【正文】 塞個數(shù)應(yīng)為3或5。應(yīng)不小于下盤閥相鄰2個低壓孔的中心角120186。時，始終最多只有1個巴掌伸出，但有3個巴掌同時縮回的情況，工具導(dǎo)向能力弱；而當(dāng)θ240186。根據(jù)《鉆采工藝》第28卷，第5期《旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具液壓分配系統(tǒng)的設(shè)計》的分析結(jié)論，上盤閥的高壓孔圓弧角θ最優(yōu)為180186。高壓孔圓弧角θ取200176。（1）柱塞的直徑 (32)式中：F是泥漿對柱塞的推靠力，為12KNP是工作處泥漿內(nèi)外壓力差，為7MP代入計算得 d= 取50mm（2）柱塞長度柱塞長度主要受到鉆具外徑尺寸限定，其長度越長，行程越大，鉆具的巴掌的伸縮距離也越大，適用的井眼尺寸范圍也相應(yīng)越廣。為使巴掌與井壁間受力狀況較好，巴掌與井壁的接觸面，可以考慮設(shè)計成圓弧狀，其巴掌結(jié)構(gòu)如圖37所示。在一般情況下，直徑是178mm的鉆具的過流面積應(yīng)大于直徑是50mm的圓孔面積，即 S= 圖 38 軸承支座由上圖可知軸承支座處的孔過流面積為 （36）所以S遠(yuǎn)大于S。 擋塊上的螺釘強(qiáng)度校核擋塊所受力為擋塊對巴掌的作用力，則F=12KN （311）螺釘所選的材料是45號鋼，查《機(jī)械設(shè)計手冊》知 =600MPa 取安全系數(shù)為s=，則 （312）則，滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)需要在某個方向?qū)驎r，在旋轉(zhuǎn)鉆井時，相位相差120186。上盤閥的高壓孔圓弧角θ的大小與巴掌的作用力有著密切的關(guān)系，θ角的設(shè)計原則是在保證偏執(zhí)機(jī)構(gòu)單元中高低壓鉆井液通道輪流導(dǎo)通前提下，巴掌作用在井壁的合力在導(dǎo)向方向的分量應(yīng)該連續(xù)而且其變化范圍盡可能恒定，以實現(xiàn)工具工作穩(wěn)定，避免對鉆具產(chǎn)生較大的沖擊。正常范圍內(nèi)上盤閥的壓力： （317）4MPa時的壓力為：8MPa時的壓力為：12MPa時的壓力為：N(3)彈簧壓力F工具在井下所受的縱向加速度a=15g，則彈簧預(yù)緊力F： （318）但為了減少盤閥之間的摩擦力，使上下盤閥之間的壓力較小，則。正常工況下，工作液壓差作用在上盤閥的壓力：112N至224N.上下盤閥的接觸面積A為： （324）上盤閥對下盤閥的最大壓強(qiáng): P= (325)上下盤閥摩擦阻力矩: = (326) r=0； r=； B=； r=由此計算得： M=?m(6)上下盤閥摩擦副所消耗的功率上下盤閥摩擦副所消耗的功率取決于摩擦阻力矩與上下盤閥之間的相對轉(zhuǎn)速。有3個均布的相位相差120186。設(shè)計的下盤閥如下圖： 圖:312 下盤閥 上下盤閥導(dǎo)通時間計算上盤閥的圓弧角為θ，高壓孔寬度為B，弧的半徑為R，下盤閥液流通孔直徑為B，假設(shè)轉(zhuǎn)速為n，結(jié)構(gòu)圖如下圖： 圖313 上盤閥剖面圖 由上圖可知：θ=200186。鉆柱每轉(zhuǎn)一圈時上盤閥總的有效導(dǎo)通時間為 T=TT 可得： T (335)由上式可知，液流導(dǎo)通時間和高壓孔的圓心角成正比，與鉆柱轉(zhuǎn)速成反比。400186。此時，彈簧中徑D=26 mm。極限工況：最大鉆壓300KN；外壓96MPa；內(nèi)壓101MPa；最大扭矩2000N? m。對于機(jī)械部分而言，無論在設(shè)計、制造還是在裝配上都有相當(dāng)高的要求。較普通的工具來說，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的成本就要高一些了。(3)減少鉆井工程費用2000年，南海西江油田設(shè)計井深8800m，水平位移超過7500m的XJ2432A18井，在6871m以下井段使用了POWER DRIVER SRD系統(tǒng)，結(jié)果取得了巨大的成功，節(jié)約了近500萬元的鉆井作業(yè)費用，由于解決了大位移井導(dǎo)向問題，提高了井身質(zhì)量，為油田開發(fā)和后續(xù)完井作業(yè)帶來的間接經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直接經(jīng)濟(jì)效益。由上可知，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具取得了較好的應(yīng)用實踐。第五章 結(jié)論及展望 結(jié)論旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是國際石油行業(yè)列為最主要的關(guān)鍵技術(shù)之一，是代表鉆井技術(shù)向信息化、智能化和自動化發(fā)展方向的前沿技術(shù)，是鉆井科研攻關(guān)的重大課題之一。（2）由于偏執(zhí)機(jī)構(gòu)與鉆頭直接相接，導(dǎo)向力的大小由鉆頭處的環(huán)形壓差及柱塞面方向由穩(wěn)定平臺控制上盤閥的高壓孔位置決定。 展望與建議(1)由于本次設(shè)計時間有限，僅完成了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向是一個很新的研究課題，希望以后可以有機(jī)會你把整個部分的設(shè)計加以完善。 參考文獻(xiàn)[1] 段正勇，彭勇，[J]. 鉆采工 藝，2007,30(5):102105.[2] 彭勇,閆文輝,[J]. 石油學(xué)報，2005， 26(5):949.[3] [J]. ,24 (3)：8289.[4] 蘇義腦，竇修榮，、特性和典型結(jié)構(gòu)[J]. 石油 ,25 (4):58.[5] 方朝亮，[M]. 北京:石油工業(yè)出 版社，2006.[6] 張紹槐，[J]. ,22 (6): 6368.[7] 趙金海，國外典型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)[J]., 18(11): 3336.[8] 李松林，蘇義腦，[J]. 石油 , 28 (1):4244.[9] 肖仕紅，[J]. 石油機(jī)械，2006, 34(4):6670.[10] 孫桓，[M]. :高等教育出版社，2000, 8.[11] 閏文輝，彭勇，[J]. 鉆采工藝， 2005，28 (5):6972.[12] 彭勇，閏文輝，[J]. 石油機(jī)械， 2005,33(11)，2429.[13] 馮長青，[J]. 石油機(jī)械， 2006,1416.[14] 彭勇，閏文輝，[J]. 石油鉆探技術(shù)， 34(2):1014.[15] 張紹槐，[J]. 石油學(xué)報，2000,21 (1):7680.[16] 楊劍鋒，[J]. 石油鉆采工藝，2003,25 (1) :15.[17] 韓來聚，孫銘新，[J]. 石油機(jī)械， 2002,30(3):79.[18] 張家希，連續(xù)旋轉(zhuǎn)定向鉆井系統(tǒng)一Auto Trak [J]. 2001,23(2):49.[19] [M]. 北京:高等教育出版社，2004.[20] 姜偉，[J]. 石油鉆采工藝，2008， 30(5):2125.[21] [M]. 陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2001,173220.[22] 濮良貴，紀(jì)名剛，陳國定，[M]. 第八版. 北京:高等教育出版 社，2006.[23] 蘇義腦，盛利民，[M]. 北京:石油工 業(yè)出版社，2005: 4353.[24] 白家扯，[M]. 北京:石油工業(yè)出版社，1990.[25] Dowton G,Hendricks A, Klausen TS,et al. 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SPE 39328. 致 謝在論文即將完成之際，謹(jǐn)向所有關(guān)心我的以及在設(shè)計中給予幫助的老師、同學(xué)、朋友表示衷心的感謝。同時在老師的指導(dǎo)與監(jiān)督下，我過完了充實的一個學(xué)期，并從中學(xué)到了許多東西。對評閱本文的老師以及各位專家表示衷心的感謝。還有感謝宿舍同學(xué)的悉心指導(dǎo)，使得我在論文和作圖方面的細(xì)節(jié)得以改觀。從論文的方向把握、總體思想，到具體的設(shè)計實現(xiàn)，段老師都給出了重要的富有建設(shè)性的啟發(fā)和建議，使得本文的設(shè)計工作得以順利完成。(3)由于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向裝置為全滾動的方式進(jìn)行運動，內(nèi)部的穩(wěn)定控制平臺和上盤閥與外部鉆柱是相對運動的，對其壽命要求較高，但可以保證整個鉆柱旋轉(zhuǎn)時相對于井壁沒有靜止點，所以應(yīng)該有較高的密封性和耐磨性。但是考慮泄流及滯后的影響，選用200186。通過本文，可以得出以下結(jié)論：（1）工具的導(dǎo)向原理可概括為：鉆柱在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，相位相差120186。中國的商業(yè)應(yīng)用較少，但隨著石油資源的日益減少，價格的不斷上漲，石油公司對鉆井技術(shù)的使用也日益增多，該技術(shù)在中國和全球有交大的市場。為難開發(fā)油田提供了有效的方法，從本質(zhì)上提高了采收率。根據(jù)WYTCHFARM油田開發(fā)經(jīng)驗，鉆大位移井開發(fā)方案比建人工島或海洋平臺開發(fā)綜合成本降低50%。本次設(shè)計的導(dǎo)向工具最大的難點是工具本身體積較小，而部件又多，也就是說主要是空間較小的問題，所以裝配起來比普通機(jī)械部件復(fù)雜的多，所以這些因素間接提高了工具的成本。在315面最外斷點處的正壓力，剪切力最大，在此處取一單元體，如下圖： 圖 315 工具體應(yīng)力分析 （344） （345）所以 = =由第三強(qiáng)度理論知 （346）因為 ,所以工具體滿足強(qiáng)度要求。(5)彈簧強(qiáng)度校核極限工作應(yīng)力取=，則 ==極限工作載荷：P （339）安全系數(shù) n=所以彈簧滿足強(qiáng)度要求。(2)根據(jù)強(qiáng)度極限計算彈簧直徑根據(jù)公式： (336)式中k補(bǔ)償系數(shù)根據(jù)強(qiáng)度極限計算彈簧直徑 (337）P作用在彈簧上的最大壓力，為150N。由于在高溫高壓的條件下振動沖擊，所以選彈簧的材料為Co40CrNiMo，取其直徑為4mm。當(dāng)穩(wěn)定平臺的控制軸在某一工作面時，上盤閥相對井壁保持靜止不動，下盤閥隨鉆柱一轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，則高壓孔的液流導(dǎo)通時間T滿足： = (331)當(dāng)n=40r/min時， T= 當(dāng)n=200r/min時 T=下盤閥的一個低壓孔從高壓孔導(dǎo)通到該低壓孔完全導(dǎo)通經(jīng)歷的時間T滿足如下關(guān)系： T= = (332)當(dāng)n=40r/min時， T=由圖可知，上下盤閥的高低壓孔完全導(dǎo)通時，上盤閥孔的過流面積為 (333) =2RθR下盤閥低壓孔的總的過流面積為 一個低壓孔導(dǎo)通時： 兩個低壓孔導(dǎo)