[发明专利]用于对钻柱中的振动进行阻尼的设备和方法

权利要求书

1.一种用于对钻柱中的扭转振动进行阻尼的方法，所述钻柱具有用于穿过地层钻出钻孔的钻头，所述方法包括以下步骤：

a）沿第一旋转方向向所述钻柱施加扭矩，以使所述钻柱沿所述第一旋转方向旋转，从而所述钻头在所述地层中钻出所述钻孔；

b）感测指示在所述钻柱中存在扭转振动的参数的数值；

c）将所述参数的所述数值与第一阈值进行比较；

d）当所述参数的所述数值超过所述第一阈值时，向所述钻柱施加反向扭矩，其中，所述反向扭矩在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上作用，以对所述扭转振动进行阻尼。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将足以对所述钻柱的所述扭转振动进行阻尼的摩擦阻力强加到所述钻柱在所述第一旋转方向的旋转来向所述钻柱施加所述反向扭矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，强加所述摩擦阻力的步骤包括：使从所述钻柱径向向外延伸的至少一个构件将足以对所述钻柱的所述扭转振动进行阻尼的第一力施加在所述钻孔的壁上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述构件径向向外延伸但并不向所述钻孔壁施加足够的力来明显地抵抗所述钻柱沿所述第一旋转方向的旋转的情况下，所述钻柱被运行持续第一时段，并且其中，强加所述摩擦阻力的步骤包括：使先前在所述第一时段期间延伸的所述构件随后在所述钻孔壁上施加所述第一力。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述构件通过绕枢轴旋转而从所述钻柱径向向外延伸。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，使所述构件径向向外延伸的步骤包括：克服径向向内偏压所述构件的弹簧力。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述构件将所述第一力施加到所述钻孔壁上之后，所述钻柱继续沿所述第一旋转方向旋转，其中，在所述钻柱沿所述第一旋转方向旋转时，在将所述第一力强加在所述钻孔的所述壁上的同时，通过围绕所述钻孔的所述壁拖动所述构件而施加所述摩擦阻力。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述钻孔壁上施加第一力的步骤包括：响应于感测到的所述参数的所述数值，改变施加到所述钻孔壁上的所述第一力的大小。

9.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：使钻探泥浆流动通过所述钻柱，并且其中，所述钻探泥浆的压力产生第二力，所述第二力导致所述构件在所述钻孔壁上施加所述第一力。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一力大致等于所述第二力。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，弹簧力径向向内偏压所述构件，并且其中，所述第一力大致等于所述第二力减去所述弹簧力。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，通过将所述钻探泥浆的至少一部分引导至活塞，所述钻探泥浆的压力产生所述第二力，所述第二力导致所述构件向所述钻孔壁施加所述第一力。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述活塞径向向外驱动所述构件。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述构件包括所述活塞。

15.根据权利要求3所述的方法，其中，所述构件具有相对于所述钻柱的缩回位置和延伸位置，并且所述方法还包括以下步骤：当指示扭转振动的所述参数的所述数值不超过所述第一阈值时，使所述构件从所述缩回位置朝所述延伸位置至少部分地向外延伸，由此缩短当所述参数超过所述第一阈值时使所述构件向所述钻孔壁施加所述第一力所需的时间。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述构件至少部分地延伸时，所述构件并未向所述钻孔壁施加足够的力来显著地对扭转振动进行阻尼。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述参数的所述数值不超过所述第一阈值时，所述构件延伸而足以轻微触碰所述钻孔壁。

18.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述钻柱沿所述第一旋转方向的旋转强加摩擦阻力的步骤包括：增加在所述钻柱内流动的流体的流动阻力，由此所述摩擦阻力为流体摩擦阻力。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述流体为磁流变流体，并且响应于所述参数超过所述第一阈值，通过产生作用在所述磁流变流体上的磁场来增加所述流动阻力。