自動導向垂鉆系統(tǒng)與隨鉆測量技術

目錄
第1章 自動導向垂直鉆井系統(tǒng) 1
1.1 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)概述 1
1.1.1 自動垂直鉆井系統(tǒng) 1
1.1.2 旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng) 2
1.2 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)應用情況 3
1.2.1 Power V應用情況 3
1.2.2 VertiTrak應用情況 4
1.2.3 Smart Drilling應用情況 5
1.2.4 V-pilot應用情況 6
1.3 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)的比較 6
1.3.1 Power V與VertiTrak的比較 6
1.3.2 Power V與Power Drive的比較 7
1.4 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 8
1.4.1 鉆井過程的鉆孔彎曲與糾正 8
1.4.2 國外自動導向垂直鉆井技術研究現(xiàn)狀 9
1.4.3 國外閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術研究現(xiàn)狀 13
1.4.4 我國自動導向垂直鉆井技術研究現(xiàn)狀 13
參考文獻 14
第2章 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)關鍵技術 16
2.1 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)分析 16
2.2 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)主要單元結(jié)構(gòu)的特點 17
2.2.1 隨鉆測量儀 17
2.2.2 動力源 20
2.2.3 糾斜單元 21
參考文獻 28
第3章 自動導向鉆具設計理論 29
3.1 鉆具的設計思路及步驟 29
3.1.1 系統(tǒng)的設計思路 29
3.1.2 系統(tǒng)的設計步驟 29
3.2 功能設計的基本方法 29
3.2.1 導向測控系統(tǒng)的作用與功能 30
3.2.2 傳動機構(gòu)的作用與功能 30
3.2.3 執(zhí)行機構(gòu)的功能 30
3.2.4 動力源的作用與功能 30
3.3 鉆具的功能設計 30
3.3.1 鉆具的測控系統(tǒng) 30
3.3.2 鉆具的執(zhí)行機構(gòu) 31
3.3.3 動力源 31
3.4 鉆具的設計目標和原則 31
3.5 實際鉆進軌跡的測定 31
3.6 鉆孔段偏斜判斷 33
3.7 位移控制原理簡介 35
3.8 導向鉆具工作原理 35
參考文獻 37
第4章 自動導向鉆具偏置機構(gòu)的設計與優(yōu)化 38
4.1 自動導向鉆具偏置機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 38
4.1.1 自動導向鉆具基本結(jié)構(gòu) 38
4.1.2 偏置機構(gòu)的工作原理 39
4.1.3 偏置機構(gòu)的工作要求 39
4.2 自動導向鉆具偏置機構(gòu)液壓系統(tǒng) 40
4.2.1 偏置機構(gòu)液壓系統(tǒng)運動規(guī)律 40
4.2.2 偏置機構(gòu)推靠力計算 41
4.3 自動導向鉆具偏置力優(yōu)化控制 42
4.3.1 偏置合力矢量控制分析 42
4.3.2 偏置位移矢量控制分析 44
4.3.3 自動導向鉆具偏置機構(gòu)控制方案 47
4.4 自動導向鉆具偏置機構(gòu)三維參數(shù)化仿真設計 48
4.4.1 三維參數(shù)化設計 48
4.4.2 自動旋轉(zhuǎn)導向鉆具三維參數(shù)化仿真設計 49
參考文獻 51
第5章 自動導向垂直鉆井系統(tǒng)糾斜單元設計與優(yōu)化 52
5.1 糾斜單元液壓系統(tǒng)控制方案分析 52
5.2 糾斜單元液壓元件選型及設計 55
5.2.1 液壓泵選型 55
5.2.2 液壓閥選型 56
5.2.3 液壓缸設計 57
5.3 糾斜單元液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真 58
5.3.1 液壓仿真軟件的選擇 58
5.3.2 液壓仿真試驗分析 60
5.4 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗及分析 66
5.4.1 糾斜單元液壓試驗系統(tǒng)硬件方案 67
5.4.2 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗軟件方案 68
5.4.3 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗結(jié)果及分析 71
參考文獻 78
第6章 自動導向鉆具BHA動力學分析及研究 79
6.1 鉆井系統(tǒng)鉆柱固有頻率的計算 79
6.1.1 鉆井系統(tǒng)縱向振動頻率分析 79
6.1.2 鉆井系統(tǒng)橫向振動規(guī)律分析 80
6.1.3 鉆井系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動規(guī)律分析 81
6.1.4 鉆井系統(tǒng)鉆柱耦合動力學模型 82
6.2 自動導向鉆具BHA耦合振動的動力學分析 86
6.2.1 鉆桿系統(tǒng)的動能 87
6.2.2 鉆桿系統(tǒng)的勢能 88
6.2.3 非保守所做的功 90
參考文獻 92
第7章 自動導向鉆具BHA動力學有限元分析 93
7.1 有限元軟件ANSYS 93
7.2 鉆柱的有限元分析法 93
7.3 自動導向鉆具BHA振動模型分析 95
7.3.1 自動導向鉆具BHA軸向振動分析 96
7.3.2 自動導向鉆具BHA橫向振動分析 98
7.3.3 自動導向鉆具BHA扭轉(zhuǎn)振動分析 101
7.4 自動導向鉆具偏置機構(gòu)有限元分析 103
7.4.1 不同工況對偏置機構(gòu)軸向振動的影響 104
7.4.2 不同工況對偏置機構(gòu)橫向振動的影響 107
參考文獻 110
第8章 隨鉆測量電磁波傳輸理論 111
8.1 隨鉆測量電磁波雙向傳輸 111
8.1.1 隨鉆測量的電磁波傳輸 111
8.1.2 隨鉆測量電磁波雙向信號傳輸原理 111
8.2 隨鉆測量電磁波傳輸理論 113
8.2.1 電磁波傳播的基本理論 113
8.2.2 電磁波信號傳輸深度及影響因素 113
8.3 隨鉆測量電磁波發(fā)射模式 114
8.3.1 隨鉆測量電磁波激勵方式 114
8.3.2 隨鉆測量電磁波常見發(fā)射方式 116
8.4 隨鉆測量電磁波接收天線 117
8.4.1 直接電激勵發(fā)射的兩種天線 118
8.4.2 并式天線特性分析 119
8.5 隨鉆測量電磁波孔內(nèi)雙向傳輸試驗 122
8.5.1 不同地層的雙向信號傳輸試驗 122
8.5.2 正弦波雙向信號傳輸試驗 123
參考文獻 124
第9章 電磁波隨鉆測量儀結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化 125
9.1 電磁波隨鉆測量儀總體方案設計 125
9.1.1 系統(tǒng)設計方案 125
9.1.2 設計技術指標 126
9.1.3 總體結(jié)構(gòu)設計 127
9.1.4 結(jié)構(gòu)設計關鍵技術分析 128
9.2 電磁波隨鉆測量儀密封抗壓技術 129
9.2.1 電磁波隨鉆測量儀管筒抗壓設計 129
9.2.2 電磁波隨鉆測量儀密封設計 132
9.3 電磁波隨鉆測量儀密封結(jié)構(gòu)仿真分析 136
9.3.1 仿真軟件的選用及基本理論和計算 136
9.3.2 管筒連接頭O形橡膠圈徑向密封結(jié)構(gòu)仿真分析 138
9.3.3 管筒連接頭O形橡膠圈軸向密封結(jié)構(gòu)仿真分析 143
9.4 電磁波隨鉆測量儀電氣安裝技術 144
9.4.1 電源的選取與安裝 145
9.4.2 各組件的連接方式 146
9.4.3 測斜傳感器的安裝 146
9.5 電磁波隨鉆測量儀環(huán)境適應性技術 147
9.5.1 電磁波隨鉆測量儀減振設計 147
9.5.2 電磁波隨鉆測量儀散熱設計 148
9.6 電磁波隨鉆測量儀現(xiàn)場試驗 149
參考文獻 150
第10章 井下渦輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)分析與仿真 151
10.1 井下渦輪發(fā)電機基本理論 151
10.1.1 水輪機工作中的能量轉(zhuǎn)換 151
10.1.2 交流同步發(fā)電機基本理論 154
10.2 井下渦輪發(fā)電機渦輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 155
10.2.1 井下渦輪發(fā)電機渦輪結(jié)構(gòu)分析 155
10.2.2 井下渦輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)設計與試驗 162
參考文獻 164