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。

高造斜井眼轨迹控制工具主轴力学行为研究与优化设计

依据高造斜井眼轨迹控制工具的基本结构，建立实际工况下的主轴力学模型.分析了钻压、偏置机构的偏距对主轴力学行为的影响规律，分析得出，外壳与主轴存在较强的相互作用；增加钻压会降低钻头偏转角、偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩；钻头偏转角、偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩随着偏置机构偏距的增加而线性增加.通过分析偏置机构安装位置、主轴刚度对主轴力学行为的影响规律得出，降低主轴刚度能有效减小偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩，且不影响钻头的偏转角.该分析能有效指导高造斜井眼轨迹控制工具的设计与现场应用.

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。