旋转导向井下工具初步研究

论文摘要

旋转--导向闭环钻井技术是当今世界钻井技术发展最高水平之一,国外已经有几家大公司拥有旋转导向系统,但是,出于垄断需要,它们都是只提供日租金高达数万美元的技术服务而不出售产品。国内许多油田在80年代后期相继进入了开发后期,油藏开发形势和国外石油公司的竞争压力等因素迫使国内钻井技术必须尽快向自动化方向发展。本文在对旋转导向钻井技术国内外现状进行充分调研的基础上,优选了旋转导向井下工具的设计方案,对旋转导向井下工具进行了整体设计,包括:旋转导向头、井下泥浆马达、万向轴等;而且对井下工具关键单元进行了强度校核,完成了电磁阀、卸压阀、水力泵以及井下短程通讯系统等部件的地面测试,开发出旋转导向井下工具地面测试台架。然后,根据调制式旋转导向钻井系统的特点,建立了旋转导向钻具组合的数学模型,推导出了旋转导向钻具三维小挠度静力学分析微分方程,进行了调制式旋转导向钻井底部钻具组合的力学性能分析,得出其最优底部钻具组合的设计,形成其导向能力预测的算法,并在现场进行了检验。初步形成了旋转导向钻井工艺技术,为该项技术在国内的深入研发及应用打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究的目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 旋转导向井下工具原理及类型
• 第二章 旋转导向井下工具初步设计研究
• 2.1 旋转导向井下工具整体设计方案
• 2.1.1 旋转导向头主体设计
• 2.1.2 翼肋支出机构设计
• 2.1.3 发电机及整流电路设计
• 2.1.4 测控系统及控制电路设计
• 2.1.5 短程通讯发射系统及控制电路设计
• 2.1.6 液压泵及控制阀组系统
• 2.1.7 上下密封轴承以及系统补偿
• 2.2 旋转导向井下工具强度校核分析
• 2.2.1 旋转导向马达驱动轴受力分析
• 2.2.2 旋转导向马达舱室受力分析
• 2.3 旋转导向钻井系统下行通讯系统开发
• 2.3.1 垂直钻井模式的下传指令
• 2.3.2 导向模式的下传指令
• 2.3.3 非导向模式的下传指令
• 2.4 旋转导向钻井系统关键单元测试
• 2.4.1 电磁阀的测试
• 2.4.2 卸压阀测试
• 2.4.3 水力泵的测试
• 2.4.4 短程通讯系统测试
• 2.5 旋转导向井下工具的室内测试
• 2.5.1 地面测试系统开发
• 2.5.2 密封性测试
• 2.5.3 整体测试
• 第三章 旋转导向钻井工艺技术初步研究
• 3.1 旋转导向钻井系统控制方法研究
• 3.2 旋转导向钻井底部钻具组合设计
• 3.3 旋转导向钻具力学模型
• 3.4 导向能力预测与控制参数计算
• 3.5 旋转导向控制理论
• 3.6 待钻井眼轨迹设计及控制
• 结论和建议
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢