[发明专利]用于钻进系统的振动单元

说明书

技术领域

本发明涉及钻进系统，特别地涉及井下(down-hole)振动单元。

背景技术

取芯钻进允许为多种目的获取来自不同深度的地下材料的样品。例如，钻取芯样(core sample)并检验所取得的芯有助于确定在给定的地层中存在或可能存在什么样的材料。例如，所取得的芯样能够表明石油、贵重金属和其他所期望的材料的存在。在一些情况下，芯样能用于确定材料和事件的地质年代。相应地，芯样能用于确定是否值得在给定区域中进一步勘探。

尽管存在多种收集芯样的方式，但是常常使用取芯管系统实现芯样获取。取芯管系统包括外管，外管具有固定至一端的取芯钻头。外管的相对端常常附着到钻柱，钻柱垂直延伸至往往位于地面上的钻机头。取芯管系统常常还包括位于外管内的内管。随着钻头切割地层，内管能够装满芯样。一旦切割出期望的量的芯样时，内管和芯样能够通过钻柱被提起并且在地表处被取出。

虽然这样的设置允许获取芯样，但是芯样偶尔会被卡住。例如，当使用取芯管系统获取含有疏松或块状的土的地层中的芯样时，芯样可能会卡住或被嵌在内管中。这样的卡住可能使得钻柱的负重实质上从外管转移至芯样和内管。这样的负重转移可能使得芯样破裂，这又会使得取芯钻进操作整体减慢或停止。即使钻进继续进行，钻头中芯样的顶部也会碾碎地层并致使地层的该部分永久性地不可恢复。因此，卡在内管中的芯样会减慢钻进进程并且降低钻进进程的总体生产率。

本文所要求保护的主题并不限于克服诸如上述那些缺陷的实施例或者仅在诸如上述那些环境下操作的实施例。相反，背景技术仅提供用于说明可以实施本文所述的一些实施例的一个示例性的技术领域。

发明内容

一种用于钻进系统的井下振动单元，包括：包括流体入口的壳体；以及多个偏重转子组件，所述偏重转子组件至少部分地置于所述壳体内并且与所述入口流体连通，所述偏重转子组件相对于中心轴线不平衡并且被设置成响应于引向本偏重转子组件的流体流(fluid flow)而旋转，以向所述壳体施加离心力。

取芯管振动单元可以包括壳体、流体驱动的振动机构、以及减振机构，所述壳体包括流体入口和流体出口，所述流体驱动的振动机构通过旋转各自关于中心轴线不平衡的多个转子在钻进方向上产生振动而在非钻进方向上不产生任何实质振动，所述减振机构在振动被传送至钻进系统中与所述振动机构连接的另一部分之前降低或者消除所述振动。

在下面的描述中将说明本发明的其他特征和优点，并且根据该描述可部分理解本发明的其他特征和优点，或者通过实施本发明可以认识到本发明的其他特征和优点。利用所附权利要求书中特别指出的装置和组合，可以认识到和获得本发明的特征和优点。从下面的描述和所附的权利要求书中能更加全面地理解本发明的这些以及其他特征，或者通过如下所述的本发明的实施，可以认识到本发明的这些以及其他优点。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述以及其他优点和特征，将参考附图中示出的本发明的特定实施例来更具体地描述本发明。应当理解，这些附图仅示出本发明的典型实施例，因此不应认为这些附图限定本发明的范围。下面利用附图更加具体、详细地描述和解释本发明，在附图中：

图1示出根据一个示例的振动单元及相关联的钻进系统；

图2A示出根据一个示例的井下组件；

图2B示出图2A所示的井下组件的分解图；

图3A示出根据一个示例的、不平衡转子在第一位置上的振动单元；

图3B示出不平衡转子在第二位置上的图3A所示的振动单元；

图3C示出不平衡转子在第三位置上的图3A至图3B所示的振动单元；

图3D示出不平衡转子在第四位置上的图3A至图3C所示的振动单元；

图4示出根据一个示例的振动单元的分解图。

附图示出振动单元的具体方面以及相关联的制造和使用这样的单元的方法。附图与下文中的描述一起示范并说明振动单元的原理以及这些相关联的方法的原理。为了清楚起见，在附图中可能放大了部件的厚度和结构。不同附图中相同的标号代表相似的但不一定完全相同的部件。

具体实施方式