套管内实现钻管超短半径转向,可以解决径向井大直径扩孔困难的难题。钻进使用的钻管Φ14mm,转向半径小于100mm,在助推液缸中实施送进时很容易发生屈曲现象导致送进失败。针对这个问题,本课题研究了钻管在固定状态和送进状态下的屈曲行为,研究了钻管长度和不同助推液缸内径对钻管的正弦屈曲、螺旋屈曲以及锁死现象的影响,分别确定正弦屈曲和螺旋屈曲临界载荷及钻管锁死压力,寻求适当的助推液缸内径范围,保证对钻管进行扶正的同时能够提供足够的推动力,顺利送进钻管,为相关配套工艺的设计做好准备。采用室内屈曲实验和ANSYS有限元分析对固定钻管的屈曲行为和钻管的送进屈曲过程进行了研究。通过室内固定钻管屈曲实验,研究钻管屈曲变化情况,实验表明正弦屈曲阶段钻管变形为空间性变形,验证了钻管屈曲存在准螺旋屈曲阶段,定义了螺旋屈曲临界载荷及钻管锁死压力。实验发现,助推液缸内径对钻管屈曲行为有较大影响,钻管变形及其与液缸之间的摩擦力起主导作用;液缸内径较小时,钻管锁死压力较高且扶正效果较好。钻管送进实验表明,转向器的超短半径转向段加速钻管弯曲,钻管变形及滑道阻力对钻管屈曲行为起主导作用,在不产生大变形的情况下,滑道阻力及摩擦力小于钻管锁死压力时,钻管能够通过转向器。使用ANSYS软件对钻管屈曲行为及送进过程进行数值模拟。对钻管正弦屈曲过程进行三维建模,模拟结果显示,对考虑重力并带有初始缺陷的钻管进行正弦屈曲研究时,非线性屈曲分析更为合理,其正弦屈曲变形及临界载荷求解与实验数据非常接近,证明模型的合理性。对固定钻管屈曲行为进行三维建模,模型为等螺距变化,存在相对理想化,求解偏大,与实验对比误差在15%范围内;螺旋屈曲临界载荷随液缸内径和钻管长度的增加呈指数下降;液缸内径一定,锁死压力有最大值,存在最佳钻管长度有较大的锁死压力和位移;钻管长度一定,液缸内径增加钻管空间变形增大,锁死压力有最大值,存在最佳液缸内径满足钻管有较大的锁死压力和位移;钻管较长时,选取液缸内径范围25mm~35mm为合理送进范围,并进行三维模拟。对长钻管送进过程进行模拟发现,助推液缸内径范围为26mm~32mm时较为合理,钻管能够实施送进;钻管进入转向段后开始产生固定钻管屈曲行为,穿出转向器后推动力保持不变;助推液缸内径越大,钻管穿过转向器的最大推动力与变形都大幅度增加,内径过大时钻管无法穿出转向器。