高造斜井眼控制工具主轴力学分析与试验研究

综合考虑了高造斜井眼控制工具外壳和主轴的相互作用,推导出钻头偏转角和主轴变形轨迹与外壳刚度、主轴刚度及工具的结构参数相关的计算公式,建立了主轴在静态条件下的力学模型。通过模型计算得出钻头偏转角θ2=0.653 5°。利用高造斜井眼控制工具的试验台架进行试验验证,试验测得钻头偏转角θ2=0.638 9°。试验测得的数据与理论推导的数据非常接近,由此验证了所建力学模型的合理性。

井眼轨迹控制工具主轴力学行为分析

采用梁单元模型对井眼轨迹控制工具主轴进行简化,基于动态有限元显示积分算法,分析了主轴转速、偏移量及钻压对主轴力学行为的影响。结果表明:主轴转速及钻压对主轴力学行为影响较小;随着偏移量的增加,偏心环作用力、下支撑轴承作用力、钻头侧向力逐渐增加。并通过室内试验,验证了主轴力学行为仿真分析的正确性。

井眼轨迹控制工具主轴载荷与造斜能力关系研究

井眼轨迹控制工具是随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井工具.在复杂工况下,主轴承受钻压、扭矩和偏置机构作用力等,十分复杂.在课题组前期研究的基础上,对样机主轴的力学行为开展了进一步的研究,在建立主轴静力学模型的基础上,分析了工具外壳刚度、偏置机构安装位置等因素对主轴力学行为与造斜能力的影响规律.研究发现,主轴下端偏转角、偏心机构作用力和最大截面弯矩会随着偏心位移增加呈线性增加;随着外壳刚度的增加和偏置机构安装的位置与上支撑轴承之间距离的增加,工具造斜能力也会增强;通过分析偏置机构安装位置和外壳刚度对主轴力学行为的影响规律发现,随着外壳刚度的增大和偏置机构安装位置与上支撑轴承之间距离的增大,主轴最大截面弯矩也会增大.最后,给出了最佳的外壳刚度与偏置机构安装位置建议.

井眼轨迹控制工具润滑油泄漏分析

井眼轨迹控制工具在打定向井、水平井等复杂结构井时可自动灵活地改变钻头前进方向,起到导向作用。由于工具内部运动部件较多,为了防止磨损,需要进行润滑,同时井眼轨迹控制工具在工作过程中不可避免地会发生泄漏。因此,工具工作时间越长,泄漏量越大,工具内部所剩余的润滑油也越少。为了研究工具内部润滑油泄漏情况,建立了工具润滑油整体泄漏模型,得出了工具内部润滑油压力与总体泄漏量之间的关系,并通过试验验证了分析结果。研究结果表明,润滑油总体泄漏量随着压力的增大而增大,并指出工具最大持续工作时间为200 h。

高造斜率井眼轨迹控制工具实验台架研制初探

本文分析了高造斜率井眼轨迹控制工具在实际工作中载荷、温度、钻压、钻速等可能影响因素。由于台架和真实工况的差异,忽略了井底压力、深度,不做模拟井壁,岩屑可以充分排出。在此基础上提出了一种高造斜率井眼轨迹控制工具试验台架的实现方案,主要由试验台主机、加载系统、循环系统、测试系统以及控制系统等5大部分组成。

偏置导向机构控制系统的研究

高造斜率井眼轨迹控制工具是为了适应定向井与大位移井等各类烦琐的结构井而研制的,为了验证该工具的实际运用效果,研制出了一套检测设备,用来分析在模拟的实际工况中该工具的各项数据、指标是否符合设计要求,为将来的设备定型提供依据。