论文题目: 自动控向垂钻系统试验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 地质工程
作者: 石得权
导师: 姚爱国
关键词: 自动控向垂钻,液压系统,系统密封,野外试验,随钻测量
文献来源: 中国地质大学
发表年度: 2005
论文摘要: 自动控向钻井技术是在钻进时随钻测量钻孔的偏斜，发现孔斜后随即通过控制系统给出纠斜力，使得钻孔轨迹沿着设计的方向前进；而常规的纠斜方法是钻进一定的深度后，然后进行测斜，发现孔斜再进行纠斜，由于测斜、纠斜间隔周期较长，从而影响钻进效率的提高；特别在地层不稳定的地区钻进，往往还易引发无法预料的井内事故。因此对自动控向钻井技术的研究成为钻探技术发展总的趋势。目前国外在这个领域的研究有了很大的发展，但由于高科技研究的保密性，使得我国无法获取该技术。为了能够弥补我国在该领域技术上的空缺，促进我国钻探技术的发展，“微机自动控向垂钻”课题小组对自动控制钻进技术进行深入的研究，并且研制出了一套微机自动控向垂钻的样机。 该系统主要由测斜、信号传输、控制、钻具纠斜等4个基本的单元组成。测量单元用于测量钻孔的顶角与方位角等参数；信号传输单元将测量到的参数信息传送到控制中心，并接收控制指令；控制系统对接收到的信息进行处理和比较，检测实际倾角与垂直度的偏差，然后发出控制指令驱动纠斜机构；钻具纠斜单元按控制指令动作，给出一个适当的合力矢量指向高边，保持钻具向垂直方向钻进。四个部分紧密相连，任何一部分出现问题都将影响到整个系统的性能，因此必须对系统的各部分进行试验验证。另外由于对垂钻系统的研究是在没有任何的技术资料和理论指导下进行研制的，同时受我国加工技术水平的制约，使得必须对自动控向系统进行科学的、严格细致的分部试验、整体试验，从而来检测理论推导是否正确、设计的是否合理，加工是否满足系统的要求等等。总之，只有通过试验才能查找出系统中存在的问题，才能不断优化系统的设计，完善系统的各项技术参数。 对于自动控向垂钻系统而言，主要问题就是系统压力的稳定性问题。本课题从自动控向垂钻系统基本工作原理出发，主要分析液压系统中支撑力在信号作用下力是否会产生不稳定的压力脉动，研究引起系统不稳定的因素，同时研究系统中对液压泵的基本设计是否满足系统地要求，考察和分析了比例电磁阀信号与系统压力的关系以及瞬间电磁阀上信号的改变对系统压力波动产生的影响。通过试验分析研究，查找了系统压力不稳定的原因，设计了液压系统试验方案，并根据试验的内容和条件，建立室内液压试验台，从液压泵和比例电磁阀两个方面入手，深入的探讨了以下三个方面的问题： 1、当系统中给出一定的电压(模拟测斜信号)时，液压系统工作压力随时间的变化情况； 2、泵的输出流量瞬时变化时，测定液压泵的工作压力随时间变化的过程； 3、在一定的转速下，改变电信号的大小，测试比例电磁阀的压力变化情况。通过试验分析发现随着模拟测试信号的增大，液压系统中的工作压力波动越大，并且稳定性很差；在模拟试验台试验表明泵的工作压力在定额流量下，脉动不大，呈一定的规律性；在一定转速下，电信号的大小和比例电磁阀的压力呈比例关系。综合试验分析得知：系统中不稳定的原因主要是液压油油液的清洁度不高和油路的布局不合理。从试验分析中还发现系统的波动是客观存在的，我们只有通过某种方式来控制它，而不能完全消除，实际上
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 自动控向钻井系统的发展过程、研究现状和发展趋势
1.2.1 自动控向垂钻系统的发展过程
1.2.2 自动控向垂钻系统的研究现状
1.2.3 自动控向垂钻系统的发展趋势
1.3 课题主要解决的问题及研究途径
第二章 自动控向垂钻系统的工作原理与实验方案设计
2.1 自动控向垂钻系统的结构及工作原理
2.1.1 自动控向垂直系统的基本结构
2.1.2 自动控向垂钻系统的基本工作原理
2.2 自动控向垂钻系统性能试验实验方案设计
2.2.1 自动控向垂钻系统性能试验的必要性
2.2.2 自动控向垂钻系统性能试验实验内容
第三章 自动控向垂钻系统液压系统试验
3.1 自动控向垂钻系统的液压系统原理和结构
3.2 自动控向垂钻系统的液压系统的研究思路
3.3 自动控向垂钻系统液压系统试验装置
3.3.1 试验台结构装置
3.3.2 试验台数据测试单元设计
3.4 液压系统试验方案
3.4.1 系统压力稳定性试验
3.4.2 液压系统的模拟试验
3.5 液压系统的改进措施
3.5.1 硬件上的改进措施
3.5.2 PID控制理论
第四章 自动控向垂钻系统密封试验
4.1 密封技术和密封件
4.2 自动控向垂钻系统密封试验设计
4.2.1 密封的类型和材料的选择
4.2.2 主要密封件的工作原理
4.2.3 密封装置的摩擦阻力
4.2.4 系统密封试验设计
4.3 试验测试结果的分析
第五章 野外试验
5.1 实验目的
5.2 试验方案
5.3 试验结果及问题
第六章 结论
6.1 主要的研究成果
6.2 存在的问题及建议
致谢
参考文献
发布时间: 2007-01-12
参考文献
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