全旋转内置式导向钻井工具动力学分析及仿真

全旋转内置式导向钻井工具是旋转导向钻井系统的重要部件之一,是一种全新结构形式的动态指向式井下闭环旋转导向钻井工具。为了研究全旋转内置式旋转导向钻井工具的运动状况,依据空间机构原理,建立了全旋转内置式导向钻井工具的动力学集中参数模型,进行了系统动力学分析,并通过Adams仿真验证了模型的正确性。结果表明:从理论上得出了关键部件偏心环和导向轴的速度、姿态等运动学基本参数,能够揭示姿态机构的运动特征,阐明偏心环和导向轴的转速、偏心距与钻头运动的关系,求得了导向系统中各参数随时间的变化规律,为全旋转内置式导向钻井工具的研究以及实现对钻井系统的最优设计打下理论基础。

全旋转内置式可控弯接头运动特性

为准确了解钻井过程中导向钻井工具可控弯接头的井下运动规律,根据空间机构理论,建立了全旋转内置式可控弯接头的运动模型,采用Matlab进行模拟仿真,分析了不同工具角、不同工具面角以及不同工作状态下系统的运动规律,并通过Solidworks三维仿真验证模型的正确性。通过仿真得出了关键部件内偏心环、外偏心环、钻头的角速度和位移等运动学基本参数,揭示了可控弯接头的运动特征,研究了转速、偏心距与钻头运动轨迹的关系,求得了系统中各参数随时间变化的规律。研究结果表明,随着两个伺服电机转动角速度的变化,工具角调节速度和调节加速度呈余弦规律连续变化。研究结果为全旋转内置式可控弯接头的井眼轨迹控制提供了理论依据。