钻井导向液压系统及其主要元件的研究

摘要

在油气开采过程中，井斜问题严重制约勘探开发周期，影响国家经济建设。自动垂直钻井工具是一种井下闭环控制，可以实现井下自动纠斜，保持井壁垂直的具有较高技术含量的先进钻井工具。导向液压系统是自动垂直钻井工具的关键部件，担负着在近钻头处提供导向集中力的任务，对其性能要求较高。
　　本文首先对国外垂直钻井技术的发展及几种商业化的自动垂直钻井系统进行了资料文献搜集，介绍了其中效果较好的三种自动垂直钻井系统的结构、功能和应用效果。同时对国内的自动垂直钻井工具研究、开发、实验进行了介绍分析。并介绍了自主研发自动垂直钻井工具的工作原理及结构特点。
　　通过理论分析，建立了导向液压系统的数学模型。利用仿真软件AMESim搭建了符合实际工况的导向液压系统仿真模型，通过计算机测试系统对导向液压系统样机进行实验检测，对比仿真结果与实验结果，二者基本一致，表明模型正确、可靠。在此模型基础上，对阀配流式径向柱塞泵的重要参数进行仿真研究，研究表明液压泵柱塞腔余隙容积、配流阀芯质量、配流阀弹簧刚度、液压泵驱动轴承轮廓曲线、油源压力对阀配流式径向柱塞泵的性能均有影响，同时进行了参数优化，有实际系统工作具有指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题的研究背景和意义

1．2 国外研究现状

1．2．1 Power V旋转导向自动垂直钻井系统

1．2．2 VertiTrak自动垂直钻井系统

1．2．3 Goe-Pilot自动垂直钻井系统

1．3 国内研究现状

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 自动垂直钻井系统简介

2．1 井斜测量

2．2 工作原理

2．3 基本结构

2．4 自动垂直钻井现场应用情况

2．5 本章小结

第3章 导向液压系统数学模型

3．1 引言

3．2 配流吸油单向阀数学模型

3．3 液压泵数学模型

3．4 配流排油单向阀数学模型

3．5 溢流阀数学模型

3．6 导向液压缸数学模型

3．7 本章小结

第4章 基于AMESim软件的导向液压系统仿真分析

4．1 仿真软件AMESim简介

4．2 导向液压系统仿真与实验分析

4．2．1 导向液压系统仿真分析

4．2．2 导向液压系统实验分析

4．3 配流吸、排油单向阀的配流分析

4．4 配流吸油单向阀的分析

4．4．1 液压泵柱塞腔余隙容积对配流吸油单向阀的影响

4．4．2 配流吸油单向阀弹簧刚度对配流吸油单向阀的影响

4．4．3 配流吸油单向阀芯质量对配流吸油单向阀的影响

4．5 配流排油单向阀的分析

4．5．1 液压泵柱塞腔余隙容积对配流排油单向阀的影响

4．5．2 配流排油单向阀弹簧刚度对配流排油单向阀的影响

4．5．3 配流捧油单向阀芯质量对配流排油单向阀的影响

4．6 储油皮囊压力对阀配流式径向单柱塞泵的配流影响分析

4．7 单柱塞泵驱动轮廓形状的影响分析

4．7．1 驱动轴承轮廓曲线为椭圆

4．7．2 驱动轴承轮廓曲线为三叶草形

4．8 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文