導向鉆井工具是鉆特殊結構井的必用工具,其工作狀態(tài)的好壞直接影響鉆井工程是否能正常進行。監(jiān)測導向鉆井工具在井下的工作狀態(tài),不僅能為工具提出地面后的故障原因分析提供依據,以改進工具的設計,也可為進一步采取措施,自主排除故障提供技術積累。所以,對導向鉆井工具工作狀態(tài)的監(jiān)測非常必要。但由于導向鉆井工具工作在井下,具有不可直接觀測的特點,對其故障分析和自主診斷造成了極大困難。本文針對導向鉆井工具的監(jiān)測問題開展了研究,主要工作內容和研究成果如下:1.結合工程實際,從導向鉆井工具的機械結構和控制系統(tǒng)結構分析入手,提出了表征導向鉆井工具工作狀態(tài)的特征參數(shù);基于工具的動力學分析,建立了導向鉆井工具常見故障狀態(tài)的判斷準則,包括穩(wěn)定平臺故障、渦輪電機故障、軸承故障、盤閥故障等的判斷準則。所提出的這些特征參數(shù)和判斷準則對于分析井下工具的正常工作狀態(tài),判定其故障狀態(tài),具有普遍性意義。2.分析了導向鉆井工具工作狀態(tài)的監(jiān)測需求,提出了監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案,采用存儲器陣列方法有效擴大了存儲空間;研究了數(shù)據的優(yōu)化存儲問題,提出了變采樣周期的優(yōu)化存儲策略,以實現(xiàn)在有限的存儲器中盡可能長時間地記錄工具工作狀態(tài)數(shù)據。3.設計了... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

PowerDriveOrbit推靠式旋轉導向系統(tǒng)結構圖

提升到PowerDriveX5、PowerDriveX6，再到最新推出的PowerDriveOrbit。圖1-2PowerDriveOrbit推靠式旋轉導向系統(tǒng)結構圖由圖1-2可知，整個PowerDriveOrbit系統(tǒng)可以分為四個部分，從左往右依次是：系統(tǒng)的電子控制短節(jié)、加長短節(jié)、推力板短節(jié)、鉆頭部分。其中，電子控制短節(jié)是導向鉆井工具的控制部分，該短節(jié)內部裝有發(fā)電機、陀螺儀、加速度計、磁通門、溫度傳感器等裝置，它可獨立于外部的鉆鋌運動，并且可同步旋轉或靜止不動。②PowerDriveXceed指向式旋轉導向系統(tǒng)指向式旋轉導向系統(tǒng)PowerDriveXceed的結構圖如下1-3所示。圖1-3PowerDriveXceed的結構圖PowerDriveXceed系統(tǒng)，主要包括發(fā)電部分（由渦輪電機組成）、電子元器件部分及導向控制部分。通過內部的伺服電機對鉆頭的軸工具面進行持續(xù)控制，從而實現(xiàn)指向式導向功能[5]。③PowerDriveArcher的混合式旋轉導向系統(tǒng)PowerDriveArcher系統(tǒng)是一款能夠出色的完成高造斜率任務的混合式旋轉導向系統(tǒng)。PowerDriveArcher系統(tǒng)最大的特點就是具有極佳的造斜率，該系統(tǒng)的最大造斜率可達15°~17°/30m[6]�；旌鲜街饕w現(xiàn)在該系統(tǒng)將“推靠式”和“指向式”兩種系統(tǒng)結構的優(yōu)點結合在一

西安石油大學碩士學位論文4起。該系統(tǒng)可通過另外兩種方式進行指令的發(fā)送：改變排量、頂驅轉速。其工作的原理圖如圖1-4所示。圖1-4PowerDriveArcher工作原理圖④PowerDriveVorteX的附加動力旋轉導向系統(tǒng)PowerDriveVorteX系統(tǒng)是一款將旋轉導向系統(tǒng)、大功率螺桿鉆具以及通訊短節(jié)CLINK綜合起來的一個復合體[7]。目前，斯倫貝謝公司的PowerDriveVorteX系列系統(tǒng)主要包括：VortexPV、VorteXOrbit、VorteXXceed和VorteXArcher[8]。（2）哈里伯頓公司（HalliburtonInc）的GeoPilotSystem技術GeoPilotSystem旋轉導向鉆井系統(tǒng)的優(yōu)點：能夠連續(xù)、實時的提供鉆頭導向信息、地層評價等井下作業(yè)的信息，并且能夠精確的定位出井筒的位置，可在進行鉆垂直井作業(yè)、水平井作業(yè)或者造斜作業(yè)時，用簡單設備即可進行導向。還可以利用鉆井液脈沖將地面的下發(fā)指令傳送到井下，實現(xiàn)對工具造斜和方向的調節(jié)。而且井下的信息也可通過隨鉆測井LWD（LoggingWhileDrilling）探測器來實現(xiàn)與地面的實時通訊[9]。GeoPilotSystem中的Geo-PilotXL和Geo-PilotGXT這兩個系統(tǒng)可以實時調整傾斜角度，不僅可以適應井下高溫高壓的工作環(huán)境以及多變的地層情況，而且可以通過工具堅固程度的加強，使井下鉆井工具和隨鉆測井的壽命得到提升。減小套管磨損，提高機械鉆速[10]。（3）貝克休斯公司（BakerHughesInc）的AutoTrak系統(tǒng)和MultiNode系統(tǒng)①AutoTrak系統(tǒng)AutoTrak系統(tǒng)是貝克休斯公司（BakerHughesInc）將鉆進和隨鉆測量（MWDMeasureWhileDrilling）相結合，使其融為一體組成的隨鉆測井系統(tǒng)[11]。該系統(tǒng)提供了多種可供選擇鉆進模式，并且，該系統(tǒng)擁有多項先進的鉆井技術，比如：三參數(shù)全系列隨鉆測井儀器、實時成像技術、近鉆頭測量技術、上下傳輸閉環(huán)通訊系統(tǒng)以及大功率井


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