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水平井和大位移井是在海滩、湖泊、稠油油藏及沙漠、海洋等复杂地面条件下进行勘探和开发的一种经济而有效的先进技术。采用目前在滑动模式下的导向技术钻大位移井存在许多问题,诸如在滑动导向钻进井段,不旋转的钻柱与井壁之间摩阻很大,极易造成井眼不规则,甚至出现卡钻事故,因此限制了大位移井的水平位移。为了增加水平位移,必须尽量缩短滑动钻进段的距离,最好的办法是完全摆脱滑动模式,采用在旋转模式下进行造斜的定向钻井技术。本文研究的井下闭环可控弯接头是近几年国外发展起来的新型智能旋转导向工具中的一种,目前国内还无相关文献报道。
可控弯接头是集微电子、信息处理、自动控制等学科于一体的新型智能导向工具。文中对弯接头的工作原理及设计结构做了详细介绍与说明,构建了其实验系统模型,主要对可控弯接头伺服平台的滚动稳定性能及定向功能进行了实验研究,实现了伺服平台的稳定控制,完成了对弯接头方位角的测量和控制。通过扰动情况下伺服系统的稳定和定向性能测试实验,得出系统具有较好的自身调整功能。此外,本文还阐述了偏心位移的形成和控制原理,对可控弯接头弯角的测量及控制进行了探究,为弯接头弯角控制的实现提供了理论参考。