投球控制机构的分析与研究.pdfVIP

石 油 机 械 2015年 第43卷 第5期 CHINA PETR0LEUM MACHINERY ．一钻井技术与装备 投球控制机构的分析与研究 苏义脑 林雅玲 滕鑫淼 (1．中国石油集团钻井3-程技术研究院 2．中国石油勘探开发研究院) 摘要：投球控制机构是一种特殊的变过流面积控制机构，广泛应用于井下控制工具中，但 目 前很少有专门针对投球控制机构的研究。投球控制机构可分为单次投球剪钉机构和多次投球弹簧 机构，分别对这2种机构的结构与工作原理进行 了分析；对小球的落体运动以及小球对球座的冲 击力等问题进行了研究；对机构进行 了动力学分析，建立了系统传递函数，研究了机构的控制特 性，指出对于投球机构控制系统，若要提高系统的稳定性，应提高阻尼系数，或降低弹簧刚度和 活塞机构质量；若要提高系统的快速性，应提高弹簧刚度或降低活塞机构质量。为保证系统的稳 定性和快速性，需在实际工程设计中，找二者的平衡点。研究内容对井下控制工具中投球控制机 构 的设计具有指导意义。 关键词：投球控制机构；过流面积；落体运动；冲击力；控制特性 中图分类号：TE21 文献标识码 ：A doi：10．16082／j．cnki．issn．1001—4578．2015．05．001 Research onBallDroppingControlM echanism SuYinao LinYaling TengXinmiao (1．CNPCDrillingResearchInstitute；2．PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExplorationDevelopmerit) Abstract：Balldroppingcontrolmechanism isaspecialvariableflow areacontrolmechanism whichiswidely used indownholetools．Butfewresearchontheballcontrolmechanism hasbeenconducted．Theballdroppingcon— trolmechanism canbedivided intotwokinds：singleballdrop shearmechanism andmultipleballdrop spring mechanism．Structureandworkingprincipleofthetwokindsofmechanism areanalyzed．Failingmotionanditsim。 pactforceontheballseatarestudied．System transferfunctionisestablishedbasedondynamicanalysis．Studieson thecontrolcharacteristicsofmechanismsshow that，toenhancethestabilityofthesystem，thedampingcoefficient shouldbeimprovedorthespringrateandpistonmechanism qualitybelowered．Toreducethesystem’sresponse time，thespringrateandpistonmechanism qualityshouldbeincreased．Toachieveabetterstabilityandshorterre— sponsetimeofthesystem，optimization shouldbe conducted in theactualengineering design to find thebal- ance．Theresearchcouldprovidevaluableguidanceforthedesignofballdroppingcontrolmechanism ofdownhole tools． Keywords：balldroppingcontrolmechanism；flow area；fallingb