旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向pdc鉆頭結(jié)構(gòu)研究初探(編輯修改稿)
2025-07-16 08:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 元穩(wěn)定平臺(tái)和活塞運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。控制單元穩(wěn)定平臺(tái)內(nèi)部包括測(cè)量傳感器、井下計(jì)算機(jī)和控制電路，通過(guò)上下軸承懸掛在外套內(nèi)，靠控制兩端的渦輪在鉆井液中的轉(zhuǎn)速使該部分形成一個(gè)不隨鉆柱旋轉(zhuǎn)的的、相對(duì)穩(wěn)定的控制平臺(tái)。與AutoTrak RCLS系統(tǒng)靠獨(dú)立的液壓系統(tǒng)為支撐活塞提供動(dòng)力來(lái)源不同的是，PowerDriver系統(tǒng)的支撐活塞的支出動(dòng)力來(lái)自于鉆井過(guò)程中自然存在的鉆柱內(nèi)外的鉆井液壓差。其具體工作原理可見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]。、GeoPilot系統(tǒng)圖6圖5GeoPilot系統(tǒng)（圖5）是Halliburton公司下屬的SperrySun公司開(kāi)發(fā)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。這是一種和AutoTrak、PowerDriver工作原理和結(jié)構(gòu)形式有較大區(qū)別的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，其主要特征是下部驅(qū)動(dòng)主軸可在殼體內(nèi)偏轉(zhuǎn)一定角度，相當(dāng)于形成一個(gè)可調(diào)彎角，從而為鉆頭提供了一個(gè)與井眼軸線不一致的傾角，產(chǎn)生導(dǎo)向作用。其偏置機(jī)構(gòu)是一套由幾個(gè)可控制的偏心圓環(huán)組合形成的偏心機(jī)構(gòu)，當(dāng)井下自動(dòng)控制系統(tǒng)完成組合后，該機(jī)構(gòu)將相對(duì)于不旋轉(zhuǎn)外套固定，從而將旋轉(zhuǎn)心軸始終向固定方向偏置，為鉆頭提供一個(gè)方向固定的傾角（見(jiàn)圖6）。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。所謂“位移工作方式”是指偏置機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，能夠根據(jù)導(dǎo)向需要產(chǎn)生固定的偏置位移，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)偏置。該偏置位移只是根據(jù)導(dǎo)向需要進(jìn)行調(diào)整，而不考慮所需要的偏置力的大小，當(dāng)工具系統(tǒng)在直井眼內(nèi)開(kāi)始導(dǎo)向時(shí)，該偏置位移可能首先是通過(guò)彎曲驅(qū)動(dòng)心軸實(shí)現(xiàn)的，而當(dāng)工具系統(tǒng)完全進(jìn)入彎曲井眼后，該偏置位移則主要是通過(guò)指向鉆頭實(shí)現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向方式對(duì)PDC鉆頭受力和運(yùn)動(dòng)的影響根據(jù)以上介紹，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向方式分為兩種：推靠鉆頭式和指向鉆頭式。這兩種導(dǎo)向方式對(duì)鉆頭受力的影響不同的。、推靠鉆頭導(dǎo)向方式當(dāng)采用推靠鉆頭導(dǎo)向方式時(shí)，鉆頭的受力和運(yùn)動(dòng)有如下特點(diǎn)：、推靠鉆頭導(dǎo)向方式是以力工作模式工作的，導(dǎo)向工具根據(jù)井眼設(shè)計(jì)要求來(lái)調(diào)整偏置力的大小和方向，將鉆頭推向所需方向的井壁，通過(guò)鉆頭的側(cè)向切削來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，因此，這種在導(dǎo)向方式下鉆頭所受的側(cè)向力較大，保徑、外排齒容易損壞。、由于力工作模式下系統(tǒng)不考慮位移的大小，因此有可能將鉆頭的排屑槽部分頂?shù)骄谏?，而隨后的切削刀翼被憋在井壁上造成憋鉆。、由于遠(yuǎn)鉆頭支點(diǎn)的存在，在鉆頭被推向井壁后本身的傾斜很小，鉆頭的保徑段大部分會(huì)接觸井壁，從而影響鉆頭的造斜能力。、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
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