钻压与推靠力对推靠式旋转导向轴承应力变化规律研究

轴承系统作为推靠式旋转导向的关键零部件,其精确性、可靠性直接影响钻具对井眼轨迹的控制精度和钻井效率。针对由轴承摩擦块脱落而引起的推靠式旋转导向轴承系统失效这一主要问题,基于井下钻具组合的结构特点,考虑导向工具在井筒内的运动约束形式,建立了有限元分析模型并进行了轴承系统力学分析,得到轴承系统各零部件最大等效应力及其出现的位置随钻压与推靠力变化的规律。研究表明:对于径向轴承和止推轴承,最大等效应力出现位置与推靠力加载方向基本重合,对于轴承摩擦副,最大等效应力出现位置由推靠力加载方向与摩擦副间接触面积共同决定;钻压变化对径向公轴承影响要大于径向母轴承,且对止推轴承摩擦副应力改变更为明显;推靠力变化对近钻头端的径向轴承和止推轴承的影响要大于远钻头端,且对径向轴承摩擦副应力改变更为明显;随钻压或推靠力的减小,轴承摩擦副应力分布更均匀。研究结果可为推靠式旋转导向轴承系统的使用、维修和结构优化提供理论支持。