-
题名全旋转指向式导向钻井工具结构设计与仿真
- 1
-
-
作者
张光伟
尹福来
程礼林
侯朋朋
-
机构
西安石油大学机械工程学院
-
出处
《机械设计与制造》
北大核心
2024年第5期136-140,共5页
-
基金
国家自然科学基金项目(51174164)
陕西省自然科学基金项目(2018JM5015)。
-
文摘
为了提高全旋转指向式导向钻井工具的设计效率,缩短研发周期,笔者首先设计了该钻井工具的导向执行机构,简化导向执行机构的空间机构模型,通过自由度的计算,得出了该机构具有确定的运动。再对该钻井工具的结构组成和导向原理进行分析,得到了其导向控制方法是通过控制全旋转指向式导向钻井工具的双偏心环和旋转外套的角位移关系,调节其工具角和工具面角,实现导向钻井。最后利用SolidWorks和ADAMS软件对钻井工具虚拟样机进行三维实体建模及运动仿真,仿真结果表明该钻井工具可以实现工具面角(0~360)°和工具角(0~5)°的无级调节,验证了所设计的全旋转指向式导向钻井工具结构和导向原理的可行性,为原理样机的加工奠定了基础。
-
关键词
导向钻井工具
偏置机构
导向调节
运动仿真
虚拟样机
-
Keywords
Direction Drilling Guide Tools
Eccentric Mechanisms
Guiding Adjustment
Motion Simulation
Vir-tual Prototype
-
分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
-
-
题名新型指向式旋转导向钻井工具关节轴承动力学特性研究
被引量：6
- 2
-
-
作者
张光伟
侯朋朋
程礼林
向琳
-
机构
西安石油大学机械工程学院
-
出处
《现代制造工程》
CSCD
北大核心
2020年第11期13-20,共8页
-
基金
国家自然科学基金项目(51174164)
陕西省自然科学基金项目(2018JM5015)。
-
文摘
新型指向式旋转导向钻井工具中,连接偏心环组和导向轴的关节轴承的动力学特性是影响旋转导向钻井工具的导向稳定性和控制精度的主要原因之一。为获得关节轴承的动力学特性,分析导向角和井下温度对其动力学特性的影响,对关节轴承所受载荷进行了分析和简化,建立了关节轴承的有限元模型。在转速、径向载荷和井下温度共同作用下,基于动力学理论和有限元方法,通过数值模拟手段对关节轴承进行了瞬态动力学分析,获得了关节轴承应力、径向位移、径向速度和径向加速度的时间历程曲线以及动态特性。结果表明:随着导向钻井工具导向角的增大,关节轴承前4阶固有频率明显增大,第5阶、第6阶固有频率有微小增大,主振型为第3阶、第4阶对应的径向弯曲;关节轴承最大应力出现在外圈内表面,井深每增加1 km,最大应力增加约86 MPa。关节轴承径向位移波动峰值约为0.228 mm,0~0.25 s内,径向速度和径向加速度有较大波动,表明存在微小振动。研究结果对提高旋转导向钻井工具的控制精度和导向稳定性以及关节轴承的合理使用提供理论参考。
-
关键词
指向式旋转导向钻井工具
关节轴承
导向角
模态分析
瞬态动力学分析
-
Keywords
directional rotary steering drilling tool
joint bearing
steering angle
modal analysis
transient dynamic analysis
-
分类号
TE243
[石油与天然气工程—油气井工程]
-
-
题名旋转导向钻具导向节轴承圆周间隙角研究
被引量：2
- 3
-
-
作者
张光伟
曹明星
程礼林
尹福来
-
机构
西安石油大学机械工程学院
-
出处
《润滑与密封》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第10期70-78,共9页
-
基金
国家自然科学基金项目(51174164)
陕西省自然科学基金项目(2018JM5015).
-
文摘
导向节轴承是旋转导向钻井工具可控弯接头中传递扭矩和钻压的关键部件,导向节轴承中钢球与沟道之间的间隙将影响可控弯接头中导向轴偏置角的准确性和稳定性。根据导向节轴承的结构组成及钢球与沟道的结构特点,建立钢球与沟道截面的几何模型和沟道曲面的曲面方程及数学模型;根据钢球与沟道截面的几何模型,利用MATLAB软件计算导向节轴承中壳内钢球和套内钢球与沟道之间的圆周间隙角的大小。结果表明:导向架内、外球面沟道面为椭圆曲面,无论导向轴朝哪个方向偏置都不影响钢球的圆周间隙角大小;导向轴偏置角为0时,钢球总的圆周间隙角恒定不变且最大,偏置角不为0时,圆周间隙角随转角的增大呈周期性变化并呈现出波动性;套内钢球与沟道之间的圆周间隙角的波动性大于壳内钢球的圆周间隙角的波动性,圆周间隙角的波动性是导致导向轴转动过程中产生振动和噪声的重要原因。
-
关键词
可控弯接头
导向节轴承
曲面方程
圆周间隙角
-
Keywords
controlled bend sub
guide joint bearing
surface equation
circumferential clearance
-
分类号
TH133.3
[机械工程—机械制造及自动化]
-
-
题名旋转导向钻井工具试验台主轴驱动液压系统的稳定性
被引量：2
- 4
-
-
作者
张光伟
程礼林
尹福来
曹明星
-
机构
西安石油大学机械工程学院
-
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2020年第28期11580-11585,共6页
-
基金
国家自然科学基金(51174164)
陕西省自然科学基金(2018JM5015)
西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目(YCS18213103)。
-
文摘
旋转导向钻井工具试验台的研究与应用对旋转导向钻井工具的研制和开发具有重要意义。为实现旋转导向钻井工具试验台主轴的精确稳定旋转,设计了一种试验台主轴驱动液压系统。根据液压系统工作原理建立了该系统的数学模型,得到了输入电压与液压马达输出转速之间的传递函数;利用Routh判据和Bode图判定该系统不稳定,当给系统加入动压反馈回路适当增加系统阻尼后,系统达到了稳定性要求;通过MATLAB/Simulink对该系统进行了仿真分析,分析结果表明:该系统在比例积分微分(PID)控制下,当无负载干扰时,试验台主轴转速能被精确控制;当对系统加入0~1500 N·m的随机负载干扰时,该系统也能快速达到稳定状态。可见该系统的控制精度达到了试验台主轴稳定旋转的设计要求,可以作为试验台主轴驱动液压系统的指导参数。
-
关键词
旋转导向钻井工具
试验台主轴
液压系统
MATLAB/SIMULINK
比例积分微分控制
-
Keywords
rotary steering drilling tool
main shaft of test bench
hydraulic system
MATLAB/Simulink
proportional inte gral deriratire contro
-
分类号
TE928
[石油与天然气工程—石油机械设备]
-
-
题名井下闭环可控弯接头导向节受力摩擦磨损研究
- 5
-
-
作者
张光伟
曹明星
向琳
程礼林
-
机构
西安石油大学机械工程学院
-
出处
《石油机械》
北大核心
2021年第2期39-46,共8页
-
基金
国家自然科学基金项目“井下闭环可控弯接头导向机构基础理论研究”(51174164)
陕西省自然科学基金项目“基于旋转导向钻井技术的井下闭环可控弯接头系统动力学特性研究”(2018JM5015)
西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目“可控弯接头万向节的摩擦磨损及润滑研究”(YCS18213106)。
-
文摘
导向节是旋转导向钻井工具可控弯接头重要的组成部分。为研究导向节工作过程中钢球在滚道内所受接触应力、摩擦力及磨损的影响,根据Hertz(赫兹)接触理论,运用MATLAB软件计算了导向节中钢球与滚道之间接触应力的大小,建立了钢球与滚道之间的几何模型,分析了转角、轴间摆角和角速度对摩擦力的影响以及对体积磨损率大小的影响规律。研究结果表明:钢球在内滚道产生的接触应力总大于对应的钢球在外滚道产生的接触应力;比较并验证了钢球与保持架间的摩擦力较钢球与滚道间的摩擦力相差较大且变化不明显;根据体积磨损率与转角、轴间摆角、角速度之间的关系曲线,当导向节的旋转外套旋转一周,角速度为50πrad/s时,随着轴间摆角的增大而体积磨损率逐渐减小,当轴间摆角2θ为12°时,体积磨损率随着角速度的增大而增大。研究结果可为可控弯接头整体性能的提高提供指导。
-
关键词
导向节
接触应力
摩擦力
体积磨损率
可控弯接头
HERTZ接触理论
-
Keywords
guide joint
contact stress
friction force
volume wear rate
controllable bend sub
Hertz contact theory
-
分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
-
-
题名环保新型旋转导向钻井技术的应用与发展
- 6
-
-
作者
冉琳娜
高嗣土
尹福来
程礼林
-
机构
西安石油大学
-
出处
《清洗世界》
CAS
2019年第3期62-63,共2页
-
文摘
本文着重分析研究了当前我国石油钻井工程的现状,介绍了环保新型旋转导向钻井系统的组成及工作原理、技术特点、现有钻井系统的分类简介及应用,并对旋转导向钻井的发展前景做了进一步的预测。
-
关键词
旋转导向钻井技术
可持续钻井
应用
可持续发展
节能
-
分类号
TE243
[石油与天然气工程—油气井工程]
-
