本书对井下控制工程学进行了系统介绍，涵盖了理论基础、技术基础、产品开发、实验室建设和实验方法4 个部分，具有较强的创新性和应用性。本书共分7 章，主要内容包括井下系统动力学模型与求解、可控信号分析、井下控制机构与系统设计、井下信息的随钻测量与传输等，还举例阐释了几种井下系统，并对井下控制工程实验设施与实验方法进行了详细介绍。
1 绪论
1.1 井下控制工程学的性质、目的和任务
1.2 井下控制工程学的基本问题与学科框架
1.3 井下控制工程学产生的背景与发展过程
1.4 井下控制工程学的提出
1.5 井下控制工程学的主要研究内容
1.6 主要研究进展和技术发展趋势
参考文献
2 井下系统动力学模型与求解
2.1 井下系统动力学的补充假设和边界条件处理
2.2 钻柱系统动力学建模
2.3 钻井液系统动力学建模
2.4 钻井液和钻柱耦合的系统动力学方程
2.5 井下系统动力学模型的应用研究
2.6 小结
参考文献
3 井下控制系统与可控信号
3.1 控制工程的基础知识
3.2 井下控制系统的构成与几个特殊概念
3.3 井下控制信号与典型控制信号分析
3.4 井眼轨道自动控制系统设计的几个基本问题
3.5 井下控制系统的井下控制器与控制方法的初步研究
3.6 井眼轨道遥控系统简述
3.7 井下控制系统设计案例
参考文献
4 井下控制机构与系统设计
4.1 井下控制系统和机构设计方法概述
4.2 排量控制机构设计
4.3 液动跟随机构
4.4 正压差信号控制机构
4.5 反压差信号接收控制机构
4.6 重力信号控制机构研究
4.7 投球机构
4.8 时间—排量信号联合控制机构
4.9 位移或转动信号控制机构
4.10 井下控制机构库
4.10.1 机构库构建思想
4.10.2 机构库雏形
4.11 井下控制系统和机构的设计举例
4.11.1 井下控制系统设计方法
4.11.2 等直径钻井的扩眼器设计
4.11.3 中空螺杆钻具的稳流阀设计
4.11.4 井下液控组合阀
4.11.5 自动井斜角控制器设计
参考文献
5 井下信息随钻测量与传输
5.1 井下地质参数的随钻测量
5.2 井下几何参数的随钻测量
5.3 井下工艺参数的随钻测量
5.4 钻井液压力脉冲信号的传输特性
5.5 电磁波信道的信号传输
5.6 声波信道传输特性
5.7 连续波井下信息随钻高速上传技术
5.8 提高井下信息传输速率的信号调制方法
5.9 提高信息传输质量效率的技术方法及其工程实现
参考文献
6 典型井下控制系统及应用
6.1 CGMWD 正脉冲无线随钻测量系统
6.2 CGDS 近钻头地质导向钻井系统
6.3 AADDS 自动垂直钻井系统
6.4 DRPWD 环空压力测量系统
6.5 DREMWD 电磁波无线随钻测量系统
6.6 遥控型正排量可变径稳定器
6.7 遥控分采技术与分采控制器
6.8 空气螺杆钻具与限速阀
参考文献
7 井下控制工程实验设施与实验方法
7.1 井下控制工程实验室的主要仪器及设备
7.2 近钻头电阻率测量数学模型的验证
7.3 近钻头电阻率测量系统室内试验
7.4 无线短传通道基础研究实验
7.5 PWD 地面测试标定实验
7.6 电磁波电阻率测量室内模拟实验
7.7 导向液压系统模拟实验
7.8 井斜角静动态测量的理论与实验
7.8.3 小结
7.9 声波沿钻柱传输的实验
7.10 近钻头振动测量实验
7.11 短风洞和长风洞建造与连续波脉冲发生器实验
参考文献
附录1 BHA 静态小挠度分析的纵横弯曲法简介
附录2 近钻头地质导向钻井技术
附录3 多体系统动力学基本理论
附录4 接触模型与接触力计算
附录5 自主开发的井下控制工具和系统性能与参数
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