摘要: 鉴于机械式自动垂直钻具井斜控制能力相对较低的问题，从钻具的控制机制出发，研究了粘滑振动条件下控制机构的动力学行为，并提出了控制机构的优化方案。井下粘滑振动会使钻具控制机构中的偏重块发生类似钟摆的运动，严重影响钻具的控制性能甚至导致钻具失效。为减少粘滑振动的不利影响，将凸台盘阀和水力涡轮引入钻具的控制机构，在偏重块尺寸减小的同时提升了钻具的控制性能。仿真结果表明，受粘滑振动影响，在井斜角３°和９°时，在采用常规盘阀的控制机构中，偏重块摆动幅度分别为４４．９６°，１４．９１°，摆动中心位置距离井眼低边夹角分别为１９．８４°，６．１５°；优化后，采用凸台盘阀可使控制机构中偏重块的摆动幅度分别为１０．０６°，２．１７°，分别降低了７７．８９％，８５．４５％。配合使用扭矩为６５Ｎ·ｍｍ 的水力涡轮后，可实现偏重块以井眼低边为中心的钟摆运动，显著提升了钻具控制机构的响应精度、灵敏度及可靠性。此外，优化后控制机构的许用压差大幅增加，进一步提升了钻具的纠斜降斜能力。