[发明专利]无源诱发的受迫振动的钻岩系统

说明书

本发明涉及无源诱发的受迫振动的钻岩系统。一种井底组件，包括：钻头，其在与地层接合并旋转时能够操作用以振动；和悬挂接头，该悬挂接头包括用于连接到管柱的定子桶；用于连接到钻头的动子桶；在允许所述动子桶在延伸位置和退回位置之间的移动的情况下将所述动子桶在纵向上联接到所述定子桶的滑动接头；在这些位置处并在这些位置之间将所述动子桶连接到所述定子桶的扭转接头；和布置在所述定子桶和所述动子桶之间的一个或多个弹簧。所述悬挂接头相对于所述钻头被调整，用以：在BHA以第一角速度旋转时，衰减所述钻头的振动；以及当BHA以第二角速度旋转时，使得所述钻头的振动共振，由此将冲击能量施加给所述钻头。

技术领域

本公开总体涉及一种无源诱发的受迫振动的钻岩系统。

背景技术

美国专利No.7,591,327公开了一种用于钻凿钻孔的方法，该方法包括以下步骤：在井眼中部署附接到钻柱的钻头，该钻头具有轴向升降(jack)元件，该轴向升降元件具有超过钻头的工作面突出的远端；将升降元件的远端抵靠地层接合，使得在钻柱旋转时，该地层在升降元件上施加反作用力；并且在升降元件上施加与该反作用力相反的力，使得升降元件振动并将共振频率施加到地层中。

美国专利No.9,033,069公开了一种钻头和用于制造该钻头的方法，该钻头具有钻头体、从钻头体沿着径向延伸的至少一个刀片、布置在每一个刀片上的多个刀片切削元件、从钻头的纵向轴线向下并且沿着径向向外延伸的至少一个轴颈、可旋转地安装到每一个轴颈上的牙轮或辊盘，和布置在每一个牙轮或辊盘上的多个切削元件。

美国专利No.9,068,400公开了一种用于控制共振增强旋转钻的方法，该共振增强旋转钻包括旋转钻头和用于向旋转钻头施加轴向振荡性荷载的振荡器，该方法包括：控制共振增强旋转钻中的振荡器的频率(f)，由此频率(f)被维持在规定范围中，并且控制共振增强旋转钻中的振荡器的动态力，由此动态力被维持在规定范围中，其中通过监测代表被钻凿的材料的压缩强度的信号并根据被钻凿的材料的压缩强度的变化，使用闭环实时反馈机构来调节振荡器的频率和动态力，从而控制振荡器的频率和动态力。

美国专利No.6,234,728公开了一种用于穿透工具(诸如，钻头)在具有加工轴的机器上安装的安装附接装置，该安装附接装置包括设有用于联接到机器的装置的支撑件；设有用于固定工具的装置的工具架；用于相对于支撑件沿着轴向引导工具架的装置；用于使工具架和支撑件旋转联动的装置；和用于从支撑件悬挂工具架的、可弹性变形的悬挂装置，该悬挂装置允许由支撑件相对于工件的受控移位而引起的工具架的轴向平移和自持往复运动或振动轴向移动。

美国专利No.7,654,344公开了一种用于与旋转钻头一起钻凿的变矩器，该变矩器的意图在于：当扭矩超过预定值时，吸收冲击并引起钻头的轴向移动。为此目的，该变矩器由通过轴承元件连接起来的两个柱形柱部(string part)构成。柱部被以如此方式通过螺旋元件相互连接，即：使得该两个柱形柱部的相对旋转引起轴向移动，该轴向移动将钻头卸载。

美国专利申请公开No.2016/0053545公开了一种包括能够延伸到穿透地层的井眼中的钻柱的钻凿系统。地层呈现共振频率，并且钻头被联接到钻柱的远端。振动接头邻近钻头地设置在钻柱内，以在钻头处产生振动应力波，并且振动应力波呈现接近共振频率的振动频率。

美国专利申请公开No.2016/0053546公开了一种包括能够在井眼内延伸的钻柱和定位于钻柱的远端处的钻头的井底组件。振动接头沿着轴向邻近钻头地定位于钻柱中，并且包括向钻头施加振动的一个或多个振动性装置。

美国专利申请公开No.2016/0053547公开了一种包括钻头体和在选定位置处定位于钻头体上的一个或多个切刀的钻头。至少一个振动装置定位于钻头体上，以引起钻头体振动并且由此减轻粘滑。