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旋轉(zhuǎn)導向pdc鉆頭結構研究初探-預覽頁

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【正文】自動、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向鉆井的需要。國內(nèi)石油大學、西安石油大學、上海大學等院校也在開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。當導向工具在井底工作時，近鉆頭傳感器測量井斜、方位并與井底計算機內(nèi)的預設值進行比較，若其偏差超過規(guī)定范圍則井底計算機就會發(fā)出控制指令使執(zhí)行機構產(chǎn)生相應控制動作，使偏心穩(wěn)定器的三個活塞進行調(diào)整（伸縮），造成工具本體上的一個偏置力（見圖2）從而使前端的鉆頭得到足夠的側向力來進行導向鉆進，這樣就完成了“井下閉環(huán)”控制。對導向系統(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)導向需要進行調(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動來實現(xiàn)導向，屬于推靠鉆頭式工作方式。其具體工作原理可見參考文獻[1]。圖7GeoPilot的偏置方式是“指向鉆頭式”（見圖7），即在有一個近鉆頭支點的情況下，在離鉆頭較遠的位置使偏移機構根據(jù)“位移工作方式”產(chǎn)生偏置，并最終使鉆頭產(chǎn)生一個相對于井眼軸線的傾角實現(xiàn)導向。這兩種導向方式對鉆頭受力的影響不同的。、當鉆頭被推向井壁時，由于工作區(qū)域位于一有限的圓弧段內(nèi)，各刀翼不是同時接觸井壁參與切削，而只有少數(shù)刀翼同時參與切削工作，當未參與切削的刀翼進入工作區(qū)域時必然產(chǎn)生較大的沖擊，由此產(chǎn)生的側向振動對鉆頭的壽命有較大影響。因此，相對于推靠鉆頭方式來說，鉆頭所受的側向力較小，由于鉆頭偏斜至預定方向，導向時能夠以主切削齒部分工作，對鉆頭的損害較小。、導向系統(tǒng)對鉆頭的側向擠壓作用相對于推靠鉆頭式系統(tǒng)較小，因此相對于推靠式系統(tǒng)來說，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)遞增后傾角設計可以減輕鉆頭切削齒受力曲線和功率曲線的波動，延長切削齒的壽命，同時可以減小鉆頭的扭矩波動。、選擇性低扭矩側切保徑圖8這是筆者在對旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)兩種導向方式（推靠鉆頭式和指向鉆頭式）進行充分研究后提出的一種新的保徑結構（圖8）。而當其應用于指向式導向方式時，由于這種系統(tǒng)對鉆頭施加的側向偏置力要小于推靠式系統(tǒng)，所以主動保徑墊對井壁的側切作用較小，又由于其具有較長的保徑墊，故能夠提供在指向方式下導向所必需的鉆頭穩(wěn)定性。但是隨著該技術的不斷發(fā)展，國內(nèi)各研究機構對這種系統(tǒng)的研究也取得了不少成果，相信在未來不長的時間內(nèi)國產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)必然會推向市場從而擴大該系統(tǒng)的應用范圍。《旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)的功能、特性和典型結構》，蘇義腦等，石油鉆采工藝，2003年8月（第25卷）第

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