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径向水平井技术是一种低成本、高效益的剩余油开采技术,目前在国外已被广泛应用,国内对径向水平井技术的研究还处于井下实验阶段。困扰径向水平井井下实验的主要问题是钻杆弯曲转向前进运动困难,水平井眼达不到设计的深度。针对这个问题,本课题致力于研究径向水平井钻杆弯曲转向的机理,以分析钻杆前进困难的原因,并指导滑道和施工工艺的设计。课题从实验研究、理论分析及有限元仿真三方面对钻杆弯曲转向的机理进行了研究。鉴于实验研究和理论分析的局限性,有限元仿真是采用的主要研究方法。通过对钻杆弯曲转向过程的有限元仿真,研究结果表明钻杆截面变形的大小,尽管相对于只受内压时要大许多倍,但总量仍在滑道允许范围内;钻杆所受阻力随滑道轨迹曲率的变化单调增加,阻力的大小受曲率变化大小及其在滑道中所处位置的影响;钻杆截面变形直径由于塑性因素变化具有累加性,在滑道内随曲率变化呈阶段性增加。通过对滑道设计参数的研究,研究结果表明滑道滚轮轮形可采用近似于钻杆截面外圆弧的形状;转向器滑道间隙的设计应在几何空间允许的情况下尽可能加大;减小滑道轨迹起始段的曲率可明显降低滑道阻力和截面变形的程度。通过对施工工艺参数的研究,研究结果表明钻井失败时钻杆阻力的增大不是因为升高工作压力所致,失败的可能原因一是钻杆与转向器滑道的接触状况变坏,滚动摩擦变成了滑动摩擦,阻力大增导致失败;另一可能原因是由于钻杆端部的复杂变形,使钻头水射流方向与钻杆的轴线方向不一致,导致钻杆与地层发生干涉而失败。