專利名稱：衰減鉆柱振動的方法及設(shè)備的制作方法
衰減鉆柱振動的方法及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域本說明書總體地描述與通過地下地層鉆井相關(guān)的方法和設(shè)備。具體 地，本說明書描述通過衰減鉆柱振動改進(jìn)鉆井操作和延長鉆柱組合壽命的 原理。
背景技術(shù)：
眾所周知在鉆井操作過程中，鉆柱組合可能遭受潛在的毀壞性振動。 軸向振動(例如，跳鉆)、扭轉(zhuǎn)振動(例如，粘滑運動)、和橫向振動(例如，彎曲、旋轉(zhuǎn))是公知的可能損壞鉆柱組合的現(xiàn)象。參見1994年1月的 THE OILFIELD REVIEW, Schlumberger中Jardine S.， Malone， D.和Sheppard， M.,的"Putting a damper on drilling's bad vibrations,"。為了更好地理解、監(jiān)測 和控制這些潛在的毀壞性的鉆柱振動，已經(jīng)經(jīng)歷了多年的廣泛研究和設(shè) 計。參見1985年的Graham & Trotman中Rabia, H.，的"Oilwell drilling engineering principles and practice,"; 1990年的PROCEEDING65S ANNUALT ECH.C ONRS PE， New Orleans, SPE20447中Clayer, F.， Vandiver， J.K.禾卩Lee, H.Y.的"The effect of surface and downhole boundary conditions on the vibration of drillstrings,"; 2000年Lancaster University中的Tucker, R."\A^. 和Wang, C.的"An integrated model for drillstring dynamics,"; 1996年12月的 SPE DRILLINGAN D COMPLETIOND中Dykstra， M.W., Chen, D.C.， Warren， T.M.禾卩Azar， J.J.的"Drillstring component mass imbalance: A major source of downhole vibrations,"; 1999年的SPEIIADC 52835中Lesso W.G. Jr., Chau, M.T.禾口 Lesso, W.G. Sr.的"Quantibing bottomhole assembly tendency using jield directional drilling data and finite element model,"。井下監(jiān)控和地面控制技術(shù)已經(jīng)被提出用來處理上面所述的一些振動。 參見1988年的SPE 18049中Halsey G.W., Kyllingstad， A.和Kylling, A.的"Torque feedback used to cure slip-stick motion,"; 1991年的SPE 22537中 Alley, S.D.禾卩Sutherland, G.B.的 "The use of real-time downhole shock measurements to improve BHA component reliability,"; 1992年的SPE 24582 中Aldred, W.D.禾卩Sheppard, M,C:的"Drillstring vibrations: A new generation mechanism and control strategies,"; SPEIIADC 79888中Chen, D. C-K.， Smith: M，禾口 Lapierre， S.，的"Integrated drilling dynamics system closes the model-measure-optimize loop in real time，"。然而，已經(jīng)明確的是振動的原 位減震將對限制鉆柱受到的振動引起的毀壞程度有更大的影響。相應(yīng)地，有些人已經(jīng)提出原位減震技術(shù)，雖然每個都有其局限性。APS 技術(shù)建議使用隔離式接頭(isolation sub)，所述隔離式接頭包括具有模制 到螺紋腔中的兩個松開地帶螺紋圓柱件。帶螺紋圓柱件之間的橡膠用來衰 減鉆井產(chǎn)生的振動。然而，其中橡膠對溫度依賴的特性使得對于不同的鉆 井條件難于或者不可能得到可靠的性能。另外，鉆井操作共有的巨大扭矩 和軸向載荷必須傳遞通過橡膠減震材料，這是困難的。Cobem和Wassell 提出了一種改進(jìn)的接頭，在所述接頭中，填充鉆柱組合的兩個部件之間的 窄間隙的磁流變流體用作減震機(jī)構(gòu)。Cobern， M.E.和Wassell, M.E.的"鉆井 振動監(jiān)測和控制系統(tǒng)"，APS技術(shù)公司技術(shù)報告APS-DVMCS， 2004年。 流體的粘度由磁路控制，以調(diào)節(jié)在不同鉆井條件下的減震。然而，這種提 議是否有效還不清楚。本說明書旨在克服，或至少減少上述問題中的一個或多個的影響。發(fā)明內(nèi)容本公開解決上述描述需要或其它需要中的至少一些。具體地，本公開 描述在鉆井時衰減鉆柱組合的振動的多種方法和設(shè)備。在一個實施例中， 通過在合適的鉆井組合位置處引進(jìn)一個或多個減振組件衰減振動。例如， 減振組件可以插入預(yù)期振動能量最大的位置處。在一個實施例中，減振組 件包括一個或多個腔，所述一個或多個腔松散地填裝有諸如砂子或金屬粉 末的固體材料顆粒，所述固體材枓顆?？梢允侵T如鎢或類似重金屬粉末的 高密度材料。在一個實施例中，腔壁是粗糙的，和/或包括可以增強(qiáng)振動能 量到松散地填裝在腔內(nèi)的顆粒的傳遞的幾何特征。振動能量通過由鉆柱運 動引起的摩擦和顆粒-顆粒及顆粒-井壁的非彈性碰撞而被耗散。一個實施例提供了一種包括油田鉆柱減振組件的設(shè)備。油田鉆柱減振 組件包括芯軸。芯軸包括外表面和內(nèi)表面，且內(nèi)表面限定通過芯軸的通 道；在內(nèi)表面和外表面之間的環(huán)形腔；和填裝在環(huán)形腔內(nèi)的顆粒。在一個 實施例中，芯軸包括第一帶螺紋端部和第二帶螺紋端部，所述第一帶螺紋 端部和所述第二帶螺紋端部被構(gòu)造成用于插入相鄰鉆桿之間。在一個實施 例中，芯軸包括第一管和第二管，'所述第二管螺紋地連接到第一管，并至 少部分地設(shè)置在第一管的內(nèi)部。環(huán)形腔可以設(shè)置在第一管和第二管之間。 在本設(shè)備的一個實施例中，芯軸包括第一管和螺紋地連接到第一管并與第 一管同心的第二管，使得環(huán)形腔設(shè)置在第一管和第二管之間。
在一個實施例中，芯軸包括穩(wěn)定環(huán)，所述穩(wěn)定環(huán)被構(gòu)造成用于繞鉆柱 連接。在一個實施例中，穩(wěn)定環(huán)繞套環(huán)連接。穩(wěn)定環(huán)可以包括多個突出葉 片，并且葉片可以包括環(huán)形腔(每一個都填裝有顆粒)。
在一個實施例中，腔包括內(nèi)壁，所述內(nèi)壁具有增強(qiáng)振動能量從內(nèi)壁到 顆粒的傳遞的特征。在一個實施例中，內(nèi)壁特征包括螺旋形。在另一實施 例中，內(nèi)壁特征包括增加顆粒/井壁碰撞的多個溝槽和突出部。在一個實施 例中，內(nèi)壁特征包括粗糙表面。
一個實施例提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括油田鉆柱。鉆柱包括至少一 個減振組件，所述至少一個減振組件包括同心管、形成在同心管之間的 環(huán)形腔以及填裝在腔內(nèi)的顆粒。在一個實施例中，腔包括內(nèi)壁特征，所述 內(nèi)壁特征增強(qiáng)振動能量從所述鉆柱到顆粒的傳遞。在一個實施例中，內(nèi)壁 特征被幾何成形為有助于將軸向、橫向和扭轉(zhuǎn)振動能量從內(nèi)壁傳遞到顆 粒。在一個實施例中，內(nèi)壁特征包括螺旋形。在一個實施例中，內(nèi)壁特征 包括增加顆粒/井壁碰撞的多個溝槽和突出部。在一個實施例中，內(nèi)壁特征 包括之字形圖案和粗糙表面。在一個實施例中，顆粒松散地填裝在腔內(nèi)。 在一個實施例中，述顆粒是固體。 一些實施例還包括多個減振組件。在一 個實施例中，多個減振組件中的每一個都放置在鉆柱的預(yù)期最大振動位置 處。
一個實施例提供一種油田設(shè)備，所述油田設(shè)備包括鉆柱。鉆柱包括鉆 桿和底部鉆具組合。底部鉆具組合包括同心圓柱體和環(huán)形腔，以及松散地 填裝在環(huán)形腔內(nèi)的固體材料顆粒。
一個實施例提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括油田鉆柱，所述鉆柱包括至少一個減振組件。至少一個減振組件包括穩(wěn)定環(huán)，所述穩(wěn)定環(huán)包括繞套環(huán) 布置的多個中空葉片，其中中空葉片中的至少一個松散地填裝有顆粒。在 一個實施例中，中空葉片中的每一個都松散地填裝有顆粒。
一方面提供一種方法，所述方法包括以下步驟衰減在油田鉆柱中的 鉆井產(chǎn)生的振動。衰減步驟包括以下步驟將至少一個基于顆粒-減震的減 振組件插入鉆柱的一個或多個位置處，并且利用至少一個減振組件吸收振 動能量。在一方面，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟沿鉆柱有戰(zhàn)略地插入 多個減振組件以減少振動。 一方面進(jìn)一步包括以下步驟沿鉆柱將多個減 振組件插入預(yù)期振動能量最大的位置處。
附加的優(yōu)點和新穎性特征將在本說明書中隨后提出，或者本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以通過閱讀這些材料或者實踐此處描述的原理來學(xué)習(xí)這些優(yōu)點 和特征。


附圖闡明了本發(fā)明的一些實施例，并且是本說明書的一部分。 圖1是根據(jù)一個實施例的可以和至少一個減振組件共同使用的鉆具的 正視圖2是根據(jù)一個實施例的可以和圖1中所示的工具(或其它工具)共 同使用的一個減振臺(vibration attenuation stage)的縱向剖視圖3A是根據(jù)另一個實施例的可以和圖1所示的工具(或其它工具) 共同使用的一個振動削弱臺的縱向剖視圖3B是根據(jù)一個實施例的圖3A的振動削弱臺的俯視剖視圖4是根據(jù)另一個實施例的可以和鉆具共同使用的一個振動削弱臺的 剖視圖；以及
圖5是顯示圖4的在鉆具上的適當(dāng)位置的振動削弱臺中的兩個的部分 剖開正視圖。
在整個附圖中，相同的參考特征和描述表示類似、但不必是相同的元 件。當(dāng)本發(fā)明容易成為各種修改和可選形式時，己經(jīng)在附圖中以示例的方 式示出具體的實施例，并且將在后面詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，本 發(fā)明不旨限于所公開的具體形式。而是，本發(fā)明覆蓋落入由所附權(quán)利要求 限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)的所有修改、等價形式物和可選形式。
具體實施例方式
下面描述本發(fā)明的說明性示例和各個方面。當(dāng)然應(yīng)將認(rèn)識的是在任何 這種實際實施例的發(fā)展中，需要進(jìn)行許多實施-細(xì)節(jié)決定以達(dá)到開發(fā)者的具 體目標(biāo)，例如依從相關(guān)系統(tǒng)和相關(guān)商業(yè)的限制，這將從一種實施方式變化 到另一種實施方式。而且，應(yīng)該認(rèn)識的是這種發(fā)展努力可能是復(fù)雜的并且 耗時的，然而盡管如此，這卻是受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所經(jīng) 歷的過程。 .，
參考整個說明書"一個實施例"、"實施例"、"一些施實例"、"方面"、 "方面"或者"一些方面"表示特定組成、結(jié)構(gòu)、方法或結(jié)合實施例所述 的特征中或包括在本發(fā)明的至少一個實施例中的方面。因此，整個說明書 的不同地方的短語"在一個實施例中"或者"在實施例中"或者"在一些實施 例中"(或"方面")的出現(xiàn)并不是都涉及同一實施例。另外，在一個或多個 實施例中可以以任何合適的方式結(jié)合特定組成、結(jié)構(gòu)、方法或者特征。詞 語"包括"和"具有"與詞語"包括"具有相同的意思。
此外，創(chuàng)造性方面在于少于獨立公開的實施例的全部特征。因此，隨 詳細(xì)描述的權(quán)利要求因此特別地包含在該詳細(xì)描述中，且每一個依賴于其 本身而作為本發(fā)明的獨立的實施例。
本公開尤其構(gòu)思在鉆井時用于衰減鉆柱組合的振動的方法和設(shè)備。在 一些實施例中，通過在合適的鉆柱組合位置處引入一個或多個減振組件衰 減振動。例如，減振組件可以插入預(yù)期振動能量高或最大的位置處。在一 些實施例中，振動組件包括一個或多個腔，所述腔松散地填裝有可以是固 體的諸如砂子或金屬粉末的顆粒材料。在一些實施例中，固體顆粒的材料 包括諸如鉺或者類似的重金屬粉末的高密度材料。在一些實施例中，顆粒 大致是圓形(球形)并且包括范圍在幾微米與幾毫米之間的直徑。然而， 也可以使用任何其它顆粒尺寸。振動能量通過由鉆柱運動引起的摩擦和顆 粒-顆粒和顆粒-井壁的非彈性碰撞被耗散。振動能量通過摩擦和顆粒-顆粒 和顆粒-井壁的非彈性的碰撞的耗散被成為顆粒減震。
一般來說，顆粒減震涉及結(jié)構(gòu)減震并且涉及作為振動結(jié)構(gòu)的一部分的
顆粒-填充殼體的使用，例如授予Panossian美國專利No.5365842描述此， 并且通過引用在此全文并入。腔通常松散地填裝有粒狀材料(砂子、金屬粉末等)，所述粒狀材料吸收顆粒-顆粒和顆粒-井壁碰撞的動能。
已經(jīng)至少具有一種顆粒減震的應(yīng)用用于衰減測井儀中的聲波振動。參
考美國專利No.6643221，該專利通過引用在此全文并入。在套環(huán)上機(jī)械加 工的小孔和溝槽的推薦圖案填充有重顆粒。然而，裝置試圖衰減的聲波振 動的高頻率(一般高于3KHz)和小振幅(一般小于一微米)的性質(zhì)使得 提出的減震難于或者不能實現(xiàn)。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)鉆井引起的振動典型地頻率非常低(通常低于 100Hz)，并且呈現(xiàn)大振幅(例如鉆柱撞擊井壁時)，顆粒減震可以很好地 適用于此。
現(xiàn)在回到附圖，具體地回到圖1，顯示鉆柱100。根據(jù)圖1的實施例， 鉆柱100包括底部鉆具組合102和鉆桿104。底部鉆具組合102可以包括 連接到鉆桿104的連接器106和單向閥組件108。單向闊組件108的下方 可以是壓力斷開器110。如果鉆柱100能夠定向鉆井，則鉆柱將包括定向 工具112，所述定向工具112對受益于本公開的本本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 是公知的。在一些情況下，整個鉆柱100旋轉(zhuǎn)并且使鉆頭115旋轉(zhuǎn)以有助 于井眼鉆進(jìn)。然而，一些系統(tǒng)可以包括驅(qū)動并轉(zhuǎn)動鉆頭115的泥漿馬達(dá)114 和有助于定向鉆井的可調(diào)節(jié)彎曲殼體116。根據(jù)此處描述的原理，當(dāng)整個 鉆柱110完全旋轉(zhuǎn)而無需泥漿馬達(dá)或可調(diào)節(jié)彎曲殼體時，鉆柱100的振動 衰減可以尤其有效。 一些實施例可以不包括聲波測井設(shè)備，雖然此處描述 的原理同樣可應(yīng)用于衰減鉆井時進(jìn)行測量的鉆柱中的低頻率振動。
如上所述，使用諸如圖1中所示的鉆柱IOO.的鉆柱進(jìn)行的鉆井操作產(chǎn) 生減少鉆具壽命的嚴(yán)重的振動。因此，圖2中所示的一個實施例提供了一 種包括油田鉆柱減振組件120的設(shè)備。 一個或多個油田鉆柱減振組件120 可以插入鉆柱100中(圖l)。油田鉆柱減振組件120包括芯軸122。芯軸 122包括外表面124和內(nèi)表面126。內(nèi)表面126限定通過芯軸122的通道 128，所述通道允許鉆井泥漿和其它流體在鉆桿部分和/或其它鉆柱部件之 間連通通過此通道。環(huán)形腔130形成在內(nèi)外表面124、 126之間，并且顆 粒填裝在環(huán)形腔130中。在一個實施例中，顆粒松散地填裝在環(huán)形腔130 中以有助于振動衰減。環(huán)形腔130的體積可以在一些方面最大化，從而增 加可被吸收的能量的數(shù)量?？紤]到鉆井操作固有的機(jī)械和泥漿流動的限 制，可以要求使環(huán)形腔130的體積最大化。在圖2的實施例中，芯軸122包括第一端部和第二端部132、 134，所
述第一端部和第二端部優(yōu)選地但不是必須地帶有螺紋。第一端部和第二端 部132、 134允許減振組件120插入在鉆桿104的相鄰部分之間(圖1 )、 底部鉆具組合102的部件之間(圖1)、鉆桿部分與底部鉆具組合之間、或 者其它部件之間。
雖然芯軸122可以包括單個件，然而在一個實施例中，芯軸122包括 第一管136，和第二管138，所述第二管138螺紋地連接到第一管136并 至少部分地設(shè)置在第一管136內(nèi)。環(huán)形腔130可以設(shè)置在第一管和第二管 136、 138之間。在圖2中所示的實施例中，第一管136是圓柱形管，第二 管138也為圓柱形，并且螺紋地連接到第一管136 (并與第一管同心)。
根據(jù)一些方面，環(huán)形腔130包括內(nèi)壁140，所述內(nèi)壁140包括增強(qiáng)振 動能量從內(nèi)壁140到顆粒的傳遞的特征。在一些實施例中，所述內(nèi)壁特征 被幾何成形為有助于將軸向、橫向和扭轉(zhuǎn)振動能量從內(nèi)壁140傳遞到顆粒。 例如，內(nèi)壁特征可以包括螺旋形。在另一實施例中，內(nèi)壁特征包括增加顆 粒/井壁碰撞的多個溝槽142突出部144。溝槽142和突出部144可以布置 成圖2中所示的螺旋狀或之字形圖案。在一個實施例中，內(nèi)壁140包括也 有助于增加井壁/顆粒相互作用的粗糙表面。預(yù)模擬(pre-modeling)可以 允許以一種方式設(shè)計內(nèi)壁特征，該方式允許在不同振動模式(軸向振動、 橫向振動、扭轉(zhuǎn)振動)下減震之間的最佳權(quán)衡，從而達(dá)到最大的全面性能。
一些實施例包括沿鉆柱100 (圖1)間隔開兩個或多個減振組件120。 一些實施例可以包括三到十個減振組件。在一個實施例中，減振組件120 中的每一個放置在鉆柱100 (圖1)的預(yù)期振動的最大位置處。受益于本 公開的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到預(yù)計的鉆井模擬研究和/或試驗將會產(chǎn) 生可能的最大振動位置。
在一個實施例中，芯軸122包括圖3A-3B中所示的穩(wěn)定環(huán)150。圖 3A-3B所示的穩(wěn)定環(huán)150可以被構(gòu)造成用于繞鉆柱100 (圖1)連接。在 一個實施例中，穩(wěn)定環(huán)150繞鉆柱100 (圖1)的套環(huán)連接，但是也可以 使用其它位置。穩(wěn)定環(huán)150可以包括多個徑向突出的葉片，例如如圖3A-3B 中所示的四個等距間隔開的中空葉片152。然而，可以使用任何數(shù)量的葉 片。葉片152的內(nèi)部包括環(huán)形腔130，雖然圖3A-3B中的環(huán)形腔130在圓 周方向上是不連續(xù)的。圖3A-3B中的每個環(huán)形腔130可以松散地填裝有參考圖2的前述相同的顆粒。在鉆柱穩(wěn)定器(例如穩(wěn)定環(huán)150)處的顆粒減 震通過利用顆粒吸收由鉆井產(chǎn)生的大部分沖擊和振動可以顯著地增加鉆
柱100 (圖1)的壽命。
雖然如前面所述，包括如圖3A-3B中所示的穩(wěn)定環(huán)150的減振組件 120可以繞鉆柱100 (圖1)連接，但是其它實施例可以包括分離組件。例 如，圖4示出了包括可插入的穩(wěn)定器250的減振組件120。類似于圖2的 實施例，可插入的穩(wěn)定器250可以包括第一端部和第二端部232、 234，所 述第一端部和第二端部232、 234優(yōu)選地但不是必須地帶有螺紋。第一帶 螺紋端部和第二帶螺紋端部232、 234允許減振組件120插入在鉆桿104 (圖1)的相鄰部分之間、底部鉆具組合102的部件之間(圖1)、鉆桿部 分與底部鉆具組合之間、或者其它部件之間。
與穩(wěn)定環(huán)150 (圖3A-3B)類似，可插入的穩(wěn)定器250可以包括多個 徑向突出的葉片，例如如圖4-5中所示的四個等距間隔開的中空葉片252。 然而，可以使用任何數(shù)量的葉片。葉片252的內(nèi)部包括環(huán)形腔130。圖4-5 中的每個環(huán)形腔130可以松散地填裝有參考圖2的前述相同的顆粒。雖然 圖5中示出兩個減振組件120，但是任意數(shù)量的包括可插入的穩(wěn)定器250 的減振組件120可以插入到鉆柱100內(nèi)。如上所述，在鉆柱穩(wěn)定器(例如 可插入的穩(wěn)定器250)處的顆粒減震通過利用顆粒吸收由鉆井產(chǎn)生的大部 分沖擊和振動可以顯著地增加鉆柱100的壽命。
上面所示和描述的每個設(shè)備可以與任何鉆柱一起使用，并不限于圖1 和5中所示的實施例。而且，本說明書考慮任何鉆柱顆粒減震，并且不局 限于圖1-5中所示的具體實施例。 一方面考慮包括衰減鉆井產(chǎn)生的油田鉆 柱振動的步驟的方法。該衰減步驟包括將至少一個基于顆粒-減震的減振組 件(諸如上述的)插入在鉆柱的一個或多個位置，并且通過至少一個減振 組件吸收振動能。在一個方面中，該方法進(jìn)一步包括沿鉆柱有戰(zhàn)略地插入 多個減振組件以減少鉆井-產(chǎn)生的振動的步驟。一個方面進(jìn)一步包括沿鉆柱 將多個減振組件插入在振動能預(yù)期較大或最大的位置處。
前面的描述僅僅闡明和描述一些原理。其目的并不是詳盡地或者從所 述公開將本發(fā)明限制到細(xì)節(jié)。從上述教導(dǎo)可以做許多修改和改變。
選擇和描述所示和所述的實施例，從而最好地解釋本發(fā)明的原理及其 實際應(yīng)用。前面的描述意在使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員最好地利用在不同實施例中所教導(dǎo)的原理并且適應(yīng)具體應(yīng)用做各種修改。本公開的保護(hù)范圍由 以下權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)備，包括油田鉆柱減振組件，所述油田鉆柱減振組件包括芯軸，所述芯軸包括外表面和內(nèi)表面，所述內(nèi)表面限定通過所述芯軸的通道；環(huán)形腔，所述環(huán)形腔形成在所述內(nèi)表面與所述外表面之間；以及顆粒，所述顆粒填裝在所述環(huán)形腔內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述芯軸包括第一帶螺紋端部和 第二帶螺紋端部，所述第一帶螺紋端部和所述第二帶螺紋端部被構(gòu)造成用 于插入相鄰鉆桿之間。
3. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述芯軸包括-第一管；和第二管，所述第二管螺紋地連接到所述第一管的內(nèi)部，并至少部分地 設(shè)置在所述第一管的內(nèi)部；其中所述環(huán)形腔設(shè)置在所述第一管和所述第二管之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述芯軸包括 第一管；和第二管，所述第二管螺紋地連接到所述第一管并與所述第一管同心； 其中所述環(huán)形腔設(shè)置在所述第一管和所述第二管之間。
5. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述芯軸包括可插入的穩(wěn)定器， 所述可插入的穩(wěn)定器被構(gòu)造成甩于被制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸地放置在鉆柱中。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述可插入的穩(wěn)定器包括多個突 出葉片，其中所述葉片包括環(huán)形腔，并且每一個環(huán)形腔都填裝有所述顆粒。
7. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述芯軸包括穩(wěn)定環(huán)，所述穩(wěn)定 環(huán)被構(gòu)造成用于繞鉆柱連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述穩(wěn)定環(huán)繞套環(huán)連接。
9. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述穩(wěn)定環(huán)包括多個突出葉片， 其中所述葉片包括環(huán)形腔，并且每一個環(huán)形腔都填裝有所述顆粒。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)形腔包括內(nèi)壁，所述內(nèi)壁具有增強(qiáng)振動能量從所述內(nèi)壁到所述顆粒的傳遞的特征。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括螺旋形。
12. 如權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括增加顆粒/ 井壁碰撞的多個溝槽和突出部。
13. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括粗糙表面。
14. 一種設(shè)備，包括 油田鉆柱，所述鉆柱包括至少一個減振組件，所述至少一個減振組件包括 同心管；腔，所述腔形成在所述同心管之間；以及 顆粒，所述顆粒填裝在所述腔內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述腔包括內(nèi)壁特征，所述內(nèi) 壁特征增強(qiáng)振動能量從所述鉆柱到所述顆粒的傳遞。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征的幾何結(jié)構(gòu)被成 形為有助于將軸向、橫向和扭轉(zhuǎn)振動能量從所述內(nèi)壁傳遞到所述顆粒。
17. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括螺旋形。
18. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括增加顆粒/ 井壁碰撞的多個溝槽和突出部。
19. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括粗糙表面。
20. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁特征包括之字形圖案 和粗糙表面。
21. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述顆粒松散地填裝在所述腔內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述顆粒是固體。
23. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括多個減振組件。
24. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括多個減振組件，所述多個 減振組件中的每一個都放置在所述鉆柱的預(yù)期最大振動位置處。
25. —種油田設(shè)備，包括 鉆柱，所述鉆柱包括鉆桿；和底部鉆具組合，所述底部鉆具組合包括同心圓柱體和環(huán)形腔；和固體材料的顆粒，'所述顆粒松散地填裝在所述環(huán)形腔內(nèi)。
26. —種設(shè)備，包括 油田鉆柱，所述鉆柱包括至少一個減振組件，所述至少一個減振組件包括穩(wěn)定環(huán)，所述穩(wěn)定環(huán)包括繞套環(huán)布置的多個中空葉片； 其中所述中空葉片中的至少一個松散地填裝有顆粒。
27. 如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述中空葉片中的每一個都松散地填裝有顆粒。
28. —種方法，包括以下步驟衰減在油田鉆柱中的鉆井產(chǎn)生的振動，所述衰減步驟包括以下步驟 將至少一個基于顆粒-減震的減振組件插入所述鉆柱的一個或多 個位置處；并且利用所述至少一個減振組件吸收振動能量。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟沿所述鉆柱有戰(zhàn)略地插入多個減振組件，以減少振動。
30. 如權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 沿所述鉆柱將多個減振組件插入預(yù)期振動能量最大的位置處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大大衰減鉆井時鉆柱組合振動的設(shè)備和方法。在一個實施例中，通過在合適的鉆具組合位置處引入一個或多個減振組件削弱振動。例如，減振組件可以插在預(yù)期振動能量最大的位置處。在一個實施例中，減振組件包括松散地填裝有諸如砂子或金屬粉末的固體材料顆粒的腔。在一個實施例中，腔壁是粗糙的和/或包括增強(qiáng)振動能量傳遞給松散地填裝在腔內(nèi)的顆粒的幾何結(jié)構(gòu)特征。振動能量通過由鉆柱運動引起的摩擦和顆粒-顆粒和顆粒-井壁的非彈性的碰撞而被耗散。
文檔編號E21B17/02GK101535592SQ200780034676
公開日2009年9月16日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者徐晁箭, 德莫斯特內(nèi)斯·喬治歐·帕菲特斯, 約阿西姆·西勒爾, 雅伊爾·阿方索·帕邦 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司