自動垂直鉆井導向工具關鍵技術研究.pdf

1、隨著油氣的進一步開采，面臨高陡構造地質條件越來越多，但防斜打快技術難題尚未得到根本解決。基于此，國外研發(fā)了自動垂直鉆井工具，并應用于油氣勘探開發(fā)。自上世紀90年代，我國已開展了垂直鉆井導向工具相關理論和技術研究，并研制了新產品，在井場實鉆，糾斜效果得到有效改善。為進一步提高國產導向工具性能，本文針對課題組研發(fā)的AADDS-I型自動垂直鉆井導向工具，對其糾斜機理、控制方式等進行較深入研究，論文所做的主要工作如下:
　　(1)分析了基

2、于單雙缸混合控制模式的原導向工具性能不足之處，包括:糾斜力大小不可調、糾斜力方向與重力高邊不能精準重合和浮動導向套易隨機轉動等;根據(jù)原導向工具的糾斜工作原理，探究糾斜力大小和方向不可調的原因，通過計算得出保證浮動導向套相對井壁靜止不轉時糾斜塊所需的基礎推靠壓力，分析強振工況下糾斜缸壓力變化特點及其對浮動導向套隨機轉動的影響;
　　(2)通過分析糾斜力大小和方向連續(xù)調節(jié)的機理，提出了三缸比例控制導向模式。該模式對三糾斜缸在基礎推靠壓

3、力之上進行壓力比例關聯(lián)調節(jié)，能實現(xiàn)糾斜力方向與重力高邊一致，同時浮動導向套具有較好的自動對中功能，在強振工況下，井壁與支撐塊間的摩擦力矩抑制浮動導向套的隨機轉動，并計算給出了三缸比例控制導向模式下的基礎壓力值。提出采用動壓反饋裝置提高糾斜力的穩(wěn)定性，以提高工具的隨鉆測控精度，并進行了理論研究、仿真優(yōu)化與試驗驗證;
　　(3)研究了基于脈寬調制(PWM，Pulse Width Modulation)的三缸比例導向控制實施途徑，實現(xiàn)糾

4、斜力大小和方向連續(xù)可調。研究井下特殊工況液壓系統(tǒng)的PWM信號斷電脈沖寬度與目標壓力的對應關系、斷電脈沖位置對壓力波動幅值的影響，利用模擬實驗裝置進行了導向塊壓力調節(jié)和糾斜性能實驗驗證，與單雙缸混合控制模式進行對比分析。在此基礎上進一步探討了導向液壓系統(tǒng)多脈寬合成調制(NPWM)技術，為進一步提高該方法的控制精度作了探索;
　　(4)研究了基于連續(xù)模擬信號的三缸比例導向控制實施途徑，分析了直動式比例溢流閥的結構參數(shù)對壓力穩(wěn)態(tài)偏差和動