自動(dòng)導(dǎo)向垂鉆系統(tǒng)與隨鉆測量技術(shù)

目錄
第1章 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng) 1
1.1 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)概述 1
1.1.1 自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng) 1
1.1.2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng) 2
1.2 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)應(yīng)用情況 3
1.2.1 Power V應(yīng)用情況 3
1.2.2 VertiTrak應(yīng)用情況 4
1.2.3 Smart Drilling應(yīng)用情況 5
1.2.4 V-pilot應(yīng)用情況 6
1.3 自動(dòng)導(dǎo)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(dòng)導(dǎo)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(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀 9
1.4.3 國外閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀 13
1.4.4 我國自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀 13
參考文獻(xiàn) 14
第2章 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 16
2.1 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)分析 16
2.2 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)主要單元結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 17
2.2.1 隨鉆測量儀 17
2.2.2 動(dòng)力源 20
2.2.3 糾斜單元 21
參考文獻(xiàn) 28
第3章 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具設(shè)計(jì)理論 29
3.1 鉆具的設(shè)計(jì)思路及步驟 29
3.1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 29
3.1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 29
3.2 功能設(shè)計(jì)的基本方法 29
3.2.1 導(dǎo)向測控系統(tǒng)的作用與功能 30
3.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用與功能 30
3.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能 30
3.2.4 動(dòng)力源的作用與功能 30
3.3 鉆具的功能設(shè)計(jì) 30
3.3.1 鉆具的測控系統(tǒng) 30
3.3.2 鉆具的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 31
3.3.3 動(dòng)力源 31
3.4 鉆具的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 31
3.5 實(shí)際鉆進(jìn)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(dǎo)向鉆具工作原理 35
參考文獻(xiàn) 37
第4章 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 38
4.1 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 38
4.1.1 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具基本結(jié)構(gòu) 38
4.1.2 偏置機(jī)構(gòu)的工作原理 39
4.1.3 偏置機(jī)構(gòu)的工作要求 39
4.2 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 40
4.2.1 偏置機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 40
4.2.2 偏置機(jī)構(gòu)推靠力計(jì)算 41
4.3 自動(dòng)導(dǎo)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(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)控制方案 47
4.4 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)三維參數(shù)化仿真設(shè)計(jì) 48
4.4.1 三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 48
4.4.2 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具三維參數(shù)化仿真設(shè)計(jì) 49
參考文獻(xiàn) 51
第5章 自動(dòng)導(dǎo)向垂直鉆井系統(tǒng)糾斜單元設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 57
5.3 糾斜單元液壓系統(tǒng)動(dòng)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(yàn)分析 60
5.4 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗(yàn)及分析 66
5.4.1 糾斜單元液壓試驗(yàn)系統(tǒng)硬件方案 67
5.4.2 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗(yàn)軟件方案 68
5.4.3 糾斜單元液壓系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果及分析 71
參考文獻(xiàn) 78
第6章 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA動(dòng)力學(xué)分析及研究 79
6.1 鉆井系統(tǒng)鉆柱固有頻率的計(jì)算 79
6.1.1 鉆井系統(tǒng)縱向振動(dòng)頻率分析 79
6.1.2 鉆井系統(tǒng)橫向振動(dòng)規(guī)律分析 80
6.1.3 鉆井系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)規(guī)律分析 81
6.1.4 鉆井系統(tǒng)鉆柱耦合動(dòng)力學(xué)模型 82
6.2 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA耦合振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析 86
6.2.1 鉆桿系統(tǒng)的動(dòng)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(xiàn) 92
第7章 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA動(dòng)力學(xué)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(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA振動(dòng)模型分析 95
7.3.1 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA軸向振動(dòng)分析 96
7.3.2 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA橫向振動(dòng)分析 98
7.3.3 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具BHA扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析 101
7.4 自動(dòng)導(dǎo)向鉆具偏置機(jī)構(gòu)有限元分析 103
7.4.1 不同工況對偏置機(jī)構(gòu)軸向振動(dòng)的影響 104
7.4.2 不同工況對偏置機(jī)構(gòu)橫向振動(dòng)的影響 107
參考文獻(xiàn) 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(hào)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(hào)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(lì)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(lì)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(yàn) 122
8.5.1 不同地層的雙向信號(hào)傳輸試驗(yàn) 122
8.5.2 正弦波雙向信號(hào)傳輸試驗(yàn) 123
參考文獻(xiàn) 124
第9章 電磁波隨鉆測量儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 125
9.1 電磁波隨鉆測量儀總體方案設(shè)計(jì) 125
9.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 125
9.1.2 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 126
9.1.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 127
9.1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析 128
9.2 電磁波隨鉆測量儀密封抗壓技術(shù) 129
9.2.1 電磁波隨鉆測量儀管筒抗壓設(shè)計(jì) 129
9.2.2 電磁波隨鉆測量儀密封設(shè)計(jì) 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(jì)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(shù) 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(yīng)性技術(shù) 147
9.5.1 電磁波隨鉆測量儀減振設(shè)計(jì) 147
9.5.2 電磁波隨鉆測量儀散熱設(shè)計(jì) 148
9.6 電磁波隨鉆測量儀現(xiàn)場試驗(yàn) 149
參考文獻(xiàn) 150
第10章 井下渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)分析與仿真 151
10.1 井下渦輪發(fā)電機(jī)基本理論 151
10.1.1 水輪機(jī)工作中的能量轉(zhuǎn)換 151
10.1.2 交流同步發(fā)電機(jī)基本理論 154
10.2 井下渦輪發(fā)電機(jī)渦輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 155
10.2.1 井下渦輪發(fā)電機(jī)渦輪結(jié)構(gòu)分析 155
10.2.2 井下渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 162
參考文獻(xiàn) 164