捷联式自动垂直钻井系统稳定平台模态分析

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1、2O13正第42卷石油矿场机械第7期第1页0ILFIELDEQUIPMENT2O13，42(7)：1～3Oo文章编号：1001．3482(2O13)07—0001-03捷联式自动垂直钻井系统稳定平台模态分析陈威。，谢慧(1．中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580；2．胜利油田钻井工艺研究院，山东东营257017)摘要：稳定平台是捷联式自动垂直钻井系统的核心。捷联式自动垂直钻井系统直接安装于钻头上方，钻头和钻柱的动态振动对稳定平台的正常工作与动力学性能有很大的影响。采用有限元仿真方法，根据稳定平台的安装特点及实际结构，建立振动分析

2、的有限元仿真模型，对稳定平台的振动模态进行了分析；对现有结构设计进行合理评价，为设计优化提供理论依据。关键词：自动垂直钻井系统；稳定平台；振动模态；有限元分析中图分类号：TE921．2文献标识码：AModalAnalysisforStrap’downPlatformofAutomaticVerticalDrillingSystemCHENWei一，XIEHui(1．CollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China；2．Drilling

3、TechnologyResearchInstitute，ShengliOilfield，Dongying257017，China)Abstract：Thestrap—downplatformisthecoreoftheautomaticverticaldrillingsystem，whichismountedstraightlyonthebit．Thedynamicvibrationofthebitanddrillingstringpassdirectlytotheplatform，whichcausesgreatinfluencetothedyna

4、micbehavioroftheplatform．AsimulationisestablishedbybuildingaFEAmodelofthestrap——downplatformaccordingtotherealinstalla—tionandstructure，andmodalcalculationfollows．Bysuchanalysis，thestructuredesigncanbecorrectlyevaluated；alsotheoptimizationmayhaveenoughtheoreticsupports．Keywords

5、：automaticverticaldrillingsystem；strap—downplatform；vibrationmodal；FEA井斜问题是油气钻井生产中一个非常重要的实防斜钻直技术难题。BakerHughes公司Verti—际问题，特别是高陡构造条件下的突出井斜问题。Trak系统将测量及控制单元安装在一个与井壁接自动垂直钻井是一种能实时防斜、主动纠斜、提高钻触的不旋转外套上，通过调整不旋转外套中心的钻井速度的钻井技术。该技术最早由德国大陆超深井柱偏移对井斜进行控制；Schlumberger公司Pow—科学钻探计划提出[1；此后，Baker

6、Hughes公司和erV系统安装在钻柱中，通过轴承与钻柱隔离的稳Schlumberger公司分别形成了商用的自动垂直钻定平台对动态推靠系统进行控制，从而对井斜进行井系统及工具l2_6】，用于解决高陡构造和复杂地层的控制。收稿日期：2012—12-31基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2009AA093501；2005AA602260)作者简介：陈威(1980一)，男，安徽固镇人，博士研究生，主要从事井下测控系统研究，E—mail：xiangxinchen@126．corn。石油矿场机械2013年7月控制短节和伺服短节等部件主要通过螺纹等

7、结构装l结构特点配在一起，然后在两端用扶正环将此装配结构固定捷联式垂直钻井系统结构主要包括捷联式稳定在稳定平台上，其下端与连接钻头的部件相接触，可平台和推靠系统2大部分，系统采用动态推靠方式视为轴向固定，上部通过弹簧系统来进行轴向压紧。实现钻进过程中的主动防斜、纠斜。其中，稳定平台因此，可将其简化为一端固支、一端简支的梁结构，是系统的核心，主要由基于旋转基座的测控短节、电在下端支撑环处将所有自由度固定，上端支撑环处源短节、伺服短节组成。在稳定平台的控制下，其内将z、Y方向的自由度固定，并考虑自身重力以及下部伺服短节驱动推靠系统中的盘阀对过流的钻井液部

8、钻头结构传递过来的载荷。应用ANSYS软件实进行控制，利用活塞驱动推靠系统推靠井壁，产生具体建模，结合有限单