【摘 要】
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旋转导向钻井系统（rotary steerable system,RSS）已经大大提高了钻定向井的技术水平。国内目前已研制出静态推靠式RSS,正准备开展大规模现场试验和应用。现场实践表明,静态推靠式RSS的导向翼肋与井壁接触有可能导致井下复杂情况。目前,该问题在国内外一直未能提出行之有效的解决方法。为确保造斜率和井眼调控精度,防止导向工具的自锁和井壁的屈服破坏,必须对静态推靠式RSS的导向翼肋与井
【基金项目】
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国家“十三五”重大专项——旋转导向钻井系统研制（2016ZX05022-002,2016-2020）；
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旋转导向钻井系统（rotary steerable system,RSS）已经大大提高了钻定向井的技术水平。国内目前已研制出静态推靠式RSS,正准备开展大规模现场试验和应用。现场实践表明,静态推靠式RSS的导向翼肋与井壁接触有可能导致井下复杂情况。目前,该问题在国内外一直未能提出行之有效的解决方法。为确保造斜率和井眼调控精度,防止导向工具的自锁和井壁的屈服破坏,必须对静态推靠式RSS的导向翼肋与井壁接触问题进行研究,并最终实现导向翼肋结构的改进和钻井参数的优化。在了解现有导向翼肋结构及工作方式的基础上,采用有限元方法建立了静态推靠式RSS的导向翼肋与井壁的接触力学模型,并通过正交试验确定了井壁接触压力的主要影响因素及其影响程度,在此基础上进一步研究了井壁破坏的过程及各因素对井壁破坏的影响。通过以上分析,以避免井壁破坏为目的,分别从导向力调控方案和导向翼肋结构两方面提出了改进措施,并进行了验证。研究结果表明:（1）导向翼肋与井壁的接触压力主要与井壁弹性模量、推靠力和翼肋曲率半径3个因素有关,且随井壁弹性模量和推靠力的增大而增大,随翼肋曲率半径的增大而减小;（2）钻进软地层时导向翼肋将会逐渐吃入地层,减小井壁岩石强度、增大推靠力和减小导向翼肋曲率半径时,吃入速度会明显加快;（3）在不改变导向合力的前提下减小单个翼肋的推靠力,或将导向翼肋工作方式由斜推改为平推,可有效防止井壁的破坏和翼肋吃入地层。
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