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井下闭环旋转导向智能钻井技术是目前钻井技术发展的主流方向。本论文研究的电机-泵动力可控偏心器集微电子、信号处理、自动控制、液压传动等科学技术于一体,是实现井下闭环旋转导向智能钻井系统的智能导向钻井工具。它的研究和实施将解决业界问题,减少起下钻次数、缩短钻井周期、降低钻井成本、实现井眼轨迹的实时井下闭环控制,从而获得光滑连续的井眼轨迹并最终降低吨原油成本。
论文以国家“十五”863计划重大专项“可控(闭环)三维轨迹钻井技术”及国家自然科学基金项目“井下闭环旋转导向智能钻井系统控制理论研究”为背景,主要研究了电机-泵动力可控偏心器地面液压系统翼肋缸压的动态特性,以及用两种不同的控制方法维持翼肋缸压的可控性与可实现性。
首先介绍了可控偏心器及其机电-液压系统工作原理及系统组建,建立了地面液压系统数学模型并对系统稳态特性进行了分析;接下来进行了翼肋缸压力泄露试验研究;对用间歇方式控制电机维持翼肋缸压和控制电磁阀维持缸压进行了实验研究,验证了这两种方案的可行性,分析对比了两种控制方式的省电情况;通过计算给出翼肋自由伸出30mm所需的电能,为计算电池的参数提供了依据,为电机-泵动力可控偏心器的实现提供了探索性的研究。