摘要：采用无模型自适应方法避免对地层各项参数及钻探纠斜过程中不可预知环节的系统辨识,仅以控制目标作为调整对象,实现了对纠斜力的控制。并设计模拟试验,对比分析了传感器倾角变化与MFA控制算法响应的纠斜力变化的规律。讨论了试验中存在的不足,并提出了有待进一步研究的问题。

摘要：为解决易斜地层中直井钻进的防斜打快问题，实现主动防斜、纠斜控制，开展了捷联式自动垂直钻井工具伺服控制的研究。采用包含位置环、速度环、电流环的三环闭环控制模型，建立了伺服控制系统的硬件结构和软件体系，采用增量式数字PID控制算法，使系统实现快速精确可靠的调节。通过研究电流动态阶跃响应、电机输出轴位置及盘阀工具面角等控制效果，分析了伺服控制系统的动态及稳态特性，最终完成伺服控制系统设计，并投入现场应用。室内试验表明，电机输出轴位置稳态控制精度在0.2°以内，电流环动态阶跃响应时间短于1.2 ms ，电机调速范围0～300 r／min ，表明控制精度较高，动态性能良好，调速范围较宽，能实现实时控制。在安顺1井现场应用时，输出控制的盘阀工具面角与指定的纠斜工具面角最大偏差不超过2°，达到2.8°／100m以上的降斜效果。捷联式自动垂直钻井工具的伺服控制系统能够快速响应并精确控制电机输出轴的位置，实现直井钻井的防斜、纠斜。

摘要：针对高陡构造和大倾角地层中防斜与打快的矛盾难题,研制了旋转推靠式自动垂直钻井工具并获得了成功应用。实现了纠斜和稳斜功能,同时释放了钻压,提高了机械钻速。介绍了旋转推靠式自动垂直钻井工具的结构组成、工作原理、技术特点和应用效果等。从钻柱设计和钻井参数设计两方面进行了应用研究,最后对比国外同类产品在国内的应用情况并进行了应用分析,找出差距并提出改进措施。

摘要：针对石油行业井下自动垂直钻井系统三相钻杆式发电机电压输出范围较大的问题,给出了一种优化垂钻系统电源模块的设计方法,使电源模块既能适应较宽的电压输入范围,又能基本满足井下高温环境工作要求。

摘要：在了解国内外自动垂直钻井技术的发展及应用概况的情况下,根据自动垂直钻井技术的要求和特点,分析了自动垂直钻井工具的结构及其导向原理,并设计了一种自动垂直钻井控制系统。

摘要：为解决自动防斜垂直钻井系统在井下纠斜时纠斜方位难以准确控制的问题,开展了垂直钻井系统井下纠斜力连续控制的研究。在不改变钻具组合、元件和参数的前提下,建立了钻具导向纠斜机构机电液系统的动力学模型,推导出控制元件二位二通电磁阀在钻杆一个旋转周期内的通断时间与机构输出纠斜力的幅值及钻杆转速之间的函数关系;根据钻杆转速确定脉宽周期T,再根据目标纠斜力计算出电磁阀的断电持续时间Δt,在脉宽周期T内让电磁阀断电Δt,即可使纠斜机构输出预期的纠斜力。结果表明,试验模拟钻杆转速为65r/min,在1个脉宽周期内对电磁阀分别断电50,60或70ms时,液压缸目标控制压力(即纠斜力)分别稳定在7.0,5.0和3.5 MPa左右。研究结果表明,采用脉宽调制控制方法调节自动垂直钻具的井下纠斜力,能将纠斜力控制在稳定的目标值。

摘要：自动垂直钻井工具工作于深井超常环境压力下,其核心部件液控导向纠斜机构是否能直接可靠地在井下提取纠斜所需的动力是微型液压动力系统产生主动纠斜力、正常工作的保证。结合AMESim对微型液压动力系统的仿真数据,借助ADAMS对纠斜动力提取机构进行仿真分析,对导向套与钻杆之间是否保持相对转动以产生驱动液控导向纠斜机构工作的动力问题进行了深入探讨。并通过实测自动垂直钻具原理样机的导向套与钻杆的扭矩,对ADAMS仿真分析及结果进行了验证。仿真和实验表明,在深井实钻这一工况下,导向套和钻杆之间可以保持相对转速,液控导向纠斜装置正常工作的能量供给可靠,纠斜机构微型液压动力系统工作正常。