旋转导向钻井工具导向力分配研究
发布时间：2017-06-10 10:34
本文关键词：旋转导向钻井工具导向力分配研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：当今钻井业的发展趋势是钻井技术的智能化、信息化,而旋转导向钻井工具则是在这个大发展环境下的革命性产物。旋转导向相对传动的滑动导向钻具优点诸多,但是旋转导向自面世以来,其核心技术始终掌握在国外各大油服公司手中,他们对这类新型工具实行技术封锁,垄断钻井市场,并高价出租给国内施工队伍,国内对该技术的研究仍处于初级阶段,至今没有研发出真正能够市场化商用的旋转导向钻具,因此应加大对该技术的研究,尽快研发出具有我国自主知识产权的旋转导向钻具。本文是以大庆钻井研究院研制的静态推靠式旋转导向为基本模型,采用三维小挠度法建立了带有旋转导向工具的底部钻具组合静力学方程组,采用加权余量求解法得到导向工具偏置侧向力与钻头处导向力之间的关系;根据导向工具所需要钻头处导向力,得到了地面控制指令的算法;同时建立导向工具偏置机构处数学及力学模型,将整个控制平面内分成120°划分区域和60°划分区域,求解出两情况下的导向力分配方案,考虑实际工作情况,优选出60°划分区域下的导向控制方案。最后给出旋转导向工具三种工作模式下的工作框图,供设计人员参考。现场实际应用结果表明,按照研究的旋转导向工具导向力控制方案算法编入井下CPU后,成功实现了在定向井的造斜段和水平段的部分井段的钻进,整个定向过程表明地面控制指令计算准确且井下导向力分配稳定可行。因此旋转导向工具的导向力力学分析研究,为完成可以进行商用化新型旋转导向工具奠定了坚实的理论基础。
【关键词】：旋转导向 偏置导向力 支撑翼肋 控制指令
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-6
- 创新点摘要6-9
- 第1章 绪论9-16
- 1.1 概述9-10
- 1.2 旋转导向钻井技术发展概况10-12
- 1.3 国内外发展现状12-16
- 第2章 旋转导向BHA导向力静力学特征分析16-34
- 2.1 底部钻具组合模型的建立16-18
- 2.2 旋转导向BHA导向力计算18-24
- 2.2.1 加权余量解求解18-23
- 2.2.2 旋转导向钻头导向力和钻头偏斜角的计算23-24
- 2.3 旋转导向工具的BHA导向力分析24-27
- 2.3.1 旋转导向工具的偏向角对钻头导向力的影响24-26
- 2.3.2 旋转导向工具的偏置力对钻头导向力的影响26-27
- 2.4 地面控制指令算法研究27-32
- 2.5 井下工具闭环控制分析32-34
- 第3章 静态推靠式旋转导向控制方案求解34-50
- 3.1 静态推靠式旋转导向系统结构及工作原理34-35
- 3.2 偏执机构三支撑翼肋力学分析35-40
- 3.2.1 偏置机构三支撑翼肋分力求解分析36-38
- 3.2.2 偏置机构三支撑翼肋合力求解分析38-40
- 3.3 导向控制方案的求解与优选40-50
- 3.3.1 偏置机构工作平面区域划分40-41
- 3.3.2 导向控制方案求解模型优化41-42
- 3.3.3 导向力分配控制方案计算42-48
- 3.3.4 导向力分配控制方案的优选48-50
- 第4章 旋转导向钻井系统现场试验50-57
- 4.1 旋转导向钻井系统古 693108平102井钻井试验50-57
- 4.1.1 概述50-53
- 4.1.2 试验实施53-57
- 结论57-58
- 参考文献58-61
- 发表文章目录61-62
- 致谢62-63
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