指向式旋转导向钻具偏置心轴寿命与轴承失效研究

Point-the-bit Rotary Steering System has advantage of good well bore and no spiral bore hole and less affected by formation rigidness and hole enlargement and better drilling extend limit, so it becomes the development emphasis of the closed-loop Rotary Steering System at the present. According to the key problem of low life of bias axle and bearings on the Point-the-bit Rotary Steering System, the project research on theory analysis and numerical simulation and experiment, and optimize design of the structure and material selection and processing quality and thermal treatment demand, in order to improve the life of bias axle and bearings. It has important theory significance and engineering application value on the development of our own Point-the-bit Rotary Steering System, and it can provide technology support on Automatic Vertical Drilling and Directional Drilling. It can provide key technology reservation on development of our own Geosciences Pilot.

指向式旋转导向系统由于具有井身质量高，无螺旋井眼，受地层软硬程度以及井眼扩径等因素影响小、具有更好的钻进延伸极限等优点，已成为当今井下闭环高精度导向钻进技术发展的重点。本项目针对指向式旋转导向钻具偏置心轴和轴承寿命较低的关键问题，开展理论分析、数值模拟和试验研究，优化旋转心轴和连接轴承的尺寸结构、材料选取、加工精度等级、材料热处理要求等设计，以进一步提高旋转心轴和轴承的使用寿命，对推广应用自主研制的指向式旋转导向钻具和掌握旋转导向钻进尖端技术具有重要的理论研究意义和工程应用价值，为自动垂直钻井和部分定向钻井提供技术支撑，为后续研制具有我国自主知识产权的全监控旋转导向（地质导向）系统提供关键技术储备。

指向式旋转导向系统由于具有井身质量高，无螺旋井眼，受地层软硬程度以及井眼扩径等因素影响小、具有更好的钻进延伸极限等优点，已成为当今井下闭环高精度导向钻进技术发展的重点。本项目针对指向式旋转导向钻具偏置心轴和轴承寿命较低的关键问题，开展了偏置心轴和轴承力学理论分析、数值模拟，研建了旋转导向偏置心轴实验系统，开展了不同工况条件下的偏置心轴寿命与轴承失效试验研究，以进一步提高旋转心轴和轴承的使用寿命，研究结果表明可选用钛合金材料作为指向式旋转导向钻具偏置心轴材料，所创新设计的轴承位置与安装型式能够满足偏置使用寿命需求，可为指向式旋转导向钻具中的偏置旋转心轴和连接轴承的尺寸结构设计、材料选取、加工精度等级、材料热处理要求等提供理论依据和设计参考，对推广应用自主研制的指向式旋转导向钻具和掌握旋转导向钻进尖端技术具有重要的理论研究意义和工程应用价值，为自动垂直钻井和部分定向钻井提供技术支撑，为后续研制具有我国自主知识产权的全监控旋转导向（地质导向）系统提供关键技术储备。