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机械式自动垂直钻具控制性能分析及优化

李立鑫 薛启龙 刘宝林 王 晋 李昕愉 张宗湖

李立鑫, 薛启龙, 刘宝林, 王 晋, 李昕愉, 张宗湖. 机械式自动垂直钻具控制性能分析及优化[J]. 地质科技通报, 2018, 37(3): 268-274.
引用本文: 李立鑫, 薛启龙, 刘宝林, 王 晋, 李昕愉, 张宗湖. 机械式自动垂直钻具控制性能分析及优化[J]. 地质科技通报, 2018, 37(3): 268-274.
Li Lixin, Xue Qilong, Liu Baolin, Li Xinyu, Zhang Zonghu. Analysis and Optimal Design of Control Performance in Automatic Mechanical Vertical Drilling Tool[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2018, 37(3): 268-274.
Citation: Li Lixin, Xue Qilong, Liu Baolin, Li Xinyu, Zhang Zonghu. Analysis and Optimal Design of Control Performance in Automatic Mechanical Vertical Drilling Tool[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2018, 37(3): 268-274.

机械式自动垂直钻具控制性能分析及优化

Analysis and Optimal Design of Control Performance in Automatic Mechanical Vertical Drilling Tool

  • 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。

     

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出版历程
  • 刊出日期:  2018-05-31

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