自動(dòng)垂直鉆井導(dǎo)向工具關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著油氣的進(jìn)一步開(kāi)采，面臨高陡構(gòu)造地質(zhì)條件越來(lái)越多，但防斜打快技術(shù)難題尚未得到根本解決。基于此，國(guó)外研發(fā)了自動(dòng)垂直鉆井工具，并應(yīng)用于油氣勘探開(kāi)發(fā)。自上世紀(jì)90年代，我國(guó)已開(kāi)展了垂直鉆井導(dǎo)向工具相關(guān)理論和技術(shù)研究，并研制了新產(chǎn)品，在井場(chǎng)實(shí)鉆，糾斜效果得到有效改善。為進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)導(dǎo)向工具性能，本文針對(duì)課題組研發(fā)的AADDS-I型自動(dòng)垂直鉆井導(dǎo)向工具，對(duì)其糾斜機(jī)理、控制方式等進(jìn)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(dǎo)向工具性能不足之處，包括:糾斜力大小不可調(diào)、糾斜力方向與重力高邊不能精準(zhǔn)重合和浮動(dòng)導(dǎo)向套易隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等;根據(jù)原導(dǎo)向工具的糾斜工作原理，探究糾斜力大小和方向不可調(diào)的原因，通過(guò)計(jì)算得出保證浮動(dòng)導(dǎo)向套相對(duì)井壁靜止不轉(zhuǎn)時(shí)糾斜塊所需的基礎(chǔ)推靠壓力，分析強(qiáng)振工況下糾斜缸壓力變化特點(diǎn)及其對(duì)浮動(dòng)導(dǎo)向套隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的影響;
　　(2)通過(guò)分析糾斜力大小和方向連續(xù)調(diào)節(jié)的機(jī)理，提出了三缸比例控制導(dǎo)向模式。該模式對(duì)三糾斜缸在基礎(chǔ)推靠壓

3、力之上進(jìn)行壓力比例關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)糾斜力方向與重力高邊一致，同時(shí)浮動(dòng)導(dǎo)向套具有較好的自動(dòng)對(duì)中功能，在強(qiáng)振工況下，井壁與支撐塊間的摩擦力矩抑制浮動(dòng)導(dǎo)向套的隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并計(jì)算給出了三缸比例控制導(dǎo)向模式下的基礎(chǔ)壓力值。提出采用動(dòng)壓反饋裝置提高糾斜力的穩(wěn)定性，以提高工具的隨鉆測(cè)控精度，并進(jìn)行了理論研究、仿真優(yōu)化與試驗(yàn)驗(yàn)證;
　　(3)研究了基于脈寬調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)的三缸比例導(dǎo)向控制實(shí)施途徑，實(shí)現(xiàn)糾

4、斜力大小和方向連續(xù)可調(diào)。研究井下特殊工況液壓系統(tǒng)的PWM信號(hào)斷電脈沖寬度與目標(biāo)壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系、斷電脈沖位置對(duì)壓力波動(dòng)幅值的影響，利用模擬實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了導(dǎo)向塊壓力調(diào)節(jié)和糾斜性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，與單雙缸混合控制模式進(jìn)行對(duì)比分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了導(dǎo)向液壓系統(tǒng)多脈寬合成調(diào)制(NPWM)技術(shù)，為進(jìn)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(hào)的三缸比例導(dǎo)向控制實(shí)施途徑，分析了直動(dòng)式比例溢流閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓力穩(wěn)態(tài)偏差和動(dòng)