摘要：恒工具面角曲线是一种典型的井眼轨道设计模型组件,计算复杂,设计求解难度大。现有模型缺乏一般性,且求解模式单一,为此提出两种典型的恒工具面角井眼轨道设计模型,并寻求灵活、有效的求解方法。针对定向井和水平井一般设计问题,构建了单、双恒工具面角曲线与直线组合两种典型设计模型,探讨了多种设计变量求解方法。通过合理确定设计变量初值,采用拟牛顿数值求解方法,精确、快速、灵活地求解了这两种设计模型。算例应用结果表明,两种典型轨道设计模型及其求解方法合理、有效,可用于定向井和水平井轨道设计。

摘要：多深度随钻电磁波电阻率测量系统由电磁波发射接收线圈系和电子线路两部分组成。分析线圈系设计中需要考虑的各种影响因素,介绍以数字信号处理器为核心的测量系统基本构成。测量系统采用24位∑—Δ模数转换器实现幅度衰减测量,采用复杂可编程逻辑器件实现高精度相位差测量。系统采用双频率、双源距实现径向上多个探测深度的电阻率剖面测量,能够在地层钻遇的第一时间全面、真实地获取地层电阻率数据,为钻井地质导向及地层评价提供重要地质参数。

摘要：旋转导向系统底部钻具组合的三维力学分析是导向工具设计和井眼轨道控制的基础。结合有限元单元划分思想和纵横弯曲法梁理论,提出了广义纵横弯曲法。将钻柱分解为若干单元,以节点处的弯矩、转角、挠度和到钻头的曲线长度作为广义坐标,以井眼轴线作为参考构型,采用梁理论建立单元受力变形方程,同时补充节点边界条件和特殊连接边界条件,组装单元方程和边界方程得到系统方程组,选取牛顿迭代法进行数值求解。与经典算例进行了比对,计算结果相吻合;以某型非连续性旋转导向钻具组合为例研究了井斜角、造斜率和钻头侧向力的关系,分析了造斜能力并给出了最大造斜率,论证和演示了广义纵横弯曲法的正确性和实用性。

摘要：随钻VSP井下推靠系统是随钻地震测量新技术,其结构设计难度大、要求高,在国内处于空白,国外也未有相关报道。鉴于此,对随钻VSP井下推靠系统结构进行研究设计。介绍了TRIZ理论及随钻VSP测量技术的基本内容,借助TRIZ理论中的分析工具,在分析工具各参数间技术矛盾和物理矛盾的基础上,通过矛盾矩阵转化方法将问题转化为TRIZ问题,并利用发明原理创新性地解决了随钻VSP井下推靠系统结构的设计难题。提出"周向分离"和"一离一合两固定"的结构设计方案,最终从理论上得到了可行的设计方案。该方案能够满足随钻VSP井下推靠系统结构的密封性和电连通性等要求。

摘要：为给随钻声波传输系统的设计和研发提供理论和试验依据,对声波在钻柱中传输的信道特性进行了研究。首先以声波在周期性结构的传输理论模型为基础,编制了计算机仿真程序,仿真分析了钻柱结构、钻柱长度及钻管长度对单位脉冲响应的影响;然后采用Φ88.9与Φ127.0mm钻杆,较系统地进行了声波传输试验,分析了钻柱长度、支撑方式、信号接收位置、钻柱曲率及钻柱尺寸对声波传输信道特性的影响。结果表明:钻柱信道呈梳状滤波特性;钻柱的信道特性不随支撑方式的改变发生较大变化;钻杆数量的增加导致时域波形衰减;钻柱的声波信道特性基本不受钻柱长度的影响,但单根钻杆的差异会引起通频带缩小;不同接收位置接收信号的通频带的位置及宽度完全一致,只是幅值不同;钻柱曲率不会对通频带的位置产生影响,但会对其宽度造成影响;钻柱尺寸基本不会对通频带结构产生影响。仿真分析结果与声波传输试验结果可为随钻声波传输系统的设计提供模拟及试验依据。

摘要：近年,电磁波和微波随钻测量传输技术被应用于气体钻井井眼轨迹的测量与控制,但由于电池供电功率较低,无法满足大于3000 m井深的随钻测控需求,井下发电机技术可有效提高传输功率,只是气体密度低且可压缩,涡轮和导轮构成的常规组件无法驱动井下发电机正常运转。文章在研究了二维流场中涡轮叶片的速度矢量三角形基础上,结合气体钻井工况分析了涡轮的输出转速、扭矩关系,提出借助行星轮机构提高涡轮输出抗扭特性的设计思路,设计出适用于气体钻井的井下发电机驱动涡轮,使发电机在负载改变时依然可维持稳定输出,并运用计算流体动力学软件(CFD)对涡轮进行全三维流场仿真模拟,通过测试装置验证了发电机的输出效果。结果表明:发电机稳态输出功率可达500 W,满足气体钻井随钻测量传输电磁波和微波传输的大功率需求。

摘要：提高随钻仪器抗高温能力是石油工程技术中一个重要的研究方向,而为随钻仪器增加降温装置构成井下降温系统是解决措施之一。鉴于此,基于传热学理论和数值方法,建立了随钻仪器井下降温系统模型,确定了影响传热效果的相关参数,分析了各参数对传热特性的影响规律和影响程度。研究结果表明:(1)影响传热效果的参数有环境温度,钻铤导热率,绝热材料导热率和厚度,电路系统导热率,直径和热功耗,冷端有效制冷功率和直径。(2)钻铤和电路系统导热率对温度变化影响不大;随着环境温度和电路系统热功耗的增加,电路系统温度呈线性增加;随着绝热材料导热率和电路系统直径的增加,电路系统温度呈非线性增加;随着冷端有效制冷功率的增加,电路系统温度呈线性降低;随着冷端直径和绝热材料厚度的增加,电路系统温度呈非线性降低。(3)各参数的影响程度依次为(冷端有效制冷功率/电路系统热功耗)>环境温度>电路系统直径>绝热材料导热率>绝热材料厚度>电路系统热功耗>(冷端直径/电路系统直径)。研究结果可为随钻仪器井下降温系统的设计提供理论支撑。

摘要：提出一种随钻测井井下大容量存储器通用模块的设计方法.该设计采用扩展的SPI总线实现各存储器模块及存储器模块与DSP主控单元的互连;DSP以串行方式顺序寻址各存储器,占用接口资源少,连接扩展方便;模块通过总线级连扩展获得任意容量的存储器,能够满足不同存储器容量的需求;利用模块驱动电路解决系统扩展时的负载问题,并保证数据可靠、高速存取.该设计已用于随钻电磁波电阻率测井仪器中,能够满足钻具不间断工作200h情况下的数据存储需要.

摘要：LWD随钻测井系统能够实时提供地层和井眼信息,对地层做出快速评价,优化井眼轨迹和地质目标,指导钻进,在大位移井、水平井及其他疑难井中得到了广泛的应用。对中国石油集团钻井工程技术研究院自主研发的DRLWD随钻测井系统中的电磁波电阻率随钻测量系统、中子孔隙度随钻测量系统及数据传输系统的机械结构进行分析,主要对设计中的技术难点和解决方案进行了阐述。总结出井下随钻测井系统机械设计的一些经验和方法。