機械式垂直鉆具穩(wěn)定平臺影響因素模擬研究

李然然， 張 凱， 柴 麟， 張 龍， 劉寶林

（1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院, 北京 100083；2.自然資源部深部地質(zhì)鉆探技術(shù)重點實驗室，北京 100083）

隨著油氣勘探開發(fā)不斷深入，鉆井井深逐漸增加，防斜打直成為一大問題[1-3]。為解決這一問題，自動垂直鉆井技術(shù)應(yīng)運而生。目前，自動垂直鉆具的控制系統(tǒng)主要有電子控制系統(tǒng)和純機械控制系統(tǒng)2大類。配備電子控制系統(tǒng)的自動垂直鉆具精度高、效率高，但由于存在電子元件，具有不耐高溫和易受振動影響等特點，而且損壞后維修成本及日常維護成本很高。配備機械式穩(wěn)定平臺的自動垂直鉆具，由于無電子元件，耐高溫性能好，成本也相對低廉，具有一定的適應(yīng)性和應(yīng)用工況，是深井鉆井中防斜打直的較好選擇。但由于機械式自動垂直鉆具僅依靠機械式穩(wěn)定平臺中的偏重塊來完成糾斜，存在糾斜精度相對較低的問題[4-6]。因此，如何進一步提高糾斜精度，是機械式自動垂直鉆具研究的重點與難點。

分析認為，機械式自動垂直鉆具的糾斜精度，主要與其控制機構(gòu)——穩(wěn)定平臺的控制精度有關(guān)。穩(wěn)定平臺的控制應(yīng)精度主要受其結(jié)構(gòu)參數(shù)及鉆井參數(shù)的影響，而具體影響因素及其影響規(guī)律目前尚不清楚[7-10]。為此，筆者利用機械系統(tǒng)多剛體動力學(xué)分析軟件Adams，分析了影響機械式自動垂直鉆具穩(wěn)定平臺性能的因素及其影響規(guī)律，以進一步優(yōu)化機械式自動垂直鉆具，提高其糾斜精度。

1 穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)及工作原理

以典型的 φ177.8 mm動態(tài)推靠機械式自動垂直鉆具的穩(wěn)定平臺為例進行介紹和分析。……