高造斜率旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具原理與力學性能分析.pdf

1、旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)是一項以旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具為核心的尖端自動化鉆井技術(shù)。當前對于非常規(guī)油氣資源的開發(fā)，特別是頁巖氣的開發(fā)，對鉆井技術(shù)的要求越來越高。常規(guī)的旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具對于滿足非常規(guī)油氣資源開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、作業(yè)成本高等問題。針對非常規(guī)油氣資源開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)，設(shè)計了一種新型高造斜率旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具。它除具有常規(guī)旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具的起下鉆次數(shù)少、機械鉆速高、鉆井作業(yè)效率高、井眼軌跡控制精確等的優(yōu)勢外，

2、還具有造斜能力強、造斜率可控范圍寬、造斜點可以較深等特征。
　　本文通過分析推靠式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具和指向式旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具的工作原理，結(jié)合兩者的優(yōu)點，設(shè)計了高造斜率旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具的結(jié)構(gòu)，分析了高造斜率旋轉(zhuǎn)導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；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度；采用縱橫彎曲法和三點定圓法，建立了下部鉆具組合的力學模型，分析了下部鉆

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