旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向pdc鉆頭結(jié)構(gòu)研究初探-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 自動(dòng)、靈活地調(diào)整井斜和方位，大大提高了鉆井速度和鉆井安全性，軌跡控制精度也非常高，完全適合目前開(kāi)發(fā)特殊油藏的超深井、高難定向井、水平井、大位移井等特殊工藝井導(dǎo)向鉆井的需要。國(guó)內(nèi)石油大學(xué)、西安石油大學(xué)、上海大學(xué)等院校也在開(kāi)展這方面的研究并取得了一定的科研成果。圖2是AutoTrak RCLS的工作原理圖。當(dāng)導(dǎo)向工具在井底工作時(shí)，近鉆頭傳感器測(cè)量井斜、方位并與井底計(jì)算機(jī)內(nèi)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若其偏差超過(guò)規(guī)定范圍則井底計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)出控制指令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)控制動(dòng)作，使偏心穩(wěn)定器的三個(gè)活塞進(jìn)行調(diào)整（伸縮），造成工具本體上的一個(gè)偏置力（見(jiàn)圖2）從而使前端的鉆頭得到足夠的側(cè)向力來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)，這樣就完成了“井下閉環(huán)”控制。對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)的控制是控制該偏置力的大小，而不考慮該偏置力產(chǎn)生的位移，并且該偏置力只是根據(jù)導(dǎo)向需要進(jìn)行調(diào)整，而不隨位移的變化而改變。PowerDriver也采用了偏心穩(wěn)定器和井下閉環(huán)控制方式，其工作原理與AuotTrak相同，也是在“力工作模式”下利用支撐活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，屬于推靠鉆頭式工作方式。其具體工作原理可見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。圖7GeoPilot的偏置方式是“指向鉆頭式”（見(jiàn)圖7），即在有一個(gè)近鉆頭支點(diǎn)的情況下，在離鉆頭較遠(yuǎn)的位置使偏移機(jī)構(gòu)根據(jù)“位移工作方式”產(chǎn)生偏置，并最終使鉆頭產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于井眼軸線的傾角實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。這兩種導(dǎo)向方式對(duì)鉆頭受力的影響不同的。、當(dāng)鉆頭被推向井壁時(shí)，由于工作區(qū)域位于一有限的圓弧段內(nèi)，各刀翼不是同時(shí)接觸井壁參與切削，而只有少數(shù)刀翼同時(shí)參與切削工作，當(dāng)未參與切削的刀翼進(jìn)入工作區(qū)域時(shí)必然產(chǎn)生較大的沖擊，由此產(chǎn)生的側(cè)向振動(dòng)對(duì)鉆頭的壽命有較大影響。因此，相對(duì)于推靠鉆頭方式來(lái)說(shuō)，鉆頭所受的側(cè)向力較小，由于鉆頭偏斜至預(yù)定方向，導(dǎo)向時(shí)能夠以主切削齒部分工作，對(duì)鉆頭的損害較小。、導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)鉆頭的側(cè)向擠壓作用相對(duì)于推靠鉆頭式系統(tǒng)較小，因此相對(duì)于推靠式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，鉆頭的摩阻和扭矩都較小。的淺內(nèi)錐，冠部輪廓可以采用短拋物線形以獲得足夠的布齒密度。采用連續(xù)遞增后傾角設(shè)計(jì)可以減輕鉆頭切削齒受力曲線和功率曲線的波動(dòng)，延長(zhǎng)切削齒的壽命，同時(shí)可以減小鉆頭的扭矩波動(dòng)。、選擇性低扭矩側(cè)切保徑圖8這是筆者在對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)兩種導(dǎo)向方式（推靠鉆頭式和指向鉆頭式）進(jìn)行充分研究后提出的一種新的保徑結(jié)構(gòu)（圖8）。而當(dāng)其應(yīng)用于指向式導(dǎo)向方式時(shí)，由于這種系統(tǒng)對(duì)鉆頭施加的側(cè)向偏置力要小于推靠式系統(tǒng)，所以主動(dòng)保徑墊對(duì)井壁的側(cè)切作用較小，又由于其具有較長(zhǎng)的保徑墊，故能夠提供在指向方式下導(dǎo)向所必需的鉆頭穩(wěn)定性。但是隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)對(duì)這種系統(tǒng)的研究也取得了不少成果，相信在未來(lái)不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)國(guó)產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)必然會(huì)推向市場(chǎng)從而擴(kuò)大該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍?！缎D(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的功能、特性和典型結(jié)構(gòu)》，蘇義腦等，石油鉆采工藝，2003年8月（第25卷）第
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