CN101283159A - 钻柱悬架 - Google Patents
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Abstract
一种竖直和/或定向钻进装置，其中为振动头和承载钻柱的驱动组件提供柔性支撑(通过气囊、磁性作用等)。通过具有振动输出不直接来源于它的梭动件的振动头和允许以定向方式拉回的柔性支撑可以产生若干优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻进(钻削)装置，特别是用于地面钻进装置的钻柱悬架。在申请人的PCT/NZ04/000128的专利申请文件中，公开了作为振动头在钻进中使用的振动装置的多种选择。该申请文件的内容以引用的方式被包括于此。
背景技术
许多振动装置依赖于偏心轴的转动。其它一些振动装置依赖于气动和/或液压机构，以便使得提供振动输出的直接输出的活塞往复运动。然而，尽管公开了用于许多终端用途，这种结构具有以下不利之处，即在与输出活塞相连的设备自身停顿的情况下，由于活塞本身拒绝相对于其缸体或等同物移动，很难确保振动输出的重新开始。这将是班特瑞(Bantry)有限公司的PCT/NZ2003/000158(公开号为WO 2004/009298)的装置的情况。
发明内容
在一些方面，本发明认识到无论装置如何安装，将从振动开始方面和/或调整方面获得显著优点。这源自于以下事实，即已经确定，没有对将被振动的装置的直接输出的梭动件自身足以在没有硬对硬冲击(不论是否与磁性、液压和/或气动元件连同作用)的情况下提供来自梭动件的容纳结构(例如梭动件的外壳，梭动件的一个端部配套件或梭动件的两个端部配套件)的所需输出。一些实例包括公开于申请人的PCT/NZ2003/000128(公开号为WO 2004/113668)、PCT/NZ2005/000047(公开号为WO 2005/087393)和PCT/NZ2005/000329(公开号为WO 2006/065155)的一些振动头形式。
在一些方面，本发明认识到不论振动头的形式如何，以下项目中的至少一个是期望得到的：
●钻到更大深度的能力
●钻进撤消的优点
●钻进重启的优点
●振动钻进的优点
●定向钻进的优点。
本发明还可以或者可以看出在机动支架或框架以柔性(顺应)地支撑振动头方面的优点。钻柱的长度被附加到振动头上。柔性安装或支撑有利地允许振动头在不破坏支架或框架的情况下的运动自由度，而且其赋予以下有利之处：(a)有利于钻进、钻到更大深度的能力，在开始、重启和/或撤消方面的优点和/或(b)有利于装置的使用寿命和/或在悬挂振动头和任何附接或将附接的钻柱方面的简化，以及
优选地，具有将其定位成用于定向钻进的能力。
本发明还认识到来自用于附接或可附接到钻柱上的振动头的浮动或柔性支撑的另一有利之处，尤其是当同时存在振动头和/或钻柱的重量的浮动或柔性支承以及通过另外的柔性装置将所述振动头和/或钻柱支撑限制为所述浮动或柔性支撑时，上述有利之处更明显。尽管这种浮动和/或柔性支撑可能完全依赖或产生于气体或封闭气体，其可以被增强或由浮动或柔性特性的其它约束方式、例如磁性代替。因此，在本发明的范围内，包含这些其它形式。
通常，钻进是这样一种过程，其中钻头或至少钻柱中的连接件沿一个方向张紧而沿另一方向松弛。通常，还使用具有一些不对称测量措施的钻头，从而允许进行定向控制的测量。这种定向控制通常依赖于钻头(其未提供转向控制)从完全转动运动变化到往复有限转动，因此在坚固的岩石中建立不对称性，由此使得钻柱和钻头的向前推进导致受控的偏移。这种定向钻进特征是公知的，并且通过PCT/NZ98/00055(公开号为WO 98/50667)进行例证。
已经确定，在存在柔性或浮动支撑的情况下，希望通过将适当的机械流体或其它输入(机械式或其它形式)加压到重量的浮动或柔性支撑中将压力释放到钻柱及其钻头中(无论振动输出继续或间断止)。当没有这种释放时，可能在岩石表面上存在有限的转动和压力(具有或没有振动输入)，并且一旦存在压力释放(通过影响浮动或柔性支撑)，可能沿另一方向存在有限的转动，因此存在较低的倾向来松开钻柱中的任何连接件。例如，如果钻进的正常转动方向是顺时针方向，在随后进行加压部分顺时针方向转动的部分逆时针方向转动期间可能存在压力释放。
这是本发明也指向的那些方面。
根据一个方面，本发明提出一种钻进装置，其包括或包含：
支撑框架，
振动头，
第一振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以直接或间接地承载振动头，
第二振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以将振动头直接或间接地保持在所述第一振动响应支架上，
钻柱，其直接或间接地由振动头承载，所述钻柱可选地具有钻头，以及
一个或多个驱动器，其直接或间接地转动钻柱和任何可选钻头。
优选地，所述振动头悬吊支撑在来自于所述支撑框架的所述第一振动响应支架上。
可选地，所述第一振动响应支架包括柔性流体容器。
可选地，所述第一振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
可选地，所述第二振动响应支架包括柔性流体容器。
可选地，所述第二振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
优选地，所述支撑框架包括一结构，在该结构中，振动头的倒置顶帽式连接件悬置在所述第一和第二振动响应支架之间。可选地，振动头从大体水平的板或大体水平的成对板上悬下，并且该支架分别具有一对大体水平的板或一个大体水平的板，因此可以在单个大体水平的板的上方和下方存在柔性的相互作用。
优选地，存在钻头。
优选地，所述钻头为允许定向钻进的钻头。
优选地，所述一个或多个驱动器可以使钻柱以及任何钻头转过360°。
优选地，所述一个或多个驱动器还可以在颠倒方向之前使钻柱以及钻头转过小于360°的角度。
优选地，至少所述第一振动响应支架能够被改变，以提升振动头以及钻柱和定向钻进钻头。
可选地，当至少第一振动响应支架被改变或已经被改变时，一个或多个驱动器能够沿着与在转过360°钻进或为了定向钻进目的转过小于360°的角度时的方向相反的方向转动或同步转动钻柱以及钻头。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括或包含：
支撑框架，
振动头，
至少一个振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以直接或间接地承载振动头，
钻柱，其直接或间接地由振动头承载，所述钻柱可选地具有钻头，
一个或多个驱动器，其直接或间接地转动钻柱和任何可选钻头，
其中至少所述第一振动响应支架能够被改变，以提升振动头以及钻柱和定向钻进钻头，
而且，当至少第一振动响应支架被改变或已经被改变时，一个或多个驱动器能够沿着与在转过360°钻进或为了定向钻进目的转过小于360°的角度时的方向相反的方向转动或同步转动钻柱以及钻头。
优选地，所述振动头悬吊支撑在来自于所述支撑框架的所述至少一个振动响应支架上和/或由所述至少一个振动响应支架悬吊支撑。
可选地，所述至少一个振动响应支架包括柔性流体容器。
可选地，所述至少一个振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
优选地，所述支撑框架包括一结构，在该结构中，振动头的倒置顶帽式连接件悬置在所述第一和第二振动响应支架之间。可选地，振动头从大体水平的板或大体水平的成对板上悬下，并且该支架分别具有一对大体水平的板或一个大体水平的板，因此可以在单个大体水平的板的上方和下方存在柔性的相互作用。
优选地，存在钻头，并且钻头为允许定向钻进的钻头。优选地，所述一个或多个驱动器可使钻柱以及任何钻头转过360°。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置的应用，该钻进装置具有用于附接于或可附接于本发明所指向的钻柱上的振动头的浮动或柔性支架。
该浮动或柔性支架优选包括一些气动和/或磁性重量支撑并且优选包括一些对这种重量支撑的气动和/或磁性约束或限制。还优选对横向运动进行约束。
优选地，在梭动件行程的一个(或两个)极限上存在柔性约束，即没有冲击。
优选地，在振动头相对于其支架的运动方面存在柔性限制。
优选地，存在振动装置的重量和任何连接钻柱的柔性支承。
优选地，存在独立于转动运动或缺乏振动装置的部分或所有转动的驱动，以转动钻柱。
优选地，存在顶帽式支撑组件，以悬置振动头。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于和可附接于钻柱上，
支架，以及
至少一个可重构(例如柔性的)流体容器(例如柔性气囊)，以承载并将振动头束缚到支架上，
其中，振动头、支架和至少一个可重构流体容器的相互作用具有以下作用，即承载附接或将附接的钻柱的重量以及允许振动头相对于支架在钻柱轴线的纵向和横向方向的一些运动自由度。
优选地，存在至少两个容器。
优选地，至少一个容器中的流体为气体(例如空气)。
优选地，容器中的至少一个、优选为数个或所有容器为气囊。
优选地，所述支架为框架。
优选地，振动头的大部分位于容器的下方(当钻进轴线呈竖直状态时)。
优选地，与横向支架相比，纵向支架允许更大的运动自由度，但并非必须如此。
优选地，振动头包括梭动件。
优选地，不论梭动件如何引起往复运动，具有以下特征：
(a)优选地，振动输出不直接来自于梭动件，
(b)梭动件优选往复运动
(c)梭动件优选在其行程的每一端处撞击在柔性结构上
(d)一个或每个柔性结构可以为气囊
(e)优选地，柔性结构的特性可以改变，以通过流体或气体供应的变化影响行程
(f)振动输出不是来自于连接柔性结构，而是经由柔性结构
(g)梭动件可以或不可以围绕其行程轴线转动。
优选地，从振动头到钻柱的振动输出经由一过渡件，该过渡件从非转动但振动的元件直接或间接地传送到可转动和转动元件(例如可连接到或形成钻柱的一部分)。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
至少一个气囊，其插入于支架和振动头的部件之间，用作第一相互作用，以承载振动头以及所述或任何附接钻柱的重量，以及
至少一个气囊，其插入于支架和振动头的部件之间，用作第二相互作用，以相对于支架约束振动头，从而使得所述第一相互作用在振动头的振动循环的任何部分均没有完全失去。
优选地，所述振动头的部件插入于由所述支架提供的顶部和底部约束件之间，并且至少一个气囊插入于部件的上方和一个约束件下方，至少一个气囊插入于部件下方和另一个约束件上方。
优选地，振动头的大部分位于所述部件的下方。
采用这样的配置，以提供振动头以及其承载或将承载的钻柱相对于支架的运动自由度，并且能够响应于重量将振动头相对于支架偏压到基准状态。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，该振动头横向于由钻柱限定或将被限定的纵轴具有一个和多个突出部，以限定至少一个上表面和至少一个下表面，
用于振动头的支撑框架，
在框架和所述至少一个上表面之间作用的至少一个气囊，以及
在框架和所述至少一个下表面之间作用的至少一个气囊。
优选地，振动头具有用于梭动件行程的每一端的柔性(例如气囊等)限制和振动头自身与支架或框架的柔性(例如气囊等)装配的构造。
优选地，与振动头的底部相比，上表面和下表面更靠近振动头的顶部。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
其中(I)该振动头具有通过柔性装置至少部分地柔性限制在其行程中的梭动件，和(II)该振动头由支架柔性地支撑，
以及其中，借助于柔性支撑的振动头，该支架适于承载附接或将被附接的钻柱的重量或承受其惯性或动量，并允许振动头相对于支架沿钻柱轴线的纵向和横向的一些运动自由度。
优选地，至少存在两个流体容器，以提供振动头的柔性支撑。
优选地，至少一个容器中的流体为气体(例如空气)。
优选地，至少一个、并且优选数个或所有容器为气囊。
优选地，所述支架为框架。
优选地，振动头的大部分位于容器的下方(当钻进轴线为垂直时)。
优选地，与横向支架相比，纵向支架允许更大的运动自由度，但并非必须如此。
优选地，梭动件的柔性约束件为当处于行程极限时位于梭动件的端部的流体容器。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
柔性装置(例如优选为至少一个插入于振动头的部件和支架之间的气囊)，其用作第一相互作用，以承载振动头和所述或任何附接钻柱的重量，以及
柔性装置，其用作第二相互作用(优选为相对于支架约束振动头)，由此所述第一相互作用(优选)在振动头的振动循环的任何部分均没有完全失去。
优选地，振动头包括其行程被柔性限制的梭动件。
优选地，振动头的部件插入于由所述支架提供的顶部和底部约束件之间，并且至少一个气囊插入于所述部件(例如作为所述柔性装置的一种选择)的上方和一个约束件的下方，至少一个气囊插入于所述部件的下方和另一个约束件的上方。
优选地，振动头的大部分位于所述部件的下方。
对柔性装置存在其它选择，包括弹簧、可变容量容器中的可压缩流体、囊袋或风箱状物中的不可压缩或可压缩流体或两者皆可、任何可变几何形状容器、弹性件或其它。
采用这样的配置，以提供振动头以及其承载或将承载的钻柱相对于支架的运动自由度，并且能够响应于重量将振动头相对于支架偏压到基准状态。
根据另一方面，本发明提出一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，该振动头横向于由钻柱限定或将被限定的纵轴具有一个和多个突出部，以限定至少一个上表面和至少一个下表面，
用于振动头的支撑框架，
在框架和所述至少一个上表面之间作用的至少一个气囊，以及
在框架和所述至少一个下表面之间作用的至少一个气囊，
其中，该振动头具有连接到或邻近钻柱连接件的钻柱转动驱动器。
在本发明的特别优选实施例中，优选地，该装置为振动钻进装置，其包括：
振动头，其具有梭动件，但是振动输出不直接来自于梭动件，
机动支架，通过该支架，振动头被安装，以在梭动件的作用下柔性地振动，
轴承，其由来自于振动头的振动输出件支撑，以及由该轴承承载的钻柱连接器，
该钻柱连接器的转动驱动器。
优选地，对钻柱连接器的转动驱动源自汽车发动机或其它动力源(例如可燃、液压、气动、电动等)的柔性传动装置。
优选地，该柔性传动装置为能够提供旋转传动的带，该带具有一些能力，即能够减少从钻柱连接器到支架的冲击传递，但允许钻柱连接器来自输出件经由轴承的振动运动。
可选地，不依赖于通过引入将外部加压流体用作实现梭动件的运动的唯一装置，以在没有其它情况发生的条件下在互补结构和所述梭动件之间加压。
本发明还提出一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含：
梭动件，其能够沿梭动轴线或轨迹在第一和第二互补结构之间可重复地梭动，
驱动器，用于围绕梭动轴线或轨迹的至少一部分转动梭动件，以及
磁性相互作用区域，其位于至少一个互补结构和梭动件中的每一个上，从而使得梭动件的转动具有使梭动件承受作为互补结构和梭动件之间的交替吸引力和排斥力的往复运动诱导力的作用，
其中，振动输出来自所述互补结构中的一个或另一个或者两者，而不直接来自于梭动件本身。
优选地，下述特征中的至少一个、数个或全部被包含在内；
●在梭动件行程的一个(或两个)极限上的柔性约束
●在振动装置相对于其支架的运动方面的柔性约束
●振动装置和任何连接钻柱的重量的柔性支承
●独立于转动运动或缺乏振动装置的部分或全部转动而转动钻柱的驱动器
采用一悬置振动头的顶帽式支架组件。优选地，其包括振动头悬吊于大体水平的板或大体水平的一对板以及该支架分别具有一对大体水平的板或一个大体水平板，因此可以在单个大体水平的板的上方或下方存在柔性的相互作用。
本发明还提出一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含：
梭动件，其可围绕限定的梭动轴线转动并可沿梭动轴线往复运动，
驱动器，用于围绕梭动轴线转动梭动件，
第一互补结构，梭动件朝向和远离其运动，反之亦然，
第二互补结构，梭动件远离和朝向其运动，反之亦然，该梭动件位于所述互补结构之间，
其中，第一互补结构/梭动件和梭动件/第二互补结构的每一对的近端区域具有磁性区域，随着梭动件转动其可操作，以交替地为每一对互补结构/梭动件提供吸引力或排斥力，
每对互补结构/梭动件之间的相位变化设计成或可以设计成使得由于通过其转动作用于梭动件上的磁性相互作用而使梭动件沿其梭动轴线往复运动，
振动输出来自所述互补结构中的一个或另一个或者两者，而不直接来自于梭动件本身。
优选地，下述特征中的至少一个、数个或全部被包含在内；
●在梭动件行程的一个(或两个)极限上的柔性约束
●在振动装置相对于其支架的运动方面的柔性约束
●振动装置和任何连接钻柱的重量的柔性支承
●独立于转动运动或缺乏振动装置的部分或全部转动而转动钻柱的驱动器
采用一悬置振动头的顶帽式支架组件。优选地，其包括振动头悬吊于大体水平的板或大体水平的一对板以及该支架分别具有一对大体水平的板或一个大体水平板，因此可以在单个大体水平的板的上方或下方存在柔性的相互作用。
优选地，就距离而言，所述第一和第二互补结构彼此相对固定。
优选地，梭动件没有硬碰硬的高冲击或冲击接触。
可选地，所述梭动件利用其互补结构在至少一端共同作用，以便提供缓冲作用，例如通过挤压流体。或者，上述情况发生于两端。梭动件的一端或两端(尽管其可能已经具有任何导向接触)可以被适应性改动，以仅在其往复运动末端接触互补结构的一部分或者接触插入梭动件的端部和互补结构之间的一些材料。
优选地，振动输出来自一个互补结构。
根据另一方面，本发明提出一种振动钻进装置，其包括：
振动头，
钻柱支架，其从振动头悬下，该振动头具有转动驱动器，以转动与之相连或将与之相连的钻柱，
振动头支架，以及
用于来自于振动头支架的振动头的安装件，其与支架柔性地相互作用并且悬置振动头。
优选地，柔性的相互作用包括至少一个气囊。
优选地，钻柱支架和转动驱动器允许振动头不随钻柱一起转动。
根据又一方面，本发明提出一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含具有能够在互补结构之间往复运动的梭动件的组件，至少一个互补结构提供振动输出，其特征在于，具有用于转动梭动件的驱动器，并且在转动的梭动件和互补结构之间存在磁性相互作用，从而使得其与每个互补结构相互作用，并且互补结构相对于梭动件的相位变化以及交替的磁性引起梭动件的往复运动。
优选地，下述特征中的至少一个、数个或全部被包含在内；
●在梭动件行程的一个(或两个)极限上的柔性约束
●在振动装置相对于其支架的运动方面的柔性约束
●振动装置和任何连接钻柱的重量的柔性支承
●独立于转动运动或缺乏振动装置的部分或全部转动而转动钻柱的驱动器
●用于悬置振动头的顶帽式支架组件。
优选地，该磁性相互作用为永久磁铁的结果。
优选地，梭动件的驱动器为带或梭动件的其它外围驱动器或者在梭动件的轴向延伸部处或在不损害梭动件在往复运动极限(优选为磁性限定的)之间的往复运动情况下与梭动件相连的驱动器。
可选地，不依赖于通过引入将外部加压流体用作实现梭动件的运动的唯一装置，以在没有其它情况发生的条件下在互补结构和所述梭动件之间加压。
根据另一方面，本发明涉及一种用于定向钻的柔性悬置支架的应用，其将承载的钻柱作为卸压的装置或允许通过钻柱将重量施加于钻头上。
这里使用的“梭动”具有关于什么移动和什么不移动等的广泛含义。优选地，其为直线运动的梭动。其可以通过一种或两种方式进行任何驱动。
这里使用的术语“和/或”意味着“和”或者“或”，或者在上下文中允许的情况下两者均可以。
这里使用的术语“包括”可以意味着“包含”。
这里使用的跟在名词后面的术语“(s)”可以意味着名词的单数和复数形式。
这里使用的术语“行程”或者“行程极限”可以指直线行程或任何弧线行程(例如不论固定或者运动，可围绕枢轴线或其它支撑件摆动)的极限。
这里使用的“柔性”及其变型指任何结构特征，无论气囊、气体弹簧等或其他，其能够获得所需状态的输出(例如行程极限、冲击减小、缓冲、避免冲击等)或者在振动头支撑(即，其重量或惯性或止推支撑以及钻柱/钻头支撑等)以及其固定到支架上的情况下的任何配置(例如流体囊袋、流体[液体和/或气体]容器等和/或任何磁性或其它浮动或间隙支撑件)。
这里使用的用于不定向钻进的“浮动”通常但不是仅仅包含至少靠近梭动轴线的竖直排列，但并非必须如此。其可以意味着即使水平时也相对于钻柱轴线“浮动”。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的优选形式，其中：
图1是本发明的一实施例的优选形式的正视图，其中振动头从气囊上的顶帽(大礼帽)式支架悬置下来，
图2是与图1类似的视图，但是显示出设置在图1的气囊等容器中的若干间隔的磁性装置，其适于提高排斥力，但根据需要该排斥力可以被部分地克服，以允许从振动头到钻柱的振动输出，另外，在希望根据某些机械输入、即挤紧或充气和/或排气来释放向下钻进的钻柱上的压力时，排斥力可以被部分地克服，
图3是与图2类似的视图，显示出没有气囊而仅仅是磁性相互作用，具有其它磁性等柔性约束，以抵抗移动地保持支架的水平位置，可以领会(例如通过以虚线表示的气囊)如何可以利用图1、2和3中所示的配置的混合，
图4是如图所示的配置的变型，示出了如何在充入/排放或机械刺穿作用下使图1的最下部气囊部分地提升振动头并由此释放向下钻进钻头上的压力，
图5是可在流体压力(例如液压和/或气压)下运行的振动头的剖开透视图，其中梭动件的每个端部由旋转阀控制的流体喷射的引入交替地驱动，而另一端部允许排出(还优选为通过旋转阀)，(该图等同于2005年9月22日公布的、公开号为WO 2005/087393的PCT/NZ2005/000047的PCT申请文件的图11)，
图6也是图5的装置，但是从不同的剖开状态显示，以更好地图解梭动件，该梭动件包括作为引导件的旋转轴或携带轴，但是优选地，振动输出来自壳体的固定活塞状元件而不是来自任何与梭动件自身的直接连接，
图7A和7B显示出2006年6月22日公布的、公开号为WO 2006/065155的PCT/NZ2005/000329的图2和图4中描述的磁性梭动相互作用的原理，示出了关于(A)梭动件的吸引和(R)梭动件的排斥的转动相对性，
图8以与图1到4相类似的视图示出了WO 2006/065155的图8中公开的磁性相互作用梭动头部的一实施例，
图9是申请人拥有的定向钻头，其可附接于钻柱的端部上，以便能够超过360°地旋转，从而实现笔直钻进，以及能够小于360°地部分旋转，以允许一些定向钻进，
图10是显示出图9的钻头的不对称性的侧视图，
图11是朝向钻头的工作端的视图，
图12显示了如图9到11中所示的钻头，其具有大约12.5°的转向面，但以笔直钻进模式工作，即以大约大于360°的角度转动，从而提供所示的向下钻进轮廓，
图13是与图12类似的视图，但是此时显示出其已经在以小于360°的角度旋转之后向前移动，即以转向模式工作，从而在向下钻进轮廓中形成建立一些不对称性，该钻头已经向前运动仅仅8-10mm的距离，
图14是与图13类似的视图，但其中钻头仍处于转向模式，但是此时为在以转向模式向前行进大约50mm之后，
图15是与图14类似的视图，但是显示出从图14的50mm位置前进至达到大约110mm，
图16是与图15类似的视图，但是显示出以转向模式进一步前进25mm，例如达到大约135mm，
图17显示了与图16类似的视图，但是其中以转向模式又前进了25mm，即达到大约160mm的总距离，
图18显示了申请人拥有的钻头在呈现如图17中所示的状态之后开始完全转动的结果，
图19显示了相关曲线，作为逐渐深入的钻进曲线，显示出部分顺时针旋转以切削岩石、释放钻进压力、逆时针部分转动等(“顺时针”在下部曲线中通过上升线表示，“逆时针”部分转动通过下降线表示，没有转动的“后拉”状态通过位于顶部的水平线表示，没有转动的“前推”通过位于底部的水平线表示)，
图20显示了图19所示的曲线的10到12点钟的有限转动，
图21是供给到如图1所示的配置的可充气容器或从该可充气容器供给的压力管路，这种压力管路允许通过充气和排气进行变化，因而通过处于如图4所示的状态的钻具在进行反向部分转动之前和期间实现输出，
图22显示了作用于止推板上的优选系杆连接的两个板的实施例，其中该系杆限制前后板对齐，以及
图23显示了用于每个梭动件和钻柱的液压驱动的流向图以及对图1和4中的气囊充气/排气的气动回路的流向图。
具体实施方式
优选地，截至前述专利申请的公开日为止，所有上述申请文件通过引用的方式包含于此。WO 2004/009298也是如此。以其优选形式，本发明优选为指向悬吊支撑的振动头及其驱动器(包含任何离合器或包含在其中的其它机构)并且包含任何控制器，该控制器允许以大于360°的钻进角度转动并用于定向钻进目的，优选沿钻进方向围绕小于360°的弧线以及在后退或返回状态下沿另一方向(例如分别为名义上的顺时针方向和逆时针方向)的类似弧线转动。
在本发明的优选形式中，支架包括支撑压板，在该支撑压板的每一侧设有(优选通过系杆等)称为“前”和“后”板或“下”和“上”板的其它板。在这些板和该压板之间，将产生柔性类型(优选在顶部和底部)的相互作用。
这是针对上下板而言的，而且虽然这里参照悬架或悬置进行描述，应当理解，对于定向钻进目的，振动头的配置在除了接近垂直位置之外的其它布置也可能非常好。例如，振动头在其支架中的水平布置也包含在本发明的范围内，因此，当这种装置用于这种配置时，例如悬置、下、上等术语应采用适当的含义。在这种水平使用中，优选地，例如在下文中描述的系紧螺栓等的导向件优选呈现更大的重要性，以确保柔性装置保持有效，以保护支架不受振动影响或很大程度上不受梭动件振动的影响。
优选地，所述柔性装置插入这种板之间，以提供柔性的相互作用。
在此沿用的“空气或流体(气体)囊”包含任何容纳结构或适用的气体容纳形式，其能够在一些控制下对流体填充和/或流体流出作出响应，或者在没有任何流体的向内和向外运动的情况下顺应于这些情况下可能发生的变化而作出响应。
任何适宜的天然或合成橡胶类材料可以形成这种容器。也可以使用任何适宜的纺织或非纺织柔软/柔性材料(不论是否有弹性)，并且如果需要，可以使该材料浸渍天然或非天然橡胶的适当密封层。适宜的纺织材料包含合成纤维，例如特氟隆(TEFLON)TM、玻璃、尼龙等等。
也可使用其它材料。
图1显示了在振动装置部件(带有梭动件的“振动头”，振动输出来自其壳体)11和固定或机动的钻头框架组件(6)之间协同作用的主空气或流体(气体)囊组(4)。在工作时，该组件为钻柱7提供在钻孔中“浮动”的能力而与钻柱的重量无关，因为如果需要，其可通过气阀调整，以在保持于如图所示的气囊4之间的钻柱夹具上提供相等的压力。当然，正如此后描述的那样，该能力还允许在定向钻进时使用不等的压力以进行压力释放。
该组件还在钻柱7的运动块体以及梭动件组件和钻架结构或支架/框架6之间提供隔离。
这两种功能是优选的，并且可以证明在头部的运行中是关键的。
以标号5示出的运动块体(梭动件)可以在位于端板中的每一端具有气囊或柔性装置。端板12用于向钻柱提供输出。以标号8示出的气囊用于将梭动件定位到其可运行往复运动的中心处。这是优选的，并且可以证明在其运行时当梭动件可能降至最低点而抵靠端板12和13(11的)时很关键。这些气囊8中的压力可以对称或不对称地改变，以改变梭动件的运行参数，即限制或增加梭动件的运动。该组件允许梭动件组件在附接于钻柱上的同时完全悬置(悬吊)。
作为过渡件的转动轴承组件允许钻柱7转动。在轴承的上方，振动输出件不转动，即固定或独立于钻柱转动，但是振动。优选通过由固定马达1驱动的宽齿带组件2提供旋转输入。驱动器之间的距离被设计成使得钻柱运动和相关的振动通过带传动来消散，因此未传递到钻进结构。带传动还被设计成使得不会由于振动而失效。
图1、2、3和4显示了插入于板14之间的止推板10(在图1、2和4的情况下)。
因此，每个气囊4如图1那样设置并能够适应由于振动输入从图1所示的情况向上(如图4中所示)或向下运动到图4所示的变形情况，反之亦然。正如此后描述的那样，如果需要，这种运动可以通过囊4的适当充排气来实现。
图2显示了一混合方案，其中磁铁15位于囊4的内部或外部，以提供彼此之间的排斥作用，即磁铁从其中一个板14相对于止推板10中的一个板对齐，从而防止接触。这是一种通过气囊自身的系统。这种磁性相互作用和气囊相互作用混合的设计可以通过适当装置来实现，以导致振动运动或者造成向上或向下错位，但是仍然不产生磁铁15的接触。
梭动件的目的是以往复运动方式将能量传递到相邻元件。正如过去一样，这种能量传递可以通过以适当的定时在梭动件及其相邻元件之间喷射油来实现，以引起梭动件的往复运动，从而引起钻柱平行于梭动件运动的线性运动，从而沿着钻柱以最有效的方式将能量传递到钻头。我们还推荐采用此后将描述的磁性相互作用方法。
梭动件质量是将能量传递到相邻元件的关键。移动方向的变化将能量传送给相邻元件。梭动件的质量越大，为实现方向变化所需的能量越大，并且与所需的马力直接相关。梭动件质量和振动钻柱的总质量之间的关系必须适当地考虑和计量。
梭动件动作(该梭动件与振动的减弱无关)具有以下优点，即从不存在通过将钻柱锁定或粘结在钻孔中使振动头处于停顿的情况。该梭动件可将全部动力传递到钻柱或可安装的附件。
图5和6分别等同于WO 2005/087393的图11和10。显示的梭动件17能够在轴18上(优选在每一端设有轴承)前后往复运动。通过从每个腔室18和20中分别引入和去除分别作用于固定活塞21和22上的流体产生如上述说明书中所描述的梭动运动。在梭动件17的每一端具有封闭腔室19或20。旋转阀装置23和24适于提供分别来自腔室19或20的流体进入和排出，从而例如经由固定活塞21而非轴18提供振动输出。如果轴被固定到梭动件19上。如果轴未被固定到梭动件19上，其可以为来自该轴的动力输出，不论其是否具有任何转动作用或仅仅密封在固定活塞中。
对于或来自于如图5和6中所示的振动头配置的适当气动控制在所引用的专利申请文件中进行了充分的描述。
关于如WO 2006/065155中的磁性相互作用头，图7A是图解性视图，显示了梭动件在固定互补元件之间沿顺时针方向转动并且用“R”和“A”分别显示互补元件和梭动件之间以及梭动件与另一个互补元件之间的排斥和吸引状况，因此在梭动件上沿箭头方向具有净往复运动推力。图7B显示了在一对固定互补元件和梭动件之间的吸引力“A”和排斥力“R”刚刚颠倒的时刻处如图3中所示的配置，该梭动件沿箭头方向往复运动。
参考永磁铁或其它磁铁的不同极性区域，图7A和7B显示了效果。断开的锯齿形箭头指示来自第一互补结构的动力输出。然而，在图示的配置中，只要考虑所描述的“正”和“负”极性，就存在异相的第二互补结构。优选地，梭动件在每一端具有同一极性，因此在图3所示的状态下，具有由位于梭动件和第一互补结构之间的“正”和“正”极性的排列产生的净排斥力，虽然同时在梭动件和第二互补结构之间存在“正”和“负”吸引力“A”。如图7B中所示，存在稍后的相反情况的短瞬间，并且正是从“R”和“A”到“A”和“R”的快速变换导致随着梭动件的转动引起的梭动件方向的颠倒。
在本发明的一些形式中，180°异相情况被示出用于互补结构装置并且可以改变。
如图7A和7B中所示，振动的输出优选经由第一互补结构进行。
优选地，梭动件通过磁性装置往复运动。梭动件的端部具有装配在这种配置中的电磁体或(优选)稀土磁铁，从而使得当梭动件转动时，其响应于相邻元件脉动，该相邻元件也安装配磁铁，以引起梭动件往复运动。
可以使用上述和/或其它驱动器的混合方案。
上述实例具有共同的准则。
-梭动件优选从不需要从物理意义上接触相邻元件，因为这会损坏磁铁和与有关的向下钻进设备一起的钻柱接头。
-梭动件的运动优选从不取决于钻柱或附接的设备，其相对于梭动件的运动自由运动。
-梭动件动作优选沿两个方向驱动钻柱，即沿进出方向驱动钻柱，并在这种情况下允许钻头转动，以在钻头上产生很小拖曳地运动。这种动作允许孔的倒向扩孔。
优选使用永久磁铁(特别是具有高磁场强度的稀土类磁铁，例如钕磁铁，例如可稳定到180℃的NdFeB磁铁和可在高达400℃的温度下使用的钐钴磁性(FmCo))。
可以采用其它形式的磁铁，包括未来可能发展的磁铁。然而，一般而言，纯粹从尺寸以及在振动并且承受不利环境的结构中提供足够的电气输入的需要的观点看，电磁铁是建议采取的。
可以想象，梭动件的转速可显著变化。一个这种转动的纯粹实例为1600RPM，其通过所述磁铁足以提供梭动件来回地充分摆动，以提供相当大的振动输出。常用范围可从1000到2000RPM，但可更高或更低。2000RPM折合为大约130Hz。
图8显示了根据WO 2006/065155的钻头，其被悬置，以悬吊承载根据本发明的振动头，振动装置本身以局部剖面图示出。该申请文件的全部内容通过引用方式包含于此，但前提是在2006年6月22日之前未公开。
利用图8的配置，例如，如果1.5m长，梭动件可以具有从0.1mm到15mm的往复运动幅度(取决于梭动件转速、梭动件质量、磁体阵列、磁场强度、几何形状和间隙)。
优选地，在稳定状态条件下，预计循环频率从20循环/秒以上(优选)到200循环/秒。依赖于大约3000RPM的往复转动，使用4/8磁性相互作用可很容易地产生200循环/秒的频率。
端板和系杆为相邻元件之间的连接件，并且它们将往复运动能量传递到钻柱。
在图8中显示了在振动装置部件之间共同作用的主空气或流体(气体)囊组，该振动装置部件为固定或优选机动悬置的钻头框架组件。该组件提供具有能够在工作时不考虑钻柱重量而在钻孔中浮动的钻进能力的钻柱25，因为其能够通过气阀(未示出)调整，以在保持于气囊之间的钻柱夹具上提供相等的压力或可留给其自身。该组件还在钻柱25的运动块体和梭动件组件26以及钻架结构或支架/框架27之间提供隔离。
这两个功能是优选的，并且可证明在头部的运行中是关键的。其还提供了稍后更详细描述的用于定向钻进的优点。
端板28和29对梭动件作出反应。端板28通过轴30及其延伸部31向钻柱提供输出。用作过渡件的转动轴承组件32允许钻柱的转动。在轴承组件32上，振动输出件与钻柱转动无关，即不必转动。接下来，优选通过由固定马达34驱动的宽齿带组件33向钻柱心轴提供旋转输入。与马达34的距离被设计成使得钻柱的运动和相关的振动通过带传动33消散，因此未从钻进结构传递到马达34。该带传动还使得不会由于振动而失效。
梭动件25承载磁铁阵列36和37(以如图7A和7B所示的方式)，以分别如所述方式与磁铁阵列38和39相互作用。
优选地，梭动件的驱动器是驱动挠性传动装置、例如带41的电气、气动或液压马达40。优选地，使用若干传动带。这种带41优选可适应所需运动的幅度。
在其它驱动形式中，梭动件可被推动，以根据由流体(例如空气、水等等)冲击的叶片来转动。还存在或使用用作驱动器的其它选项，例如对梭动件的轴向延伸部的驱动(不一定是圆周传动)。
就振动装置而言，可以看出，梭动件的端板承载件42和43(例如适当地螺栓连接到梭动件上或搭接并径向固定到梭动件的侧面)分别将磁铁阵列36和37固定到梭动件上，每个阵列与板28和29的磁铁阵列38和39共同作用(如图7A和7B所示)。
可以看出，至少在梭动件上，每个磁铁呈能够通过保持板42和43夹持到梭动件的主体上的截头圆锥或曲线形状。如果需要，同样的方式可以用于板28和29及其阵列38和39。
梭动件主体优选排列有具有第一磁极44的永久磁铁，该磁极将围绕轴的第二磁极45的磁线磁性浮动。
虽然在一些情况下，磁铁优选暴露于每个梭动件的端部，但是也可在不妨碍磁性相互作用的有效性的前提下提供防护罩。对于各端板的固定磁铁也是类似的情况。它们可类似地夹持到梭动件上或简单的粘合便已足够。
可以想象，每个或一个端板能够转动(例如转动45°)，以致当需要时，梭动件可以稳定状态保持在端板之间而不管是否转动。
梭动件在导向轴上的磁性支撑是优选的，但是在其它可选形式中，可提供一些空气或其它支撑。这将避免可能降低永久磁铁的性能的任何不必要热量累积。
存在流体通道46，其延伸穿过装置进入钻柱，从而提供冲刷能力以及冷却功能。这种流体可以是空气、液体(例如水)或包括通常用于钻进中的润滑流体(例如浆料)。
图9是定向钻头，其可附接到钻柱的端部上，以便能够转过大于360°的角度，从而实现笔直钻进，以及部分地转过小于360°的角度，从而允许依赖于由其平面47提供的不对称性进行一些定向钻进。图10是侧视图，显示了图9中的钻头的不对称性。图11是朝向钻头工作端的视图，显示了切削工具或刀具。
图12显示了如图9到11所示的钻头，其带有大约12.5°的转向面(引导面)47，但以笔直钻进模式工作，即转动大约大于360°的角度，从而提供所示的对称的向下钻进轮廓48，例如，在形成145mm直径孔的定向钻头中具有95mm直径的桑德(Sonde)壳体本体。图13是与图12类似的视图，但是此时显示出在以小于360°的角度、即以转向模式进行了一些转动后其已经前进运动，从而在向下钻进轮廓中产生一些不对称性，该钻头已经更进一步地向前行运动仅仅8-10mm的距离。图14是与图13类似的视图，其中钻头仍处于转向模式，但是此时是在以转向模式前进大约50mm之后。图15是与图14类似的视图，但是显示出从图14的50mm位置前进到大约110mm处。图16是与图15类似的视图，但是显示出以转向模式又前进25mm，例如达到大约135mm。图17显示了与图16类似的视图，但是以转向模式又前进25mm，即达到大约160mm的总距离。上述过程显示了依据完全转动/大于360°的新方向钻进可从不对称轮廓区域50中去除材料49。
图18显示了呈现出如图17所示的第一状态之后的完全转动的开始。
图19显示了有关的曲线(动作对时间(在底部)和深度对时间(在顶部))，作为逐渐深入的钻进曲线，显示了部分顺时针方向转动以切削岩石，释放钻进压力，逆时针方向部分转动等(“顺时针方向”通过上升线显示于下部曲线中，“逆时针方向”部分转动通过下降线显示，没有转动的“后拉”(“PB”)状态通过位于顶部的水平线显示，没有转动的“前推”(“PF”)通过位于底部的水平线显示)。
在图19中，当同一图形上的曲线在上部位置呈水平线时，进一步的相邻成对竖直虚线交替地对应于200毫秒(“PF”)止推力(即当下部图形上的曲线呈水平线且最低时)和相应的200毫秒止推力释放(“PB”)。这些位置分别交替对应于零转动的前推和零转动的拉回。
在下部曲线中，通过向上倾斜的斜线显示切削，在该位置，具有大约10rpm的钻杆转动，但是仅仅在当其处于图20所示的10点钟位置时位于斜线底部的时刻到当其位于图20所示的2点钟位置时向上倾斜的斜线顶部的时间之间。12点钟位置是通过上升和下降曲线的水平中间部分曲线的中线。
与图19中的下部曲线的向上倾斜的斜线相反，下降线显示了向前推进之前的逆时针方向转动。
当然，可以理解，通过下部曲线的上升线表示顺时针方向的切削转动，通过下降线表示逆时针方向的非切削转动。
上部曲线在时间上完全对应于下部大部分曲线。显示了在岩石表面(水平线)的起始点处下部图形的图形相关性并显示出钻头相对于下部曲线所示的不同状态的向下顺序运动。
图20显示出图19所示曲线的10到12点钟的有限转动。
图21是供给到如图1所示的配置的可充气容器或从该可充气容器供给的压力管路，这种压力管路允许通过充排气进行变化，从而在通过呈现如图4所示状态的钻具进行反向部分转动(以转向模式)之前和该过程中实现输出。显示了可如图所示或颠倒的钻具。
重要的是，囊状物、风箱状物或囊袋51和52可分别依赖于液压输入和/或分别利用空气/气体加压/释压相应的囊袋51/52向缸体53和54进行气动输入而充入/排放。
图22显示了优选的作用于止推板上的系杆连接的两个板的实施例，系杆限制前后板对齐。这里，囊状物、风箱状物或类似物57和58分别能够在一种情况下通过作用于板60和61上、而在另一种情况下通过作用于板60和62上而向上向下地穿过板60移动系杆59。以固定、吊置等方式支撑的框架可以固定连接到板60上。
图23显示了用于每个梭动件和钻柱的液压传动的流向图以及对所述图1和4中的气囊进行充气/排气的气动回路的流向图。
该图显示了图22的板60、61和62，系杆59和风箱状物、囊袋等57和58。所显示的供给囊袋57和58分别为分别与图21中的53和53等同的缸体66和67。这里，缸体66和67的控制基于接受加压流体进入(液压和/和气动)的阀机构的动作进行并能够将其传送给如图所示的缸体66和67中的活塞的下侧，并且在需要时对相应的气体类型连接的囊状物、风箱状物、囊袋等57或58进行充气或排气。
在所示的壳体63中，如前所述，梭动件(未示出)优选通过来自由电气或液压马达64驱动的带65的输入移动，该马达具有转动优选形式的梭动件的作用，以获得梭动件与位于端板上的磁铁的往复磁性相互作用。
示出了一CPU 69，其控制阀机构68和阀机构70，以接收或释放流体，但是具有为转动液压马达71提供动力的作用，从而向钻柱的心轴74传递适当的转动。在CPU69及其阀装置70的控制下，带72和73根据相应的液压马达71至少允许针对笔直向前钻进所指的大于360°的转动以及如前所述的可选择的小于360°转动往复钻进。
在本说明书中，对一些专利申请文件、其它外国文献和其它信息源的引用总体上是为了提供用于论述本发明的特征的背景。除非特别表述，这些外国文献的引用在任何意义上不应当被看作是承认这些文献和信息源为现有技术或形成本领域的公知常识的一部分。
Claims (48)
1.一种钻进装置，其包括或包含：
支撑框架，
振动头，
第一振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以直接或间接地承载振动头，
第二振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以将振动头直接或间接地保持在所述第一振动响应支架上，
钻柱，其直接或间接地由振动头承载，所述钻柱可选地具有钻头，以及
一个或多个驱动器，其直接或间接地转动钻柱和任何可选钻头。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振动头悬吊支撑在来自于所述支撑框架的所述第一振动响应支架上。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一振动响应支架包括柔性流体容器。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二振动响应支架包括柔性流体容器。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑框架包括一结构，在该结构中，振动头的倒置顶帽式连接件悬置在所述第一和第二振动响应支架之间。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，存在钻头。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述钻头为允许定向钻进的钻头。
10.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述一个或多个驱动器可以使钻柱以及任何钻头转过360°。
11.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述一个或多个驱动器可以在颠倒方向之前使钻柱以及钻头转过小于360°的角度。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，至少所述第一振动响应支架能够被改变，以提升振动头以及钻柱和定向钻进钻头。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，当至少第一振动响应支架被改变或已经被改变时，一个或多个驱动器能够沿着与在转过360°钻进或为了定向钻进目的转过小于360°的角度时的方向相反的方向转动或同步转动钻柱以及钻头。
14.一种钻进装置，其包括或包含：
支撑框架，
振动头，
至少一个振动响应支架，其直接或间接地来自于支撑框架，以直接或间接地承载振动头，
钻柱，其直接或间接地由振动头承载，所述钻柱可选地具有钻头，
一个或多个驱动器，其直接或间接地转动钻柱和任何可选钻头，
其中至少所述第一振动响应支架能够被改变，以提升振动头以及钻柱和定向钻进钻头，
而且，当至少第一振动响应支架被改变或已经被改变时，一个或多个驱动器能够沿着与在转过360°钻进或为了定向钻进目的转过小于360°的角度时的方向相反的方向转动或同步转动钻柱以及钻头。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述振动头悬吊支撑在来自于所述支撑框架的所述至少一个振动响应支架上和/或由所述至少一个振动响应支架悬吊支撑。
16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述至少一个振动响应支架包括柔性流体容器。
17.如权利要求14到16中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个振动响应支架包括相斥的磁性相互作用件。
18.如权利要求14到17中任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑框架包括一结构，在该结构中，振动头的倒置顶帽式连接件悬置在所述第一和第二振动响应支架之间。
19.如权利要求14到18中任一项所述的装置，其特征在于，存在钻头并且钻头为允许定向钻进的钻头。
20.如权利要求14到19中任一项所述的装置，其特征在于，所述一个或多个驱动器可使钻柱以及任何钻头转过360°。
21.一种钻进装置的应用，所述钻进装置具有用于附接于或可附接于钻柱上的振动头的上下浮动或柔性支架。
22.如权利要求21所述的应用，其特征在于，具有一些气动重量支撑。
23.如权利要求21或22所述的应用，其特征在于，具有一些磁性重量支撑。
24.如权利要求22或23所述的应用，其特征在于，具有一些对这种重量支撑的气动约束。
25.如权利要求22到24中任一项所述的应用，其特征在于，具有一些对这种重量支撑的磁性约束。
26.如权利要求21到25中任一项所述的应用，其特征在于，具有倒置的顶帽式支撑组件，以悬吊振动头。
27.如权利要求21到26中任一项所述的应用，其特征在于，所述振动装置包括梭动件并且振动输出来自梭动件的壳体。
28.一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于和可附接于钻柱上，
支架，以及
至少一个可重构(例如柔性的)流体容器(例如柔性气囊)，以承载并将振动头束缚到支架上，
其中，振动头、支架和至少一个可重构流体容器的相互作用具有以下作用，即承载附接或将附接的钻柱的重量以及允许振动头相对于支架在钻柱轴线的纵向和横向方向的一些运动自由度。
29.一种钻进装置，其包括或包含：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
至少一个气囊，其插入于支架和振动头的部件之间，用作第一相互作用，以承载振动头以及所述或任何附接钻柱的重量，以及
至少一个气囊，其插入于支架和振动头的部件之间，用作第二相互作用，以相对于支架约束振动头，从而使得所述第一相互作用在振动头的振动循环的任何部分均没有完全失去。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述振动头的部件插入于由所述支架提供的顶部和底部约束件之间，并且至少一个气囊插入到所述部件上方和一个约束件下方，至少一个气囊插入于所述部件下方和另一个约束件上方。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，振动头的大部分位于所述部件的下方，
其这样配置，以提供振动头以及其承载或将承载的的钻柱相对于支架的运动自由度，并且能够响应于重量将振动头相对于支架偏压到基准状态。
32.一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，该振动头横向于由钻柱限定或将被限定的纵轴具有一个和多个突出部，以限定至少一个上表面和至少一个下表面，
用于振动头的支撑框架，
在框架和所述至少一个上表面之间作用的至少一个气囊，以及
在框架和所述至少一个下表面之间作用的至少一个气囊。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，振动头具有用于梭动件行程的每一端的柔性(例如气囊等)限制和振动头自身与支架或框架的柔性(例如气囊等)装配的构造。
34.如权利要求32或33所述的装置，其特征在于，与振动头的底部相比，上表面和下表面更靠近振动头的顶部。
35.一种钻进装置，其包括或包含：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
其中(I)该振动头具有通过柔性装置至少部分地柔性限制在其行程中的梭动件，和(II)该振动头由支架柔性地支撑，
以及其中，借助于柔性支撑的振动头，该支架适于承载附接或将被附接的钻柱的重量或承受其惯性或动量，并允许振动头相对于支架沿钻柱轴线的纵向和横向的一些运动自由度。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，至少具有两个流体容器，以提供振动头的柔性支撑。
37.如权利要求36所述的装置，其特征在于，至少一个容器中的流体为气体(例如空气)。
38.如权利要求36或37所述的装置，其特征在于，振动头的大部分位于容器的下方(当钻进轴线为竖直时)。
39.一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，
支架，
柔性装置(例如优选为至少一个插入于振动的头部件和支架之间的气囊)，其用作第一相互作用，以承载振动头和所述或任何附接钻柱的重量，以及
柔性装置，其用作第二相互作用(优选为相对于支架约束振动头)，由此所述第一相互作用(优选)在振动头的振动循环的任何部分均没有完全失去。
40.如权利要求39所述的装置，其特征在于，振动头的部件插入于由所述支架提供的顶部和底部约束件之间，并且至少一个气囊插入于部件(例如作为所述柔性装置的一种选择)的上方和一个约束件的下方，至少一个气囊插入于部件的下方和另一个约束件的上方。
41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，振动头的大部分位于容器的下方。
42.一种钻进装置，其包括：
振动头，其附接于或可附接于钻柱上，该振动头横向于由钻柱限定或将被限定的纵轴具有一个和多个突出部，以限定至少一个上表面和至少一个下表面，
用于振动头的支撑框架，
在框架和所述至少一个上表面之间作用的至少一个气囊，以及
在框架和所述至少一个下表面之间作用的至少一个气囊，
其中，该振动头具有连接到或邻近钻柱连接件的钻柱转动驱动器。
43.一种振动钻进装置，其包括：
振动头，其具有梭动件，但是振动输出不直接来自于梭动件，
机动支架，通过该支架，振动头被安装，以在梭动件的作用下柔性地振动，
轴承，其由来自于振动头的振动输出件支撑，以及由该轴承承载的钻柱连接器，
该钻柱连接器的转动驱动器。
44.一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含：
梭动件，其能够沿梭动轴线或轨迹在第一和第二互补结构之间可重复地梭动，
驱动器，用于围绕梭动轴线或轨迹的至少一部分转动梭动件，以及
磁性相互作用区域，其位于至少一个互补结构和梭动件中的每一个上，从而使得梭动件的转动具有使梭动件承受作为互补结构和梭动件之间的交替吸引力和排斥力的往复运动诱导力的作用，
其中，振动输出来自所述互补结构中的一个或另一个或者两者，而不直接来自于梭动件本身。
45.一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含：
梭动件，其可围绕限定的梭动轴线转动并可沿梭动轴线往复运动，
驱动器，用于围绕梭动轴线转动梭动件，
第一互补结构，梭动件朝向和远离其运动，反之亦然，
第二互补结构，梭动件远离和朝向其运动，反之亦然，该梭动件位于所述互补结构之间，
其中，第一互补结构/梭动件和梭动件/第二互补结构的每一对的近端区域具有磁性区域，随着梭动件转动其可操作，以交替地为每一对互补结构/梭动件提供吸引力或排斥力，
每对互补结构/梭动件之间的相位变化设计成或可以设计成使得由于通过其转动作用于梭动件上的磁性相互作用而使梭动件沿其梭动轴线往复运动，
振动输出来自所述互补结构中的一个或另一个或者两者，而不直接来自于梭动件本身。
46.一种振动钻进装置，其包括：
振动头，
钻柱支架，其从振动头悬下，该振动头具有转动驱动器，以转动与之相连或将与之相连的钻柱，
振动头支架，以及
用于来自于振动头支架的振动头的安装件，其与支架柔性地相互作用并且悬置振动头。
47.一种能够提供振动输出的振动装置，所述装置包括或包含具有能够在互补结构之间往复运动的梭动件的组件，至少一个互补结构提供振动输出，其特征在于，具有用于转动梭动件的驱动器，并且在转动的梭动件和互补结构之间存在磁性相互作用，从而使得其与每个互补结构相互作用，并且互补结构相对于梭动件的相位变化以及交替的磁性引起梭动件的往复运动。
48.一种用于定向钻的柔性悬置支架的应用，其将承载的钻柱作为卸压装置或允许通过钻柱将重量施加于钻头上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081008 |