全旋转推靠式自动垂直钻井工具悬架机构设计

自动垂直钻井工具的振动会使得工具的测量精度大大降低，工具本身也易产生疲劳强度降低、联结失效，使工具寿命降低、影响钻井的精度，并最终会影响井身质量。设计了一种用于全旋转推靠式自动垂直钻井工具的全密封悬架机构，其主要作用是连接稳定平台和外壳。同时采用动力吸振的原理设计减震机构，降低机构振幅，有效抑制振动向稳定平台传递，降低电子仓电子元件所受到的振动，提高传感器的测量精度和控制系统的控制精度，进而提高井身垂直度。所设计的悬架机构与传统的悬架机构相比较拥有更好的减振效果，并且消除了工具零件在装配时所存在的轴向间隙。采用ANSYS/Workbench对工具控制轴的强度校核结果表明：该机构控制轴所受到的轴向最大应力为140.41 MPa，满足强度要求。     

五缸单作用钻井泵冲程与冲次合理匹配

针对目前钻井泵存在质量大、排量小、易损件寿命低等问题，考虑冲程和冲次对其影响大，提出对钻井泵进行冲程与冲次合理匹配的标准方案。首先在分析五缸单作用钻井泵冲程S与冲次n对泵的活塞运动和性能参数影响的基础上，查阅国内现有数据和资料，绘制出已有五缸泵n-S型谱图，其次由型谱图的限制线确定五缸泵活塞速度nS和最大瞬时加速度n2S最大值，nS≤36,n2S≤5 000。最后讨论影响五缸泵冲程S和冲次n的因素以及泵排量的调节和正确使用五缸泵，本着“适当增加冲程，合理降低冲次”方法，提出五缸泵冲程S和冲次n的修订建议。此方法在现有泵的尺寸不变、结构保持的前提下，冲程S大的中速泵nS和冲程S小的高速泵n2S值显著降低，符合限制线规定。     

自动垂直钻井工具控制轴阻力矩影响因素分析

自动垂直钻井工具的钻井精度与其控制轴上的力矩平衡程度有关，为提高自动垂直钻井工具控制轴上的力矩平衡程度，研究了在下涡轮发电机产生的电磁力矩克服上涡轮发电机产生的电磁力矩驱动控制轴旋转的工作形式下，自动垂直钻井工具控制轴上阻力矩的影响因素。基于理论分析，建立了包括轴承摩擦力矩、盘阀摩擦力矩、电子仓表面粘滞摩擦力矩，上涡轮发电机产生的电磁力矩的控制轴阻力矩分析模型，在此基础上分析了井斜角、稳定平台与工具外壳的相对转速，工具内外钻井液压差对控制轴阻力矩的影响规律。分析结果表明，控制轴上主要阻力矩是轴承和盘阀产生的摩擦力矩；稳定平台与工具外壳的相对转速和工具内外钻井液压差对控制轴阻力矩的影响显著。研究结果可为自动垂直钻井工具稳定平台的结构设计和控制提供理论依据。