[发明专利]钻孔系统

权利要求书

1.一种在地层中钻孔的系统，包括：

第1副系统(I)，包括伸入钻孔中的钻柱；以及

第2副系统(II)，包括驱动系统，该驱动系统使钻柱绕其纵轴线旋转，上述副系统(I，II)中的每一个具有旋转共振频率，其中上述第2副系统(II)中的旋转共振频率低于第1副系统(I)的旋转共振频率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于上述第2副系统(II)的旋转共振频率比第1副系统(I)的旋转共振频率的一半高。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于上述第2副系统(II)的旋转共振频率使得孔底钻具(5)的选定的阈旋转速度为最小值，在该阈速度之下，孔底钻具(5)产生粘附滑动式振动。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于上述钻具包括多个旋振模式，每种模式具有具有孔底钻具(5)的相应阈旋转速度，在该阈速度之下，孔底钻具(5)产生粘附滑动式振动，另外上述选定的阈旋转速度为与上述模式相对应的阈旋转速度中的最大值。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

参数 β = Cf / 2 ( Kf · J 1 ) ]]>在0.5～1.1的范围内，其中：

C_f＝2√(K₂·J₃)

K_f＝K₂·J₃/J₁

K₂＝钻柱(3)的扭转弹簧常数

J₁＝钻柱(3)的孔底钻具(BHA)(5)的惯性矩，

J₃＝第2副系统的转台(14)的惯性矩。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于如果按照上述方式定义的参数μ＝J₁/J₃在0.0～0.2的范围内，则参数β在0.5～0.8的范围内。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于如果按照上述方式定义的参数μ＝J₁/J₃在0.2～0.4的范围内，则参数β在0.7～1.1的范围内。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

参数适合按照下述方式引入无尺寸的参数：

ν＝√(K_f·J₁/K₂·J₃)在0.5～1.1的范围内，其中：

K_f＝K₂·J₃/J₁

K₂＝钻柱(3)的扭转弹簧常数

J₁＝钻柱(3)的孔底钻具(BHA)(5)的惯性矩，

J₃＝第2副系统的转台(14)的惯性矩。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于如果按照上述方式定义的参数μ＝J₁/J₃在0.0～0.2的范围内，则参数ν在0.7～1.1的范围内。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于如果按照上述方式定义的参数μ＝J₁/J₃在0.2～0.4的范围内，则参数ν在0.5～0.8的范围内。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于上述驱动系统包括电控装置，该装置对钻柱的旋转进行控制，上述第2副系统(II)的旋转共振频率是通过电控装置控制的。