可控弯接头钻井工具的偏心机构控制仿真实验

可控弯接头钻井工具的偏心机构控制方法决定着可控弯接头钻井工具的成败。对已提出的一种基于该可控弯接头钻井工具的控制方法进行了验证。通过Labview软件和SolidWorks软件联合仿真实验,并运用牛顿插值法,验证了在外套旋转和不旋转2种情况下,调整导向轴偏置角β公式的正确性,调整导向轴方位角θ公式的正确性以及调整导向轴偏置角β公式和调整导向轴方位角θ公式联合使用的正确性,并得到了各种情况下导向轴的运动轨迹,可为以后的研究提供参考。     

基于旋转导向钻进方式的可控弯接头发展现状

旋转导向钻井工具是旋转导向钻井系统的核心工具,代表了目前导向技术的先进水平,其最基本的功能是导向功能和稳斜功能。文章概述了导向钻井工具的发展,叙述了滑动导向钻进方式的缺点与不足,介绍了现在世界上已成功商业化的几种自动旋转导向钻井工具的结构原理。可控弯接头属于指向式导向工具,本文着重探讨了可控弯接头导向机构的结构、导向原理、特点以及发展现状。     

新型全旋转动态指向式旋转导向钻井系统设计

在研究现有旋转导向系统构成和关键组成单元结构及工作原理的基础上,分析了国内外旋转导向钻井系统的结构特点,并结合现场旋转导向系统的使用原则提出了新型全旋转动态指向式旋转导向钻井系统。该系统主要由地面监控系统、地面与井下双向传输通信系统、钻井液发电系统、井下控制系统、井下测量系统和导向机构组成。系统将井下闭环和地面闭环相结合,实现旋转钻进过程中连续井斜和方位的调整,节省了频繁起下钻时间;系统的可控弯接头的偏心机构由内、外2个偏心环组成,并利用内、外偏心和矢量进行轨迹控制。可控弯接头偏心机构通过控制外偏心环伺服电机来驱动,可实现导向轴的摆动,保证可控弯接头实现导向钻进。     

可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析

为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。     

井下闭环可控弯接头导向节受力摩擦磨损研究

导向节是旋转导向钻井工具可控弯接头重要的组成部分.为研究导向节工作过程中钢球在滚道内所受接触应力、摩擦力及磨损的影响,根据Hertz(赫兹)接触理论,运用MATLAB软件计算了导向节中钢球与滚道之间接触应力的大小,建立了钢球与滚道之间的几何模型,分析了转角、轴间摆角和角速度对摩擦力的影响以及对体积磨损率大小的影响规律....     

可控偏心器旋转导向钻井工具偏心位移控制分析

介绍了所研制的可控偏心器旋转导向钻井工具的工作原理。可控偏心器旋转导向钻井工具主要是通过导向机构的合成偏心位移矢量来控制井眼轨迹,这与国内外目前研究的旋转导向钻井工具在导向控制原理方面有着本质的区别。分析了可控偏心器旋转导向钻井工具合成偏心位移的形成与分解原理,以及导向机构位置状态发生改变时偏心位移矢量的控制过程。     

静态式可控偏心器旋转导向钻井工具造斜能力分析

介绍了静态式可控偏心器旋转导向工具的结构和造斜原理,对比分析了该结构在旋转导向钻井中的优越性.通过BHA力学分析确定钻具组合的结构,计算相关影响因素作用下钻头力的大小,根据岩石非均匀破碎模型预测了导向工具的造斜能力.     

可控偏心器旋转导向钻井工具研制与现场试验

研制的可控偏心器旋转导向钻井工具主要由驱动轴,导向机构、定位总成、测控单元、轴承支撑系统等部分组成。该工具通过偏心执行机构——导向机构来实现井眼轨迹的控制。导向机构由3个互成120°角的翼肋及液缸组成,3个翼肋的伸出量在钻具的相应位置形成1个偏心位移矢量,使可控偏心器偏离井眼中心线,形成1个等效弯接头,通过调整3个翼肋的偏心位移矢量,可形成不同的工具面角和弯接头弯角。现场试验证明,该工具的工作原理可行,满足旋转导向钻井井眼轨迹的控制要求。     

旋转导向钻井偏心位移的测定方法

翼肋定位控制系统是可控偏心器的核心执行机构,决定了位移偏心矢量的大小和方向。利用系统辨识的方法可以进行无位移传感器时的位移测定,对系统的工作特性进行了仿真分析,得到了翼肋液压定位控制器的系统模型。对辨识所得的数学模型在可控偏心器系统中进行了实验验证,对辨识模型在可控偏心器中的应用能力进行了评估。利用该方法可以实现可控偏心器井下无位移传感器的位移控制。     

旋转导向钻井的导向动力系统研究

旋转导向钻井技术彻底扭转了传统滑动钻井的各种弊端：井眼螺旋、扩径、岩屑堆积、轴向冲击等,同时也将减少卡钻和钻井液漏失等严重事故的发生,提高钻井效率和进尺率,从而提高钻井的经济效益。旋转导向钻井工具的导向力来源目前来说有两种方式：一为利用钻柱内外的压差直接作为导向动力;二为利用钻井液的流动推动涡轮发电,再利用电能产生导向动力,但归根到底,还是利用钻井液的能量。旋转导向钻井技术是目前最先进的钻井技术。其内部的导向动力系统是实现智能钻井的关键所在。将无位置无刷直流电动机应用到井下工具中,到目前为止,在国内还没有相关的报道。文章利用电机和泵构建了旋转导向钻井的导向动力系统,并进行了相关测试,得出了相应的技术指标。     

转轮式全热交换器在高层建筑中的应用

本文就应用于高层建筑中的转轮式全热交换器的节能效果、结构特点及其优缺点作了简单的概述。     

塔里木盆地巴楚隆起海米罗斯断裂带几何学与运动学特征

作为塔里木盆地巴楚隆起边界断裂之一,海米罗斯断裂的构造样式及演化历史可反映巴楚隆起的形成原因及过程,可为探讨克拉通内构造变形机理提供依据。运用断层相关褶皱理论,对切过海米罗斯断裂带的数条二维地震剖面进行几何学分析,刻画了各断层在三维空间展布形态,结合断层断距及剖面缩短量探讨了断裂带活动性,并利用平衡剖面技术还原了断层剖面演化特征。研究认为,海米罗斯断裂带在平面上表现为帚状形态,剖面上表现为3层构造变形样式,其中新生界断裂和古生界断裂分别以古近系膏岩和中寒武统盐岩为滑脱面发生滑脱;断裂带位于南界断裂转走向折处,调节了两端断裂位移,断裂整体具有逆冲-走滑特征;海米罗斯断裂带为早期正断层基础上后期发生反转所形成的断裂带,中、晚奥陶世在加里东运动下正断层反转,逆冲断裂初始形成,并使已沉积地层发生低幅隆起。晚二叠世末期早期断裂复活并强烈长期活动,在始新世至渐新世主要形成新生界断裂,至第四纪时断裂带受喜马拉雅期运动影响再次运动并最终定型。     

塔里木盆地巴楚隆起玛扎塔格断裂带几何学与运动学特征

玛扎塔格断裂带位于巴楚隆起东南缘,因其部分构造出露地表及其第四纪的强烈活动特征而广受关注,探讨玛扎塔格断裂带的几何学、运动学特征不仅可为探究巴楚隆起乃至塔里木盆地应力场演变特征提供依据,也可用于间接对比塔里木盆地各期应力场在该断裂带处的强度变化。结合地震资料和地表露头地层产状,利用深浅结合手段,刻画了玛扎塔格断裂带几何学特征,以三维建模技术建立了断面三维形态,最终利用平衡剖面恢复技术还原了断裂带构造演化过程。研究认为,玛扎塔格断裂带在剖面上整体表现为分层变形特征,沿断裂带走向剖面构造样式较为一致,地表露头构造为断裂带第四纪活动的结果,断裂带三维展布中可显著识别出各构造层断层面垂向叠置特征。玛扎塔格断裂带起因于早期基底形成的正断层薄弱带在早奥陶世发生反转,并在志留纪再次活动,在晚二叠世形成沿中寒武统底面滑脱断层,古近纪末期进一步活动;始新世早期,沿古近系底滑脱的新生界断层形成,并在中新世、上新世及第四纪持续性活动,将新生界逆冲至地表形成现今面貌。     

基于Pro/E软件的单牙轮钻头运动学研究

在单牙轮钻头实体模型的基础上建立了单牙轮钻头的运动学模型 ,利用Pro/E软件的Motion模块对单牙轮钻头进行了运动分析 ,模拟出单牙轮钻头牙齿的运动轨迹 ,分析牙齿位置和牙掌的轴倾角变化对牙齿刮切速度的影响。即牙齿位置越靠近井底 ,牙齿的刮切速度变化振幅就越小 ,转动就越平稳 ;轴倾角的改变对于牙齿刮切速度的影响很大。轴倾角越小 ,牙齿刮切速度变化的周期就越短。     

定向遥测随钻测井系统与旋转导向系统接口短节设计

文章介绍了定向遥测随钻测井系统与旋转导向系统接口短节的机电设计过程。该接口短节的主要功能是：把定向遥测随钻测井系统与旋转导向系统从机械结构上方便可靠地连接起来,把旋转导向测井仪来的RS232电平信号转换成TTL电平,与旋转导向测井仪的主控模块进行通讯。     

基于旋冲螺杆提速器的井下动力特性

随着钻井深度的不断增加,在地层围压作用下岩石的硬度和强度均会明显增加,导致钻头破岩效率不高、寿命降低、钻井速度大幅下降等问题。基于旋冲螺杆原理设计了一种提速器,通过对提速器工作过程的力学分析,并结合钻具设计参数、工况参数以及相关力学计算方法,建立该提速器井下动力学模型,得到不同节点处的振动位移、振动速度以及系统的振动频谱图。通过实验研究,对比分析了冲击频率、冲击力测试结果与相关理论计算结果,验证相关理论计算与模型的正确性;并进行工具下井实验,根据现场实验数据及使用效果分析,验证了该提速器能够有效提高机械钻速。     

美国自动旋转导向钻井工具结构原理及特点

叙述了目前以井下马达为主的定向钻井工具的缺点与不足,介绍了新型自动旋转导向钻井工具的特点,特别是美国BakerHughes,CAMCO,HALLIBURTON三家公司的自动旋转导向钻具的结构原理及特点。从发展水平看,BakerHughes公司的自动旋转导向钻井工具完全解决了旋转钻井的导向问题,自动化程度高,配有随钻测井短节,可以实现地质导向,并已在多口井中实施了商业化使用。     

旋转导向工具心轴弯曲对悬臂轴承影响的研究

指向式旋转导向工具利用心轴的弯曲变形达到导向钻进的目的,在轴承受力分析的基础上,选择滚针轴承达到心轴上部的悬臂轴承限制心轴弯曲的目的,但是心轴的弯曲会影响滚针轴承的工作及寿命。通过对心轴弯曲变形的力学分析,建立了心轴在静态偏置状态下的挠曲线方程,得出在滚针轴承处心轴的挠度值与偏置力之间的关系曲线,利用试验验证了力学分析的合理性;并通过试验研究了在静态和动态2种工作条件下心轴弯曲对滚针轴承工作的影响。结果表明,心轴的弯曲变形是滚针轴承失效的主要原因;采用组合轴承或硬质合金轴承可以改变轴承的受力状态以延长轴承的工作寿命。