新型靜態(tài)偏置指向式旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)導向控制研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)作為一項集機、電、液于一體的鉆井新技術(shù),具有鉆井阻力小、時效高,鉆進方向?qū)崟r可調(diào),機械鉆速高和使用壽命長等突出優(yōu)點,廣泛應用于水平定向井、大位移井和三維多目標井等復雜井眼軌跡的開發(fā),代表了當今世界石油開發(fā)技術(shù)的最高水平。針對國外石油公司對于旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的壟斷和國內(nèi)石油鉆采行業(yè)對旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的迫切需求,深入開展對旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的研究具有十分重要的意義。旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)是依靠導向執(zhí)行機構(gòu)的偏置作用實現(xiàn)鉆頭偏置的,因

2、此,導向執(zhí)行機構(gòu)的研究是旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)研究的關(guān)鍵。本文面向一種新型靜態(tài)偏置指向式旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu),圍繞其導向控制原理、導向運動控制、二維以及三維井眼軌跡導向控制和控制系統(tǒng)性能展開研究,主要工作如下:
　　(1)導向原理分析。闡述了新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成,分析了基于2自由度少齒差行星輪系及中空萬向節(jié)的新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)的導向控制原理,建立了新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)輸入與輸出的數(shù)學模型。
　　(2)井眼軌跡導向控制分析。

3、建立了新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)導向芯軸偏置點偏心位移矢量的數(shù)學模型,基于“三點定圓法”建立了導向芯軸偏置點偏心位移矢量的幅值與二維井眼軌跡參數(shù)的函數(shù)關(guān)系;基于“最小曲率法”建立了導向芯軸偏置點偏心位移矢量與三維井眼軌跡參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。
　　(3)導向運動控制聯(lián)合仿真。通過SolidWorks軟件與LabVIEW軟件的聯(lián)合,對新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)進行了導向控制的聯(lián)合運動學仿真,驗證了新型旋轉(zhuǎn)導向執(zhí)行機構(gòu)的導向控制方案設(shè)計、導向控制原理分