随着页岩气高效开发需求的不断提升，超长水平井已成为提高单井产量、降低开发成本的重要技术手段。然而，随着水平段长度持续增加，钻柱摩擦阻力、扭转阻力及托压效应显著增强，导致钻压加载困难、工具面角波动加剧，井眼轨迹控制难度大幅提升。传统滑动导向钻井方式难以满足超长水平井高精度轨迹控制需求，而现有钻柱动力学模型对钻井机器人作用机理、井眼轨迹影响及钻压-钻速耦合关系考虑不足，难以准确反映复杂钻井工况。基于此，成都理工大学赵建国副研究员构建了融合钻井机器人动态控制与钻柱有限元动力学的联合分析模型，系统研究钻井参数调控规律及井眼轨迹控制方法，为超长水平井智能钻井及轨迹控制提供理论依据和技术支撑。相关研究认识刊登在《石油学报》第47卷第8期。

（1）建立了融合井眼轨迹、钻井液流压特性、钻压-钻速耦合关系及钻井机器人牵引力动态控制机制的钻柱有限元动力学模型，提出钻井机器人牵引力动态控制模型与钻柱系统联合求解方法，实现了钻井机器人作用下钻柱动力学特性的分析。

（2）揭示了钻柱反扭矩及反扭角的形成与传递机理，分析了钻井机器人牵引力和牵引速度对反扭角的影响规律，提出了基于钻井机器人的反扭角定值加载控制方法，为钻压加载与工具面稳定控制提供了新的理论方法。

（3）阐明了牵引速度周期性调控对钻压、钻速及工具面角动态响应的影响规律，形成了钻压-钻速-工具面角波动范围及周期调控方法，建立了基于钻井机器人的井眼轨迹控制策略，为超长水平井智能轨迹控制和钻井参数调节提供了技术支撑。

论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202608010