記１つ以上の表面は、熱生成電子デバイスと熱的に結合されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
１つ以上の表面をコーティングすることは、
前記熱生成電子デバイスを含有する電子機器筐体の外面をコーティングすることと、
前記ダウンホールツールのダウンホールツール筐体の少なくとも部分的に対応する内面をコーティングすることと、を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
更に、実質的に一方向的に、前記熱生成電子デバイスからの生成された熱の流れを円滑化することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
更に、実質的に多方向的に、前記熱生成電子デバイスからの生成された熱の流れを円滑化することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
更に、前記熱生成電子デバイスを能動的に冷却することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
更に、周辺環境から前記熱生成電子デバイスへの熱流を抑制するように、前記熱生成電子デバイスに熱的に結合される１つ以上の表面に、反射処理を提供することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
ダウンホールパラメータを評価するためのシステムであって、
ダウンホールツールを有し、このダウンホールツールは、
ダウンホールでの１つ以上の特徴を測定するように構成される熱生成電子デバイスと、
熱放散システムと、を備え、
この熱放散システムは、熱生成電子デバイスに熱的に結合される表面に塗布される微粒子熱放散コーティングを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
更に、前記熱生成電子デバイスを含む電子機器筐体と、
前記電子機器筐体を含むダウンホールツール筐体と、を有し、
前記電子機器筐体の外面及び前記ダウンホールツール筐体の少なくとも部分的に対応する内面は、前記微粒子熱放散コーティングでコーティングされる請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記熱放散システムは、更に、能動的冷却デバイスを備えている請求項１６記載のシステム。
【請求項１９】
前記能動的冷却デバイスは、ペルチェ冷却器である請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記熱放散システムは、更に、前記熱生成電子デバイスからの前記生成された熱を伝導するように熱界面ゲルを含む請求項１６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１２月１５日出願の米国仮出願第６１／４２３，５８４号の利益を主張し、その内容は、参照することにより、全ての意図及び目的のために援用される。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明：
以下の説明及び実施例は、本項におけるそれらの包含によって、先行技術であることを認められない。
【０００３】
ボアホールのロギング及びモニタリングは、油及びガス鉱床の回収を増強及び定量化するために、長年行われている。地球累層に関するデータは、炭化水素又は水貯留層の探査、開発、及び管理、並びにとりわけ、ＣＯ2といった物質の隔離の目的のために、ロギング動作によって取得される。ワイヤ線ロギング、掘削間測定（ＭＷＤ）、及び掘削間ロギング（ＬＷＤ）を含む、かかる動作は、典型的に、データの収集、記憶、処理、及び伝送といった、様々な機能のための種々の感知構成要素を有する、ダウンホールツールを使用する。
【０００４】
ボアホールのロギングにおいて、地下で測定する一方法は、１つ以上のツールを、順にに表面システムに接続されるワイヤ線に取設することを含む。次いで、ツールは、ワイヤ線によって、ボアホールの中へ降下され、測定を行いつつ、ボアホールを通って表面に引き戻される（「ロギングされる」）。場合によっては、ワイヤ線は、制限されたデータ伝送能力を有する、電気伝導ケーブルである。ワイヤ線用途に加え、測定はまた、一般的な応用性ある他の領域の中でも、掘削及び測定（Ｄ＆Ｍ）、常時モニタリング、並びに完了において行われる。例えば、常時モニタリングシステムは、同様に一般的に電気ケーブルに取設される常時センサと共に確立される。井戸を掘削した後、種々の感知構成要素は、抗井内に存在する炭化水素及び他の流体を分析する、並びに抗井における流体流れを制御する目的のために、産出管に固定される。これにおいて、種々の感知構成要素は、典型的に、産出ロギングの目的のために使用される。
【０００５】
長期貯留層モニタリング及び常時モニタリングは、完了した井戸におけるセンサの配備を必要とする、他の応用である。これらの場合、センサアレイは、種々の手段によって、井戸内に配備することができる。その後、センサデータを集め、さらなる処理及び分析のためにテレメトリシステムを介して、アップホールに伝送することができる。
【０００６】
掘削技術における最近の開発は、ダウンホールツールが、高い感受性又は選択性でもって、大量の種々の形態及びタイプのデータを効果的に収集することが可能であることを必要とする。次いで、このデータは、油田又はダウンホール環境において掘削しつつ、例えば、泥テレメトリを通して、伝送することができる。
【０００７】
上述を考慮して、本出願人は、高温環境において、高い感受性又は選択性でもって動作することができる、改善されたダウンホールシステムに対する必要性が存在するということを認識した。典型的なダウンホールシステムは、セ氏約１５０度まで効率的に機能することができる、温度感受性電子デバイスを有する。動作中、電子デバイスは、しばしばダウンホールツールに増大する、追加の熱を生成する。増大した熱は、ダウンホールツールの動作に有害である可能性がある。
【０００８】
冷却デバイスは、最適な温度範囲内に電子機器を維持するため、及び、場合によっては、構成要素の動作温度範囲をさらに拡大するために、採用することができる。しかしながら、ダウンホールツールにおける従来の冷却デバイスの利用は、しばしば、空間の制限、及びダウンホールツールにおける空気循環の欠如によって制約される。過去のダウンホールシステムは、ダウンホール電子デバイスの動作温度範囲を改善する、及び高温動作条件における電子デバイスの寿命を拡大する上で、完全には成功していない。
【０００９】
先で記載される従来のダウンホールシステムは、包括的であることは意図されず、むしろ、長期間、上昇した温度で動作することが必要とされる多くのもののうちの１つである。しかしながら、上記は、過去に存在するダウンホール装置及びシステムが、価値ある改善を認めるであろうことを実証するのに十分であるはずである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、地下ツールは、累層を横断する井戸におけるダウンホールで動作するように構成される。いくつかの態様では、ツールは、熱放散システムと組み合わせて、ダウンホールでの使用のために構成又は設計される、少なくとも１つの電子デバイスを備える。熱放散システムは、少なくとも１つの能動的冷却器、及び能動的冷却器に塗布される微粒子放射改善コーティングを備えることができる。場合によっては、電子デバイスは、ボアホール内のダウンホールでの物理的及び／又は化学的特徴を感知するために構成又は設計することができる。
【００１１】
一部の例示的な実施形態において、電子デバイスは、セ氏約１７５度を超過するダウンホール温度、例えば、セ氏約２００度の温度での使用のために構成又は設計することができる。電子デバイスは、多様なダウンホール機能を実施するように構成することができる。例えば、電子デバイスは、ダウンホール用途のために、種々の光学的デバイスとして機能するように構成することができる。一部の可能な実施形態において、デバイスは、ダウンホールの感光性検出器として機能するように構成される、光学的デバイスを備えることができる。地下ツールは、光学的デバイスに結合、接続、又はそれと相互作用する、１つ以上の光学通信モジュールをさらに備えることができる。地下ツールはまた、光学的デバイスに結合、接続、又はそれと相互作用する、１つ以上のダウンホール流体分析モジュールを備えることができる。
【００１２】
本発明によるダウンホール感知システムの他の実施形態は、表面データ取得ユニットと、ダウンホールデータ取得ユニットと、表面データ取得ユニットとダウンホールデータ取得ユニットとの間の通信インターフェースとを含むことができる。加えて、ダウンホール感知システムは、ダウンホールツールと、ダウンホールデータ取得ユニットとダウンホールツールとの間で動作的に接続されるダウンホール電気ツールバスとをさらに含むことができる。ダウンホールツールは、熱放散システムと組み合わせて、井戸における局所的条件を感知するように、ダウンホールでの使用のために構成又は設計される、少なくとも１つの感知デバイスを含むことができる。熱放散システムは、少なくとも１つの能動的冷却器と、能動的冷却器の少なくとも一部分に塗布される微粒子放射改善コーティングとを含むことができる。
【００１３】
追加的な利点及び新規な特徴は、以下の説明に記載されるか、或いはこれらの資料を一読したり、本発明の実施形態を実践することにより、当業者は理解することができる。本発明の種々の実施形態の利点は、添付の請求項において記載されている手段をにより達成することができる。
【００１４】
添付図面は、いくつかの実施形態を例示し、本明細書の内容の一部である。以下の説明と共に、図面は、本発明の原理のうちの一部を実証及び説明する。図面は、以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるダウンホールシステムの例示的な動作状況を示す。
【図２Ａ】本発明の一実施形態によるダウンホールツールの一構成を示す。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態によるダウンホールツールの他の可能な構成を示す。
【図３】本発明の一実施形態によるダウンホール熱放散システムの一構成を示す。
【図４Ａ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図４Ｃ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図４Ｄ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図４Ｅ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図４Ｆ】本発明の実施形態によるダウンホール熱放散システムの他の例示的な配置を示す。
【図５】本発明の実施形態による１つの可能な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を通して、同一の参照番号及び説明は、類似しているが、必ずしも同一ではない要素を示す。本明細書において説明される原理は、種々の修正及び代替的な形態が可能であるが、具体的な実施形態を一例として図面において示し、本明細書において以下で詳細に説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、開示される特定の形態に制限されることを意図していないということを理解すべきである。むしろ、本発明の実施形態は、添付の請求項の範囲内にある全ての修正、同等物、及び代替物を含む。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態及び態様を以下に説明する。当然のことながら、いずれのかかる実際の実施形態の開発においても、手段によって異なる、システム関連及び事業関連の制約の順守といった、開発者の具体的な目標を達成するために、多数の手段固有の決定を行わなければならないということが理解されよう。さらに、かかる開発努力は複雑かつ時間がかかるものである場合があるが、それにもかかわらず、本発明の利益を有する当業者には日常的な業務であろうということが理解されよう。
【００１８】
本明細書を通して、「一実施形態」、「実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一態様」、「態様」、又は「いくつかの態様」への言及は、実施形態又は態様に関連して説明される特別な特徴、構造、方法、或いは特性が、本発明の少なくとも一実施形態に含まれるということを意味する。このため、本明細書の種々の箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」又は「いくつかの実施形態において」という記載は、必ずしも全てが同じ実施形態を言及しているものではない。さらに、特別な特徴、構造、方法、或いは特性は、１つ以上の実施形態において、いかなる好適な様態でも組み合わせることができる。「含む」及び「有する」という言葉は、「備える」という言葉と同じ意味を有するものとする。
【００１９】
本明細書及び請求項で用いられる、「ダウンホール」という用語は、特に抗井における地下環境を意味する。「ダウンホールツール」は、ロギングツール、撮像ツール、音響ツール、常時モニタリングツール、及び組み合わせツールを含むが、これらに限定されない、地下環境において用いられる任意のツールを意味するように広義に用いられている。「高温」は、セ氏約１１５度を超過するダウンホール温度を意味する。
【００２０】
さらに、本発明の態様は、単一の開示される実施形態の全ての特徴に存在するわけではない。このため、発明の詳細な説明に続く特許請求の範囲の請求項の内容は、本明細書において、この発明の詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の例示的な実施形態として独立している。
【００２１】
上述した背景技術、油田探査及び開発、油及び水貯留層の管理、並びにＣＯ2といった物質の隔離の分野において既知である他の要因の結果として、油田又は地下環境における動作に好適であるデバイスを備える、ダウンホールシステムのいくつかの実施形態が、本明細書において開示される。デバイスは、ダウンホールでの使用のためのツール及び／又はモジュールを提供するように、微粒子放射改善コーティングの使用によって、並びに、いくつかの実施形態においては、能動的冷却システムと組み合わせて、赤外線放射のコア効率を改善する、熱放散又は冷却システムを使用する。
【００２２】
本出願人は、熱放射改善微粒子コーティングが、温度がセ氏約２００度を超過し得るダウンホール条件において、驚くべきことに効果的である、特徴的な特性を有するということを見出した。このような熱放射の改善は、有意義であり、且つ上昇した温度条件におけるシステムの改善された効率的な長期配備の目的に利用できる可能性がある。
【００２３】
ダウンホールツール及びシステムの目的のために、能動的冷却デバイスと組み合わせて、微粒子放射改善コーティングを適合及び塗布することが可能である。本明細書において開示されるコーティングの使用は、熱効果を排除する目的のために利用される場合がある、従来の塗装された表面に取って代わることが可能である。さらに、場合によっては、遠赤外領域における熱放射に基づく、本発明において提唱される技術は、ツールのサイズ全体を低減し、高価な熱遮蔽構造に対する必要性を伴わずに、熱感受性の重要な構成要素の動作温度を拡大するのに役立つ。
【００２４】
本発明は、種々の温度感受性電子デバイス及びセンサのための熱放散技術の広い適用性を意図する。かかるデバイスとしては、本明細書において説明されるタイプのダウンホールツール又は常時用途において利用される他の電子デバイスの中でも、メモリデバイス、写真画像センサ、プロセッサ、電力デバイス、変換器が挙げられるが、これらに限定されない。微粒子コーティングは、加熱側面といった熱反応側面、即ち、標的デバイスから熱が放散されるべき場所に塗布することができる。加えて、微粒子コーティングは、標的デバイスが位置するエンクロージャ又は筐体の内部に塗布することができる。
【００２５】
ここで、同様の数字が同様の部分を示す図面を見ると、本明細書における本発明は、ダウンホールツール及びシステムにおいて、熱放射を円滑化及び改善するために利用される種々の技術の概念を対象とする。本発明は、ボアホール内のダウンホールの環境的及びツールパラメータに関連するデータを感知する目的のために構成又は設計される、１つ以上の電子デバイスを利用する、他の一過性及び常時用途に加え、種々のダウンホールツール及びシステムを意図する。
【００２６】
これにおいて、本明細書において開示されるツール及び感知システムは、上昇した温度及び圧力における、ダウンホールツールの構成要素に関する特徴、並びに累層パラメータを効果的に感知及び記憶することができる。油田探査及び開発における関心対象の化学物質及び化学特性もまた、本発明によって意図される感知システムによって測定及び記憶することができる。
【００２７】
本明細書における感知システムは、とりわけ、ワイヤ線ロギングツール、掘削間測定及び掘削間ロギングツール、常時モニタリングシステム、ドリルビット、ドリルカラー、ゾンデといった、ツールシステムに組み込むことができる。本発明の目的上、ワイヤ線、ケーブル線、スリック線、もしくはコイル管又は運搬という用語のいずれか１つが使用される時、上で言及される配備手段のいずれも、又はいずれの他の好適な同等手段も、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明と共に使用することができるということが理解される。
【００２８】
本出願人は、熱放射挙動及び望ましい熱輸送特性を有する一部の微粒子コーティングが、熱抵抗性及び高速電子機器デバイスに好適であるということを見出した。これにおいて、本出願人は、驚くべきことに、微粒子を有するコーティング材料が、ダウンホールツール基板から離して熱を伝達し、コーティングされた電子部品の改善された効率、性能、及び寿命をもたらすということを見出した。本発明のコーティングシステムは、電子構成要素からの残留熱を低減するために使用され、それにより、ダウンホールツール冷却システムといった熱デバイスの効率を改善する。例えば、微粒子コーティング材料は、Ｃｅｒａｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎから入手することができる。
【００２９】
図１は、本発明に従うダウンホールツールを利用する、ダウンホール分析及び累層流体のサンプリングのためのシステムの例示的な実施形態である。発明を実施するための形態を簡略化する目的のために、ワイヤ線ダウンホールツールを採用する実施形態を説明するが、本発明の用途は、この説明される領域に限定されない場合がある。多様な用途は、油田関連の環境内、及びこの産業の外部の両方の当業者には明らかであろう。そのようなものとして、図１は、本発明の実施形態の利用の１つの可能な状況を図示し、他の動作環境もまた、本明細書において意図される。
【００３０】
図１において、サービス車両１０は、ダウンホールツール２０がボアホール１２に懸吊された状態で、ボアホール又は抗井１２を有する坑井現場の累層表面２１０に位置する。ダウンホールツール２０は、累層表面２１０でウィンチ又はケーブルドラム１６上にスプールされるケーブル２２の下端部から懸吊することができる。ダウンホールツール２０は、ボアホール１２がセ氏１１５度以上といった高温条件を有するため、高温に耐える必要がある。
【００３１】
典型的に、ボアホール１２は、水、泥濾液、累層流体等といった、流体の組み合わせを含有する。場合によっては、ダウンホールツール２０は、地球累層を試験するため、及び累層からの流体の組成を分析するために使用することができる。他の場合において、ダウンホールツール２０は、例えば、流速、温度、圧力、流体特性、ガンマ放射特性等といった、種々のパラメータを測定するために使用することができる。さらに、ダウンホールツール２０は、流体流入、累層破砕、地震マッピング等をモニタリングするための機能を有することができる。ダウンホールツール２０は、ワイヤ線ツール、ワイヤ線ロギングツール、ダウンホールツールストリング、又はドリルカラー、ゾンデ、ドリルビット、掘削間測定ツール、掘削間ロギングツール、常時モニタリングツール等といった、他の既知の配備手段であってもよい。
【００３２】
本明細書において開示される感知デバイスは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を含む。いくつかの実施形態において、高温電子機器を使用するダウンホール（ボアホール）ツール２０は、環境的及びツールパラメータに関連するデータを感知する、記憶する、及び伝送する目的のために使用することができる。これにおいて、開示されるデバイスは、上昇した温度及び圧力における、ダウンホールツール２０の構成要素に関連する特徴、並びに累層パラメータを効果的に感知及び記憶することができる。
【００３３】
ケーブル２２は、多導体ロギングケーブル、ワイヤ線、又は当業者に既知である他の運搬及び／又は通信手段であってもよい。サービス車両１０は、表面システム２００を含む。表面システム２００は、適切な電子制御及び／もしくは処理システム、並びに／又はダウンホールツール２０のためのテレメトリ能力を有することができる。ケーブル２２は、典型的に、表面システム２００に電気的及び通信的に結合することができる。
【００３４】
図２Ａは、例えば、流体分析モジュールを利用する、ダウンホール分析及び累層流体のサンプリングのためのダウンホールツール感知システムの例示的な実施形態である。ダウンホールツール２０は、図２Ａに概略的に表される、多様な電子構成要素及びモジュールを含むことができる。電子構成要素及びモジュールのこの非限定的なサンプルは、ダウンホールツール２０に、必要な、かつ望ましい機能性を提供する。ダウンホールツールのさらなる実施例は、共同所有される米国特許第３７８０５７５号明細書、米国特許第３８５９８５１号明細書、及び米国特許第４８６０５８１号明細書に開示される。
【００３５】
示されるように、１つ以上のモジュールを、ダウンホールツール２０内に提供することができる。流体は、流体分析モジュール（１つもしくは複数）６０及び／又は化学センサモジュール（複数を含む）（図示せず）を介して、累層及び／又は流線６２を通るボアホールの流れから得ることができ、次いで、ポンプアウトモジュール６４のポートを通って排出することができる。任意に、流線６２における累層流体は、表面への輸送のために累層から得られる流体を受容及び保持するための１つ以上の流体収集チャンバ６６／６８に方向付けることができる。
【００３６】
プローブモジュール７０及び／又はパッカモジュール７２、１つ以上の流体分析モジュール６０及び／又は化学センサモジュール、流路６２、及び収集チャンバ６６／６８、並びにダウンホールツールの他の動作要素といった、流体収容アセンブリは、電気制御システムによって、場合によっては、表面システム２００によって制御される。表面システム２００は、ボアホールツールに動作的に接続される、制御プロセッサを含むことができる。本明細書において説明される方法は、プロセッサにおいて実行されるコンピュータプログラムにおいて具現化することができる。動作中、プログラムは、例えば、ケーブル２２を介して流体分析モジュール６０からデータを受信し、ダウンホールツール２０の動作要素に制御信号を伝送するように、構成され、かつ通信的に結合することができる。
【００３７】
図２Ｂは、表面制御システム２００、及びダウンホールツール２０の別の可能な実施形態を示す。本実施形態において、表面システム２００は、データ通信ユニット２０２と、処理及び制御ユニット２０４とを含む。データ通信ユニット２０２は、制御信号を出力し、制御信号がダウンホールツール２０に送達されるように、ケーブル又はファイバ２２を介してダウンホールツール２０に動作的に接続される、制御プロセッサを含むことができる。本実施例において、ダウンホールツール２０は、ボアホール１２において最上部から最下部までこの順序で提供される、テレメトリカートリッジ１４０と、例えば、電気ツールバスを有する電子カートリッジ１１０と、ツールシャトルアレイ１６０1、１６０2、．．．、１６０nと、アレイターミネータ１８０とを含む。テレメトリカートリッジ１４０は、表面システム２００と通信する。この構造は、共同所有される米国特許第６６３０８９０号明細書において開示され、この内容は、その全体として参照することにより、本明細書に組み込まれる。
【００３８】
図２Ｂのダウンホールツール２０は、電子カートリッジ１１０に配置されるダウンホール感知及びデータ取得システムと、ツールシャトルアレイ１６０1、１６０2、．．．、１６０nとを含むことができる。
【００３９】
本明細書において説明される方法は、プロセッサ２０４において実行されるコンピュータプログラムにおいて具現化することができる。コンピュータプログラムは、プロセッサと関連付けられるコンピュータが使用可能な記憶媒体上に記憶することができるか、又は外部コンピュータが使用可能な記憶媒体上に記憶され、必要とされる際、使用するためにプロセッサに電子的に結合することができる。記憶媒体は、ディスクドライブに適合する磁気ディスク、もしくは光学的に読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ、又は交換電気通信回線上で結合される遠隔記憶デバイスを含む、任意の他の種類の読み取り可能なデバイスといった、現在既知の記憶媒体、あるいは本明細書において説明される目的及び対象のために好適な未来の記憶媒体のうちのいずれか１つ以上であってもよい。動作中、プログラムは、データを受信し、制御信号を伝送するために、ケーブル２２を介してダウンホールツール２０の動作要素に結合することができる。
【００４０】
本明細書において開示される方法及び電子機器は、Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒの累層試験器ツール、モジュラフォーメーションダイナミクステスタ（Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ  Ｔｅｓｔｅｒ：ＭＤＴ）の１つ以上の流体分析モジュールにおいて具現化することができる。モジュールは、圧力、温度、流体流れ、及び振動といった、局所的な環境条件を検出するためのセンサを含むことができる。表面データ処理電子機器は、そこへ遠隔計測される情報を収集、記録、処理、及び分析することができる、ロギング設備（図示せず）に結合することができる。上で説明される原理は、ＭＥＭＳ／マイクロ流体デバイスだけでなく、マクロスケールのセンサデバイス又はシステムにも適用可能である。
【００４１】
本明細書において開示される感知システムは、ゾンデを使用する井戸におけるワイヤ線ロギング動作において利用することができる。代替的に、コイル管は、抗井内にゾンデを配備する目的のために採用することができる。本明細書における感知システムは、流れをモニタリングするため、及び産出に関連する他の用途のために利用することができ、産出ロギングツールは、本明細書において開示される感知システムに従って構成することができる。種々の化学特性及び化学物質を、前述のセンサで測定することができる。これにおいて、本発明はまた、本明細書において説明される感知目的のための、ワイヤ線又はスリック線ツールを意図する。追加のモニタリング用途には、当業者に既知であるものの中でもとりわけ、ダウンホールツールによる流体流入、累層破砕、地震マッピングが含まれる。
【００４２】
図３は、本発明による熱放散システムのための１つの可能な構成の概略図である。温度感受性電子デバイス及びセンサ（総称的に電子デバイス３０として知られる）は、上述したようなダウンホールツール２０の電子筐体４０の内側に位置する。ダウンホールツール２０の筐体４０は、ダウンホールツール筐体２４内の電子デバイス３０のための取り囲まれた空間を形成することができ、自由な空気流及び換気が利用可能ではない、即ち、ダウンホール感知システムは、典型的に、閉鎖されたシステムである。
【００４３】
したがって、１つの可能な実施形態において、微粒子熱放散コーティング５０は、電子デバイス３０の電子機器筐体４０の加熱側面、即ち、熱源の表面に塗布される。熱は、（図の矢印によって示されるように、）コーティングにより伝導され、そこから放射される。微粒子熱放散コーティング５０を、ダウンホールツール筐体２４の内面に塗布することができるということがさらに意図される。これにおいて、熱源から放射される熱は、ダウンホールツール筐体２４の内面上のコーティングによって吸収され、周辺媒体８０に放散するように、ダウンホールツール筐体２４の外面に伝導される。
【００４４】
種々の方法を、微粒子熱放散コーティング５０を塗布するために使用することができるということが想定される。特に、適用可能なツール設計及び構造に適したいかなる方法も、本発明によって使用することができる。例えば、微粒子熱放散コーティング５０は、噴霧、浸漬によって、又はブラシで塗布することができる。コーティングの厚さは、特定の用途に応じて変化させることができる。これにおいて、約５０μｍの薄膜コーティングを、望ましくは又は必要に応じて、塗布することができる。しかしながら、塗布された微粒子熱放散コーティング５０の性質は、コーティングにおける不規則性及び／又は間隙が熱放散の効率を損なう可能性があるため、空洞及び／又は擦過が、コーティングにおいて広く行き渡っていない状態であるべきである。
【００４５】
実験において、かかる微粒子熱放散コーティング５０が、赤外波長における熱放射のコア効率を改善するということが見出された。これにおいて、ダウンホール電子機器３０の動作温度範囲は、微粒子熱放散コーティング５０の使用によって改善される。２つのサンプルの筐体温度の受動的冷却の試験を、シャーシ上に載置される電力抵抗器で行った。１つのサンプルにおいて、それを予熱したオーブンに入れる前に、Ｃｅｒａｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，からのＣｅｒａｃ  α（登録商標）コーティングをサンプルに塗布した。試験結果は、微粒子熱放散コーティングの使用が、内部シャーシ温度をセ氏１２度低下させたことを示した。
【００４６】
本出願人は、微粒子熱放散コーティング５０を有するサンプルの場合、内部シャーシと外部筐体との間の熱伝達における重大な効果が存在すると結論付けた。驚くべきことに、微粒子熱放散コーティング５０が、高温環境において熱放射の性能を改善するということが見出された。これにおいて、セ氏約１２度の改善は、さらにダウンホールツール筐体２４内の電子機器筐体４０の内側のダウンホール電子機器３０に対して、有用かつ効果的な結果であろう。
【００４７】
本出願人は、コーティング厚さ、及び微粒子熱放散コーティング５０面積のサイズの適切な選択により、熱放散技術の有効性及び性能を最適化することが可能であるということを結論付けた。例えば、コーティングされたサンプルにおいて、微粒子熱放散コーティング５０は、外部筐体の内壁に塗布された。本出願人は、これが、赤外線放射を吸収することによって、内部シャーシからの熱伝達を助長したと考える。加えて、微粒子熱放散コーティング５０が、シャーシと関連付けられるヒートシンクに塗布されるとされた場合、それは、熱の放射を助長する可能性がある。コーティングは、電子構成要素等での冷却、又は外部筐体の内壁等での加熱のいずれにおいても、いずれの方向においても全体的な熱伝達を改善する様に見える。
【００４８】
図４Ａから図４Ｆは、本発明による熱放散システムのための他の可能な構成の一部を概略的に示す。図４Ａから４Ｆの実施形態において、ペルチェ冷却器といった能動的冷却器を、微粒子熱放散コーティング５０と組み合わせて利用することができる。本出願人は、ある例において、能動的冷却のみでは、所望の結果を得るのに不十分であるということを見出した。ダウンホールツールにおける空間は制限されているため、能動的冷却器のサイズにおいては固有の制限が存在する。微粒子熱放散コーティング５０の使用は、能動的冷却器のサイズ全体を低減しつつ、能動的冷却器の効率を改善するであろう。
【００４９】
図４Ａから４Ｆのいくつかの実施形態では、能動的冷却器及びヒートシンクと組み合わせた、温度感受性電子デバイス及びセンサを提唱する。デバイス及び能動的冷却器の加熱された表面は、微粒子熱放散コーティングでコーティングすることができる。さらに、ツール筐体の内面もまた、望ましい又は必要な際、コーティングすることができる。微粒子熱放散コーティング５０及び能動的冷却器の組み合わせは、所望の結果のために必要とされるヒートシンクのサイズの有意な低減を提供するであろうことが想定される。例えば、微粒子熱放散コーティング５０の使用によって、ヒートシンクのサイズは、約２０％から約５０％低減される可能性がある。
【００５０】
概して図４Ａを参照すると、この例示的な実施形態において、チップのような電子デバイス３０は、熱電気冷却（ＴＥＣ）デバイス４１０に近接して結合されて示される。電子デバイス３０は、印刷回路板（ＰＣＢ）４３０をさらに備えることができる。微粒子コーティング４５０といった熱界面は、ＴＥＣデバイス４１０と、電子機器筐体４０（図３参照）又はダウンホールツール筐体２４（図３参照）の外部表面の内壁によって形成されるヒートシンク４２０との間に配置される。外部表面は、熱生成電子デバイス３０から離れる熱伝達を増加させるように構成される、微粒子熱放散コーティング４５０の追加のコーティングを有することができる。電子デバイス３０は、熱絶縁体４４０及び反射処理４６０（図において電子デバイス３０の右に見られる）を備える、二次的な壁４３０（電子機器筐体４０の別の壁等）によって保護することができる。この壁の右への環境におけるいかなる熱も、反射処理によって反射され、その中の電子構成要素の加熱に寄与しない。
【００５１】
図の左側の矢印４７０によって見られるように、電子デバイス３０からの生成された熱は、ＴＥＣデバイス４１０、熱界面（微粒子熱放散コーティング４５０）、ヒートシンク４２０、及び高放射表面処理（微粒子熱放散コーティング４５０も）を介して、図の左側の環境へ流れる。いくつかの実施形態において、この環境は、ツールの内部であってもよく、又はそれは、ダウンホールツール２０を包囲するボアホール環境（例えば、図３の周辺媒体８０）であってもよい。
【００５２】
先に述べたように、ダウンホールツール２０のダウンホールツール筐体２４の内側の制限された空間、及び空気循環の欠如は、ボアホール１２における高温条件における温度感受性電子機器（電子デバイス３０）の使用に対する、例外的な問題を提起する。したがって、本明細書において開示される技術の使用による、熱伝達及び放射を改善する能力は、ダウンホール用途のための既存の冷却システムに、重要な改善を提供する。
【００５３】
概して図４Ｂを見ると、本発明の別の実施形態が、図に示されている。この例示的な実施形態において、２つの熱生成電子デバイス３０が、積み重ねられている。先の実施形態と同様に、電子デバイス３０は、ＰＣＢ４３０に結合される。しかしながら、反射処理４６０でコーティングされる熱絶縁体４４０は、（図示されるように）ＰＣＢ４３０の左にある。したがって、図の左に生成されるいかなる熱も、反射され、電子デバイス３０の温度には寄与しないであろう。
【００５４】
（図示される）最も右側の電子デバイス３０の１つの表面は、微粒子熱放散コーティング４５０といった高放射表面処理でコーティングすることができる。同様に、このコーティングは、微粒子熱放散コーティング４５０でさらにコーティングされるヒートシンク４２０と接触することができる。次いで、電子デバイス３０のいずれか又は両方によって生成される熱は、矢印４７０によって示されるように右に流れるであろう。
【００５５】
図４Ｃを参照すると、本発明の用途の別の実施形態が、この図に示されている。本実施形態において、電子デバイス３０は、パッケージ化された集積回路３５の一部である。電子デバイス３０は、微粒子熱放散コーティング４５０といった熱界面を介して、ＴＥＣ４１０に熱的に結合される。ＴＥＣ４１０は、同様に、追加の微粒子熱放散コーティング４５０を介して、ヒートシンク４２０に結合される。ヒートシンク４２０は、電子デバイス３０からの生成された熱が、矢印４７０の方向に流れることができるように、なお別の微粒子熱放散コーティング４５０を備えることができる。いくつかの他の用途におけるように、生成された熱は、熱絶縁体４４０（電子デバイス３０の右側）及び反射処理４６０の使用を通じて、矢印４７０の方向に流れるように調整することができる。
【００５６】
概して図４Ｄを見ると、本発明の用途の別の実施形態が、この図に示されている。しかしながら、先の実施形態とは異なり、図４Ｄに示される実施形態は、実質的に一方向熱流とは対照的に、両方向性熱流を有する（両方の矢印４７０によって示されるように）。熱絶縁体の要素を有する代わりに、２つのヒートシンク４２０が、電子デバイス３０のいずれの側にも提供される。電子デバイス３０は、同様に、一方の側において、ＴＥＣ４１０に、及び他方の側において、熱界面ゲル４８０といった熱伝導性媒体に結合することができる。示される実施形態において、電子デバイス３０によって生成される熱は、デバイスの（図示される）左右に流れることができる。かかる用途は、電子筐体４０（図３参照）が比較的より低い温度環境によって包囲される場合に、提供することができる。
【００５７】
概して図４Ｅを参照すると、本発明の用途の別の実施形態が、この図に示されている。この構成において、両方向性熱流は、積み重ねられた電子デバイス３０のいずれの側の２つのヒートシンク４２０の使用を介して、円滑化される。ヒートシンク４２０の最も外側の表面には、熱が、両方の矢印４７０の方向に容易に流れることを可能にするように、微粒子熱放散コーティング４５０が提供される。熱流をさらに増強するために、熱界面ゲル４８０は、積み重ねられた電子デバイス３０を包囲し、ヒートシンク４２０のうちの一方への（図示される電子デバイス３０の右に）生成された熱の伝導を可能にする。この特定の実施形態において、生成された熱は、他方のヒートシンク４２０に到達するようにＰＣＢ４３０を通って（図示される電子デバイスの左に）流れなければならない。
【００５８】
ここで図４Ｆを見ると、本発明の用途の別の実施形態が、この図に示されている。この構成において、両方向性熱流はまた、パッケージ化された集積回路３５の内側に位置する電子デバイス３０のいずれの側の２つのヒートシンク４２０の使用を介して、円滑化される。示されるように、電子デバイス３０によって生成される熱は、（最も左側の矢印４７０によって図示されるように）微粒子熱放散コーティング４５０を介して左に、別の微粒子熱放散コーティング４５０を介してＴＥＣ４１０に、別の微粒子熱放散コーティング４５０を介して最も左側のヒートシンク４２０に、及び周辺環境に、流れることができる。
【００５９】
電子デバイス３０によって生成される熱は、（最も右側の矢印４７０によって示されるように）パッケージ集積回路３５を介して右に、微粒子熱放散コーティング４５０を介して最も右側のヒートシンク４２０に、及び別の微粒子熱放散コーティング４５０を介して周辺環境に流れることができる。パッケージ化された集積回路３５の熱伝導性は、熱界面ゲル４８０によってパッケージ化された集積回路３５を包囲することによって、増強することができる。
【００６０】
図５は、ダウンホールツールが高温環境、例えば、セ氏約１１５度、又はセ氏約２００度といったそれ以上の温度において配備される（ステップ５１０）、ツール動作に関する１つの可能な方法５００を示す。ダウンホールツールは、周辺流体及び／又は累層、並びに密度、粘度、多孔性、及び／又は抵抗性の環境的パラメータに関連するデータを取得するために配備することができる（ステップ５２０）。さらに、ダウンホールツールは、加速、圧力、回転、振動、及び／若しくは温度に関連するデータ、又は、ダウンホールツールの維持若しくは動作履歴に対して望ましく、或いは必要である、任意の他のダウンホールツール性能パラメータに関連するデータを取得するために使用することができる。次いで、かかるデータは、処理及び分析のために遠隔受信器へ記録及び／又は伝送される（ステップ５３０）。
【００６１】
上述した説明は、本発明、及びその手段のいくつかの例を例解及び説明するためのみに提示されている。包括的であること、又は本発明を開示されるいかなる正確な形態にも制限することは意図されない。上述した教示に照らして、多くの修正及び改変が可能である。
【００６２】
本発明の原理、及びその実践的な用途を最良に説明するために、実施形態及び態様を選択し、記載した。上述した説明は、当業者が、種々の実施形態において、及び意図される特別な使用に適するように種々の修正を伴って、本明細書において説明される原理を最良に利用することを可能にすることが意図される。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定められるということが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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