[发明专利]用于井下工具的减振器

说明书

一种用于保护井下工具中的敏感电子器件免受机械冲击和振动的设备。该设备包括截锥形套筒，该截锥形套筒被构造成布置在井下工具和另一井下部件之间，机械冲击可通过该另一井下部件传递到井下工具。机械冲击可能造成井下工具上的轴向、径向和/或旋转应力。该截锥形套筒布置在由配接插头和配接插座构成的互连对的一部分上。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年4月30日提交的美国临时专利申请No.61/986,871的优先权，出于所有目的，该美国临时专利申请的全部内容在此通过引用的方式并入。

技术领域

本公开涉及与地层中的旋转凿钻相关的井下工具领域，尤其涉及减小由于机械冲击和振动而造成的损伤和磨损。

背景技术

在地层中旋转凿钻用于形成井孔，从而获得地层中的物质，例如碳氢化合物。旋转凿钻涉及布置在从地表延伸的钻柱的凿钻端上的钻头。钻柱由一系列管状物构成，所述管状物被构造成允许流体在地表和地层之间流动。在钻头上方并靠近钻头的可以是用于随钻测量(measurement-while-drilling)的地层工具和/或井孔测量工具。多种工具可以组合在一起作为底孔组件(bottom hole assembly)。

在钻头旋转期间，底孔组件中的井下工具可能受到振动和机械冲击，该振动和机械冲击能够损坏测量工具、沿着钻柱的通信、或者井下工具及其它井下部件之间的连接。所述工具中的电子和机械装置可能对机械冲击和振动特别敏感。对井下工具的电子器件的损害可能降低工具的可靠性及寿命。由于在凿钻可以恢复之前的凿钻操作的停滞和工具的修理，所述工具的故障可能导致昂贵的停机时间。为了减小损害并因此减小由于机械冲击和振动而造成的故障，可以通过一个或多个冲击吸收装置(通常称为减振器)将所述工具与机械冲击隔离。

减振器通常是被构造成减小由于机械冲击和振动引起的应力所造成的工具损伤和磨损的部件。常规的减振器通过减振器材料的可压缩性来减小从钻头的方向沿着钻柱的纵向轴线传递的机械冲击。常规的减振器可以是弹簧或弹性体环，该弹簧或弹性体环在其被暴露于机械冲击时纵向压缩。该减振器的冲击吸收能力通常取决于减振材料的厚度和类型。因此，减振器通常布置在井下工具的最有可能产生机械冲击的一侧。

对于减小对井下工具的机械冲击的耐久的减振器，存在着需求。对于提供保护免于径向和/或旋转方向及纵向方向上的冲击的减振器，存在着需求。对于沿井下工具的不同自由度提供不同程度的保护的减振器，也存在着需求。

发明内容

在多个方面，本公开涉及与地层中的旋转凿钻相关的井下工具。具体地，本公开涉及减小由于机械冲击和振动而造成的损伤和磨损。

一个实施例包括一种用于减小井下工具中的机械冲击和振动的设备，该井下工具被构造成布置在井孔中，所述设备包括：截锥形套筒，所述截锥形套筒被构造成布置在井下工具和另一井下部件之间，其中，该井下工具和井下部件被构造成彼此配接，并且其中，截锥形套筒包括机械冲击吸收材料。该井下部件和井下工具中的一个可以具有截锥形配接插头，所述截锥形配接插头具有被构造成接收截锥形套筒的外表面，并且该井下部件和井下工具中的另一个可以具有插座，所述插座被构造成接收配接插头。所述表面可以是基本光滑的或具有径向波纹。该井下部件可以包括以下项中的一个：另一井下工具和扶正器(centralizer)。

所述机械冲击吸收材料可以包括弹性体材料。弹性体材料可以具有约10A至约60A之间的硬度值。在一些方面，弹性体材料具有约20A和约40A之间的硬度值。在一些方面，弹性体材料具有高于260℃的变形点。在一些方面，弹性体材料在约-50℃到约175℃的温度范围内保持其硬度值。弹性体材料可以包括硅。

机械冲击吸收材料可以包括波状金属。该金属可以具有相对于截锥形套筒的轴线的径向波纹或纵向波纹。截锥形配接插头可以由与波状金属相同的金属制成。机械冲击吸收材料被选择为在约-50℃到约175℃的温度范围内保持其特性。