石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,虽然旋转导向钻井工具可以控制井眼轨迹,但存在技术难度大、作业成本高等不足,采用变径稳定器可有效解决此类不足。本文设计了一种新型地面连续可控的KLX-216变径稳定器,解决了目前变径稳定器结构复杂、研发难度大和安全可靠性差等问题。首先,设计了KLX-216变径稳定器的总体结构。该变径稳定器的基本工作原理是通过地面操作者控制泵排量和在井筒中投入特定类型的电子标签,实现了在不起下钻具的工况下改变KLX-216变径稳定器的三种外径状态:即小径状态(184mm)、一级变径状态(200 mm)、二级变径状态(216 mm),进而获得不同的井下钻具组合(BHA)力学性能,从而达到连续控制井眼轨迹的目的。其次,设计了KLX-216变径稳定器的控制系统结构组成。控制系统由电子标签、电池组、阅读器、电机和凸轮机构等部件组成。不同类型的电子标签可以发射特定的无线电讯号,该讯号被位于变径稳定器内置的阅读器的接收天线接收,经过一系列的解调、解码和识别后,发出动作指令,控制相应电机的正反转,电机通过齿轮传动控制凸轮机构的正反转,进而控制销钉的伸缩,以此来限定心轴的位置,进而改变KLX-216变径稳定器的三种外径状态。最后,对KLX-216变径稳定器进行了总体设计,并且应用有限元方法分析了变径稳定器本体的强度和刚度、销钉的强度及本体的振动特性,为变径稳定器的可靠设计提供了依据。通过本文的研究,为钻井作业轨迹控制提供了一种新的解决方案,从而具有重要的工程现实意义。