高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具原理與力學(xué)性能分析.pdf

1、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是一項(xiàng)以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具為核心的尖端自動(dòng)化鉆井技術(shù)。當(dāng)前對(duì)于非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)，特別是頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)，對(duì)鉆井技術(shù)的要求越來(lái)越高。常規(guī)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具對(duì)于滿足非常規(guī)油氣資源開(kāi)采所需要的大位移井或叢式水平井的鉆探，具有造斜能力不強(qiáng)、作業(yè)成本高等問(wèn)題。針對(duì)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)了一種新型高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具。它除具有常規(guī)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的起下鉆次數(shù)少、機(jī)械鉆速高、鉆井作業(yè)效率高、井眼軌跡控制精確等的優(yōu)勢(shì)外，

2、還具有造斜能力強(qiáng)、造斜率可控范圍寬、造斜點(diǎn)可以較深等特征。
　　本文通過(guò)分析推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具和指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的工作原理，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的結(jié)構(gòu)，分析了高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的工作原理；利用 SolidWorks三維建模軟件，建立了工具的數(shù)字化樣機(jī)；利用ANSYS有限元分析軟件，分析了鉆壓傳遞裝置和扭矩傳遞裝置的強(qiáng)度；采用縱橫彎曲法和三點(diǎn)定圓法，建立了下部鉆具組合的力學(xué)模型，分析了下部鉆

3、具組合的受力與變形，推導(dǎo)了三彎矩方程組、鉆頭處側(cè)向力和造斜率的計(jì)算公式，利用極限曲率法計(jì)算工具的理論造斜率，最大值為10.45?/30m；利用計(jì)算實(shí)例，通過(guò)對(duì)影響下部鉆具組合造斜能力的因素進(jìn)行分析，得到已鉆井身曲率、鉆頭指向偏角、井斜角對(duì)下部鉆具組合的造斜能力影響明顯；通過(guò)分析控制軸的受力情況，完成了控制軸的動(dòng)力學(xué)分析，得到了動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)以上工作，說(shuō)明了高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具工具的優(yōu)勢(shì)，以及方案的可行性，為高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具工具的研