随着油田勘探开发的进一步深入,在钻井过程中井斜给钻井工程带来一系列的危害,因此钻井过程中的防斜技术也越来越引起油田开发人员的重视。分析国内外防斜装置的研究,可以发现有很多种防斜装置,一些简单的防斜装置不大适合复杂地层,而自动垂直钻井技术为国外所垄断,使用费用高昂。针对这种情况本文提出新型的高压水射流防斜装置。针对目前在复杂深井和高陡地层中遇到的严重井斜和低效率等技术难题,提出了一种新型的防止井斜方法——高压水射流防斜。高压水射流防斜装置通过重力偏摆机构检测出井斜方位,并通过阀门机构把高压水射流引向井眼低边,高压射流在一部分旋转运动期间被开启,以便以此在一朝向所需路径的方向上冲蚀地层,借助阀门机构实现流体切换,在钻井过程中可以在方向上予以控制,实现防斜打直的目的。该装置运用了高压水射流技术,在钻井过程中防斜的同时,更高效率的破碎岩石和清洗井底,是一种新型的防斜装置。本文设计的高压水射流防斜装置,由两部分组成,重力偏摆定位系统和阀门系统部分。阀门系统又由两部分组成,电磁换向阀和滑阀机构。阀门部分的总体设计思路是用常压的钻井液流向去控制高压钻井液的流向。本文研究内容:利用Pro/E软件建立了简化的带有超高压喷嘴的PDC钻头三维几何模型及井眼井底的物理模型,采用标准k??紊流模型,模拟了静止情况下PDC钻头的井底流场情况,说明用高压水射流实现防止井斜是可以实现的。用Matlab中的Simulink对电磁换向阀数学模型进行了仿真,分析电磁阀的响应特性,证明了电磁换向阀控制常压射流的切换是稳定的、可靠的。最后用Pro/ENGINEER软件对装置零件及整体结构做出三维立体图形,在此基础上实现了装置的结构分析和运动仿真。该防斜装置的设计,对直井防斜以及高压射流导向技术的发展具有重要的指导意义。