2023·4第卷总第期5459第期44一种小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具结构设计*孙东鑫，王科强，贾超，徐浩东，朱旭辉西安石油大学机械工程学院摘要｜为盘活老井，降低成本，开窗侧钻成为挖掘老井剩余油藏的一种有效技术手段。进行一种小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具结构设计，用于老井开窗侧钻。首先，根据公理设计理论完成小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具的功能需求分析及设计参数映射；其次，基于功能需求分析及设计参数映射，完成地质导向工具的结构设计；最后，应用有限元分析软件，对设计的地质导向工具进行有限元强度分析。结果表明：该地质导向工具实现了有限空间下的结构设计及布局优化；在实际工况条件下，其最大等效应力小于无磁钻铤的屈服强度，结构满足强度要求。基于公理设计的研究方法可为石油行业地质导向工具的结构设计提供有益参考。关键词：小尺寸；地质导向工具；公理设计；结构设计；有限元分析*基金项目：西安石油大学研究生创新计划（YCS22213117）作者简介：孙东鑫（1992—），女，山东日照人，硕士，研究方向：机械结构设计与性能优化。随着常规油气资源日益减少，老油井衰竭，剩余油藏勘探开发越来越受到重视[1]。为盘活老井，降低成本，应用小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具进行开窗侧钻成为挖掘老井剩余油藏的一种有效技术手段[2]。为使地质导向工具的研制过程更具科学化和标准化，加强地质导向工具的设计水平，本文提出一种基于公理设计理论[3]的小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具的结构设计方法。该方法运用公理设计理论中的功能分解和独立化设计思想进行模块化分解和模块建模工作，有利于小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具整个设计过程的优化。针对工程实际问题，本文开展了一种小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具的结构设计。首先，根据公理设计理论，完成小尺寸近钻头方位伽马地质导向工具的功能需求分析及设计参数映射；其次，基于功能需求分析及设计参数映射，完成该地质导向工具的整体结构设计和近钻头参数测量传输短节的重点局部设计；最后，运用有限元分析软件，对设计的地质导向工具进行有限元强度分析，验证其结构强度是否满足工程实际需求。1基于公理设计的功能需求分解及设计参数映射1.1公理设计理论公理设计理论是NamP.Suh教授总结和归纳出的关于设计的基本公理和原则，诞生于其1990年出版的专著《设计原理》。公理设计[4]由4个区域构成：用户域、功能95设计·计算DesignandCalculation2023·4域、...
