CN105189910A - 旋转减振工具 - Google Patents

Abstract

公开了用于降低振动的设备，工具，组件和方法。减振设备可包括定子和位于所述定子内的转子。包括有第一活塞部分并且其限定出在其中具有第一活塞的第一活塞腔。所述第一活塞腔可流体连接到限定在所述定子和所述转子之间的区域中的环状区域的第一端部。还可限定有第二活塞部分并且其包括在其中具有第二活塞的第二活塞腔。所述第二活塞腔可流体连接到所述环状区域的第二端部。

Description

旋转减振工具

背景技术

在钻探，完井，或者油井再造中，可以使用各种井下工具。例如，钻井工具组件可包括连接到井底组件的钻柱，所述井底组件包括钻头。所述钻柱可包括通过一个或多个工具接头首尾连接的数个钻杆节，并且所述钻柱可以将钻井流体(例如，通过中心孔)和/或旋转扭矩从钻机传递到所述钻头。如果这样装配，所述井底组件可以使用井下马达(例如，泥浆马达)将扭矩传递给所述钻头。

流体可以通过由所述钻杆提供的液压通道在井下被运送。所述流体(例如，泥浆)可以从地面被泵送并且在所述钻头中的多个孔眼(例如，喷口)处离开钻井工具组件。这些孔眼可以被用于在钻井过程中排放冷却所述转头并且将岩石或其它切屑带离井筒的钻井流体。

来自各种井下和/或地面力的一个或多个轴向，横向或旋转振动(例如，移动，摆动，等等)的综合振动被传递给所述钻头和钻柱(包括所述井底组件)。振动可能引起钻井设备，包括钻柱，井底组件和钻头发生弯曲，扭转，跳起，或其它偏离路线。在某些情况中，所述形成的井筒可能大于期望的，具有偏离轨道，或者具有差的井筒质量。此外，振动可能对一个或多个钻柱部件和/或任何其他井下部件造成损害。

发明内容

一方面，这里公开的实施例涉及一种减振设备，其包括定子和位于定子内的转子。在所述定子和转子之间的区域中可限定有环状区域。第一活塞部分可限定出流体连接到所述环状区域的第一端部的第一活塞腔，第二活塞部分可限定出流体连接到所述环状区域的第二端部的第二活塞腔。第一和第二活塞腔的每一个在其中均具有活塞。

另一方面，这里公开的实施例涉及一种具有螺旋定子和设置在所述螺旋定子内的偏心螺旋转子的工具，使得在所述螺旋定子和所述偏心螺旋转子之间限定出一个环状区域。所述工具还可包括在其中具有第一活塞的第一活塞腔，第一活塞可以将所述第一活塞腔分隔成相应的第一和第二侧。所述第一活塞腔的第一侧可与所述环状区域流体连通，并且所述第一活塞腔的第二侧在其中可具有衰减元件。所述工具还包括在其中具有第二活塞的第二活塞腔，第二活塞可将所述第二活塞腔分隔成相应的第一和第二侧。所述第二活塞腔的第一侧可与所述环状区域流体连通，并且所述第二活塞腔的第二侧在其中具有衰减元件。

另一方面，这里公开的实施例可涉及一种方法，其包括旋转连接到转子的钻头。所述转子可位于定子内，并且旋转所述钻头可以使得所述转子相对于所述定子旋转。流体流动通过形成于所述转子和定子之间的环状区域，并且到达第一活塞腔。这种流动响应于所述转子相对于所述定子的旋转而发生。可以使用所述第一活塞腔内的第一衰减元件衰减来自所述流体的能量。

本概述用于介绍在下面的详细说明中进一步描述的构思选取。本概述不是用于确定要求保护的主题的关键和基本特征，也不是用于帮助限定要求保护的主题的范围。

附图说明

图1为根据本公开的某些实施例的钻机的示意图。

图2示出根据本公开的一个或多个实施例的振动设备的剖视图。

图3示出根据本公开的一个或多个实施例的连接到振动设备的第一活塞部分的上部的上壳体部分的放大剖视图。

图4示出根据本公开的一个或多个实施例的连接到振动设备的动力部分的上部的第一活塞部分的下部的放大剖视图。

图5示出根据本公开的一个或多个实施例的连接到振动设备的第二活塞部分的上部的动力部分的下部的放大剖视图。

图6示出根据本公开的一个或多个实施例的连接到振动设备的下壳体部分的上部的第二活塞部分的下部的放大剖视图。

图7示出根据本公开的一个或多个实施例的振动设备的下壳体部分的放大剖视图。

图8示出根据本公开的一个或多个实施例的位于振动设备的第二活塞部分的下部与下壳体部分的上部之间的连接结构的放大剖视图。

图9示出根据本公开的一个或多个实施例的位于振动设备的第二活塞部分的下部与下壳体部分的上部之间的连接结构的放大剖视图。

具体实施方式

现在参照附图对本公开的具体实施例进行详细描述。在后面对本公开的某些实施例的描述中，对多处具体的细节进行描述以提供对这些实施例更完整的理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，根据这里公开的内容可知，这里公开的实施例不需要这些具体细节也可以实施。在其它情况下，没有对公知特征详细描述，以避免使说明书复杂化。

这里公开的实施例涉及在井下工具或组件中用于抑制或减少振动(例如，轴向、横向、旋转或它们的组合)的设备、工具、组件、系统和方法。根据本公开的实施例可包括动力部分，其中，所述动力部分包括定子和转子以及形成于二者之间的环状区域。第一活塞腔可与所述环状区域的一个端部流体连接(即，二者之间具有流体连通)，第二活塞腔与所述环状区域的另一个端部流体连接。所述第一活塞腔和/或第二活塞腔此时可被用于减少或抑制在所述动力部分的环状区域内部传递的流体的能量。由于所述动力部分可连接到钻头或其它旋转工具，所述钻头或其它旋转工具接着可以被连接到所述工具的一个端部，所述第一活塞腔和/或第二活塞腔可以被用于减少通过所述钻头或其它旋转工具被纳入到所述动力部分内的振动，例如旋转振动。此外，所述动力部分可具有从其中贯穿而形成的通孔，例如形成在转子内的通孔，其中，在所述定子和转子之间形成的环状区域与所述通孔流体隔离。

为了理解本公开的实施例所可使用的示例性环境，图1示出用于钻探地层的钻井系统100。所述钻井系统100可包括钻机110，其可以提升，降低，注入，转动，或者通过其它方式操纵钻井工具组件112向下延伸进入井筒114。所述钻井工具组件112可包括具有井底组件118的钻柱116，井底组件118在其远端具有钻头120。

钻柱116可包括通过一个或多个工具接头116-2首尾相连的多个钻杆节116-1。在其他实施例中，钻柱116可包括连续油管或其它连续材料。无论用于形成钻杆116的构件是什么，钻柱116都可以从钻机110向钻头120传输钻井流体(例如，通过中心孔)。在某些实施例中(例如，在使用钻杆节116-1的情况下)，钻柱116还可以被用于向钻头120传递旋转扭矩。在其它实施例中，井下马达(例如，泥浆马达)可以被用于向钻头120传递扭矩。例如，当钻柱116使用连续油管时，钻井流体可以流过马达，马达将轴向流体流转换成用于旋转钻头120的旋转能。钻柱116可提供允许钻井流体(例如，泥浆)被泵送从其中通过的液压通道。所述钻井流体可以通过钻头120中选定大小的孔眼或喷口被排放，并且被用于冷却钻头120同时朝向地面提升井筒114的切屑。

在钻井过程中，钻头120、钻柱116以及井底组件118由于各种井下和/或地面力而可经受轴向、横向、旋转或其它各种振动。由于所述振动，钻柱116、井底组件118、钻头120或其它构件可能发生弯曲、扭曲、反弹或者其它偏移。由此，所述井筒可能会偏离期望的路径，变得比预期大，具有差的井筒质量，或者具有其它不期望的特性。此外，振动可能对一个或多个钻柱部件(116、118和120)以及设置在其中或连接到其上的任何井下部件造成损害。为此，可以将减振工具122连接到井底组件112、钻柱116、钻头120或其它部件上并且其被用于减少振动和由这些振动造成的负面影响。

现在参照图2-9，示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例性减振工具或设备200的多个剖视图。减振设备200可具有通孔201，并且可包括多个部分，例如上壳体部分210、第一活塞部分220、动力部分240、第二活塞部分250、下壳体部分270、其它部分或者前述部分的组合。本领域普通技术人员可以意识到，根据这里公开的内容，尽管示出的减振设备200具有彼此连接的多个部分，然而一个或多个部分也可以彼此整体形成。

关于减振设备200，图2示出了减振设备200的整体剖视图，而图3-9示出了减振设备200的具体区段和部分的放大视图。具体地讲，图3示出了连接到第一活塞部分220的上部的上壳体部分210的放大剖视图。图4示出了连接到动力部分240的上部的第一活塞部分200的下部的放大剖视图。图5示出连接到第二活塞部分250的上部的动力部分240的下部的放大剖视图，图6示出连接到下壳体部分270的上部的第二活塞部分250的下部的放大剖视图。图7示出下壳体部分270的放大剖视图，图8和9示出位于第二活塞部分250的下部和下壳体部分270的上部之间的连接结构的放大剖视图。

如图2所示，减振设备200可包括允许流体(例如，钻井流体或泥浆)被泵送从上端部203通过减振设备200到达下端部205的通孔201。通孔201可从上壳体部分210开始延伸并且穿过所述上壳体部分210，穿过第一活塞部分220，动力部分240，以及第二活塞部分250，并且到达且穿过下壳体部分270。

上壳体部分210可配置成连接到或与钻柱，工具，或组件(例如，井底组件)接合。例如，上端部203可包括与钻柱，井下工具，井底组件部件，或其它部件的销元件(未示出)螺纹接合的盒元件204。类似的，下壳体部分270可配置成与工具，组件，钻头，或其它部件接合。例如，下端部205可包括与钻头(参见图1的钻头120)的销元件(未示出)螺纹接合并且便于连接到其上的盒元件206。

如图2、4和5所示，减振设备200可包括动力部分240，其可选择地包括定子241和转子243。转子243可设置在定子241内部，并且在转子243和定子241之间限定有环状区域245。转子243可以被布置和设计成相对于定子241旋转。所述转子243和定子241之间的相对旋转可被用于泵送，传输，迫使或采用其它方式使流体流动通过形成在转子243和定子241之间的环状区域245。

在一个或多个实施例中，定子241可以是螺旋定子，转子243可以是偏心螺旋转子。在一个具体的实施例中，动力部分240可以装配在减振设备200的直径限制内。在至少某些实施例中，动力部分240可以是或者包括螺杆泵，也被称作容积泵和/或Moineau泵。然而本领域技术人员可以意识到，根据本公开内容，在本公开的一个或多个实施例中也可以使用其它类型的动力部分。例如，可以使用容积泵或马达。

如果转子243相对于定子241沿着一个方向旋转，流体可以沿着一个方向被泵送通过动力部分240的环状区域245(例如，通过朝着第一活塞部分220泵送流体)。如果转子243相对于定子241沿着相反的方向旋转，流体可以被泵送沿着另一个方向通过动力部分240的环状区域245(例如，通过朝着第二活塞部分250泵送流体)。因此，动力部分240的定子241和转子243可选择地旋转，以泵送流体通过动力部分240的环状区域245。此外，延伸穿过动力部分240的转子243的通孔201可以与形成在转子243和定子241之间的环状区域245流体隔离，以限制或阻止流动通过减振设备200的通孔201的流体与流动通过动力部分240的环状区域245的流体发生混合或组合。因此，如这里更加详细描述的，位于环状区域245内且被用在向所述活塞部分传递力的流体可以被看作是封闭系统。

如图2-4所示，减振设备200可包括第一活塞部分220，其可以包括第一活塞221和第一活塞腔223。第一活塞221的长度可小于第一活塞腔223的长度，并且可以以将第一活塞腔223分隔成第一侧225(图3所示)和第二侧227(图4所示)的方式设置在第一活塞腔223内的中间位置上。在某些实施例中，第一活塞221可以被密封在第一活塞腔223中以使得第一活塞腔223的第一侧225中的流体不会与第一活塞腔223的第二侧227中的流体混合。

根据某些实施例，第一衰减元件229可设置在第一活塞腔223的第二侧227内。第一衰减元件229可包括一个或多个弹簧或其它偏压元件。例如，第一衰减元件229可包括多个碟形弹簧(Bellevillespring)，一个或多个弹性元件或材料，本领域普通技术人员公知的其它衰减元件，或者前述的组合，其可被用于衰减在第一活塞腔223内施加到第一活塞221上的力和能量。例如，衰减元件可包括一个或多个螺旋弹簧，一个或多个波形弹簧，一个或多个扁线压缩弹簧，一个或多个压缩空气或气体腔，或者上述组合，用以衰减施加到其上的能量，这些都位于本公开的范围之内。

第一活塞部分220可包括延伸穿过第一活塞部分220的第一轴235，其可被连接到转子243。在某些实施例中，第一轴235可以是挠性的和/或定向成偏心地延伸穿过减振设备200。例如，如图3和4所示，第一轴235可沿着与减振设备200的纵轴线偏移一定角度的方向轴向延伸穿过减振设备200。

第一轴235可延伸通孔201穿过减振设备的至少一部分(例如，从第一活塞部分220到动力部分240的转子243)。此外，参照图3和4，第一活塞腔223的第一侧225可包括一个入口231(或者多个入口231)，第一活塞腔223的第二侧227可包括一个端口233(或者多个端口233)。第一活塞腔223的第一侧225可流体连接到动力部分240的环状区域245。所述流体连接可通过通道237和入口231发生。例如，如图4所示，通道237与环状区域245流体连通，并且可沿着第一轴235的外部轴向延伸。通道237还可与入口231流体连通。通道237由此可限定出位于第一轴235和第一活塞腔223之间的腔或环状区(即，从第一轴235径向向外延伸)。入口231可将通道237流体连接到第一活塞腔223的第一侧225，而第一活塞腔223的第二侧227可通过端口233流体连接到减振设备200的外部，例如通过端口233流体连接到形成在减振设备200和井筒壁之间的环状区域。

流体可以通过泵送或其它方式借助于入口231从动力部分240的环状区域245移动进入和离开第一活塞腔223的第一侧225，其中，流体的移动可使得第一活塞221在第一活塞腔223内滑动或以其它方式移动。第一活塞221响应于流动进入和离开第一侧225的移动可使得流体借助于端口233相应地流出和流入第一活塞腔223的第二侧227。由流体流入第一活塞腔223的第一侧225而产生的能量可通过设置在第一活塞腔223内的第二侧227中的第一衰减元件229被衰减。

与第一活塞部分220类似，如图2、5和6所示，减振设备200可包括第二活塞部分250，其具有第二活塞251和第二活塞腔253。第二活塞251的大小适于以限定出第二活塞腔253的第一侧255和第二侧257的方式设置在第二活塞腔253内。第二活塞251可被密封在第二活塞腔253中以使得第二活塞腔253的第一侧255中的流体不会与第二活塞腔253的第二侧257中的流体混合。

第二衰减元件259可设置在第二活塞腔253的第二侧257中。第二衰减元件259可包括与第一衰减元件229相同的材料并且包括一个或多个弹簧或偏压元件，例如，多个碟形弹簧，一个或多个弹性元件或材料，其它衰减元件，或者前述的任意组合。第二衰减元件可以用于衰减在第二活塞腔253中施加第二活塞251上的力和能量。在某些实施例中，第二衰减元件259可包括一个或多个螺旋弹簧，一个或多个波形弹簧，一个或多个扁线压缩弹簧，一个或多个压缩空气或气体腔，或者上述组合，用以衰减施加到其上的能量，这些都位于本公开的范围之内。在所述相同或其它实施例中，第二衰减元件259可包括与第一衰减元件229不同的材料。

第二活塞部分250可包括延伸穿过第二活塞部分250的第二轴265，例如挠性轴。第二轴265可延伸通孔201穿过减振设备200的一部分，并且可从动力部分240的转子243开始延伸穿过第二活塞部分250。此外，第二活塞腔253的第一侧255可包括入口261，第二活塞腔253的第二侧257可包括端口263。第二活塞腔253的第一侧255可通过通道267和端口261流体连接到动力部分240的环状区域245。通道267可流体连接到环状区域245并且可以形成在第二轴265和第二活塞腔253之间(即，从第二轴265径向向外，并且沿着其轴向长度延伸)。入口261可将通道267流体连接到第二活塞腔253的第一侧255。第二活塞腔253的第二侧257可通过端口263流体连接到减振设备200的外部，例如通过端口263流体连接到形成在减振设备200和井筒壁之间的环状区域。在某些实施例中，通道267可具有偏心环状，例如当第二轴265沿着相对于减振设备200的纵轴线成非平行和/或共轴的角度延伸时。

流体可以通过泵送或其它方式借助于入口261从动力部分240的环状区域245移动进入和离开第二活塞腔253的第一侧255，这可使得第二活塞251在第二活塞腔253内滑动或者以其它方式移动。第二活塞251响应于流入和流出第一侧255的移动，可使得流体通过端口263相应地流出和流入第二活塞腔253的第二侧257。由流体流入第二活塞腔253的第一侧255中的流动产生的能量可通过设置在第二活塞腔253的第二侧257内的第二衰减元件259进行衰减。

本领域的技术人员根据这里公开的内容可以意识到，尽管衰减元件229、259可分别设置在活塞腔233、253的第二侧227、257中并且入口231、261可分别设置在活塞腔233、253的第一侧225、255，但本公开的实施例并不局限于此。例如，第一衰减元件229可以设置在第一活塞腔223的第一侧225内，而不是第一活塞腔223的第二侧227内，此时入口231可以设置给第一活塞腔223的第二侧227。在所述相同或其它实施例中，第二衰减元件259和入口261可以类似地重新布置。本公开由此可以预期，除了图2-9明确所示，减振设备200也可以具有其它布置方式和实施方式。

现在参照图7，示出了减振设备200的下壳体部分270，其包括下端部201，钻头(未示出)或其它井下工具可以被连接到下端部201上。下壳体部分270可包括壳体271和设置在壳体271内的第三轴273。第三轴273能够相对于壳体271旋转，在该实施例中，所述钻头可以被连接到第三轴273上以使其同样相对于壳体271转动。根据至少某些实施例，第三轴273可以连接到第二轴265(例如，通过套筒螺母或其它连接方式)。第二轴265可连接到动力部分240的转子243；因此，第三轴273和连接到第三轴273的钻头或其它工具或组件还可以被连接到动力部分240的转子243。

下壳体部分270可包括轴承组275，其可以用在某些实施例中以便于第三轴273相对于壳体271旋转。轴承组275可以围绕第三轴273设置在位于第三轴273和壳体271之间的环状区中。本领域技术人员根据本公开的内容可以意识到，轴承组275可包括一个或多个轴承，衬套，或其它便于旋转的元件。例如，轴承组275可包括一个或多个滚珠，滚柱，轴承，套筒，衬套，衬垫，或其它装置，其中，轴承或衬套轴向上可以沿着第三轴273的长度设置。

现在参照图8和9，示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例性套筒螺母连接结构280的放大剖视图。套筒螺母连接结构280可被用于将下壳体部分270的第三轴273连接到第二活塞部分250的第二轴265。如图所示，尤其是如图9所示，第三轴273和第二轴265的端部包括互配的缺口，锯齿状结构，或其它结构用于使第三轴273和第二轴265彼此连接。此外，套筒螺母连接结构280可包括内部套筒281和外部套筒283以便于第三轴273和第二轴265之间的连接。例如，内部套筒281可用于与第二轴265的端部的外表面螺纹接合，外部套筒283可用于与第三轴273的端部的外表面螺纹接合。内部套筒281和外部套筒283可接着彼此螺纹接合，例如通过内部套筒281的外直径上的表面与外部套筒283的内表面上的表面螺纹接合。当然，在其它实施例中，与第二轴265接合，或者以其它方式连接到其上的套筒可以是外部套筒，而内部套筒可以与第三轴273接合，或者以其它方式连接到其上。

内部套筒281可具有相反的螺纹以使得套筒螺母连接结构280或其它连接结构可被用于移动第二轴265和第三轴273使它们朝向彼此移动。例如，内部套筒281的上端部可以具有左旋螺纹，而内部套筒281的下端部可具有右旋螺纹。所述相反的螺纹接着可随着套筒螺母连接结构280的建立和断开而移动第二轴265和第三轴273使它们朝向或远离彼此移动。套筒螺母连接结构280可被布置成使得第二轴265的螺纹区域在考虑了井筒和减振设备200内部空间限制的情况下具有尽可能大的横截面。因此，第二活塞部分250的下端部的螺纹区域的内直径可以足够大以允许放置内部套筒281。在内部套筒281插入到第二活塞部分250之后内部套筒281可被连接到第二轴265。具体如图9所示，套筒螺母连接结构280可包括位于第二轴265和第三轴273的端部上的互配的缺口，锯齿状结构，或其它结构用于额外的扭矩传递。通过所述缺口的剪切区域与承压平肩台之间的摩擦力相比可以提供更大的扭矩传递能力。所述套筒螺母结构280的互配缺口还可以被布置成通过扭转第三轴273和/或内部套筒281的大的外部直径而使得第三轴273被扭转连接到第二轴265。外部套筒283此时可通过内部套筒281和外部套筒283之间的螺纹而被朝向第三轴273的下端部移动，由此向第三轴273上的轴承组275施加载荷以使得轴承组275可被压缩，例如抵靠着轴承组275内的轴承且抵靠着第三轴273的下端部处的肩台，从而限制并且潜在地防止轴承组275在第三轴273上旋转。

具体如图8所示，套筒螺母连接结构280还可包括在随后的某些实施例中包含的密封套筒285。密封套筒285可设置在第二轴265的端部的内表面和第三轴273的端部的内表面之间和/或沿着所述两个内表面设置。密封套筒285可用于便于使通孔201流体连接通过第二轴265和第三轴273之间。换句话说，密封套筒285可以在第二轴265和第三轴273之间的接合处密封通孔201。

此外，如图2和7-9所示，减振设备200可包括流体端口277，其在某些实施例中可设置在下壳体部分270中。流体端口277可与围绕第二轴265形成的通道267，第二活塞腔253的第一侧255的入口261，形成在动力部分240内的环状区域245，围绕第一轴235形成的通道237，第一活塞腔223的第一侧225的入口231，或者前述的某些组合流体连接，并且因此而与它们流体连通。流体(例如，液压流体或某些其它类似的润滑流体)可通过流体端口277被引入，例如当为减振设备200预装载以及将流体引入到通道267时。本领域技术人员根据本公开的内容可以意识到，尽管流体端口277被示出包含在减振设备200的下壳体部分270中，然而，流体端口277可以被包含在沿着减振设备200的长度的任何位置。此外，流体端口277可以被密封和/或单向阀可以被用于向减振设备200内部提供流体，但是限制或者甚至阻止流体从减振设备200向外泄漏。

减振设备200例如可以通过将流体引入到减振设备200的动力部分240(例如通过流体端口277)而被预装载流体，从而使减振设备200准备和就绪。所述过程的一个特征可包括引导流体进入围绕第二轴265形成的通道267，第二活塞腔253的第一侧255的入口261，形成于动力部分240内的环状区域245，围绕第一轴235形成的通道237，第一活塞腔223的第一侧225的入口231，或者前述一个或多个的组合中。由于减振设备200的通孔201与通道267，第二活塞腔253的第一侧255，环状区域245，通道237以及第一活塞腔223的第一侧225中的每一个均流体隔离，因此，被引导通过流体端口277的流体不会进入，混合或者与通孔201中的流体组合。

在使用时，减振设备200可具有连接到下端部205并且被布置成旋转且钻探地层的钻头或其它井下工具。例如，流体(例如，钻井流体或泥浆)可以被泵送通过减振设备200的通孔201用以操作设置在减振设备200的上方或下方的泥浆马达。所述泥浆马达接着旋转所述钻头。如果没有使用泥浆马达，可以通过钻柱向减振设备200施加扭矩(例如，通过从设置在地面上的油井钻机向所述钻柱施加扭矩)。当所述钻头被连接到第三轴273时，施加给所述钻头的旋转还可以旋转第三轴273和/或连接到第三轴273的其它部件(例如，第二轴265，转子243，第一轴235，或它们的组合)。此外，施加给所述钻头的扭矩还可以被施加给第三轴273和/或连接到第三轴273的其它部件。

当钻探穿过所述地层时所述钻头所经受的振动，尤其是旋转振动，同样可被施加给第三轴273，第二轴265，转子243，第一轴235，或者前述的某些组合。无论从所述旋转钻头所接收的扭矩是增大还是减小，转子243还可以相对于动力部分240中的定子241旋转。所述转子243相对于定子241的旋转和增大的扭转接着可泵送且驱动流体流动通过形成在转子243和定子241之间的环状区域245并且到达第一活塞腔223或者第二活塞腔253。相反地，当从所述钻头接收的扭矩减小时，转子243可相对于定子241沿相反的方向旋转。

如果流体从环状区域245被泵送到第一活塞腔223，流体可从第二活塞腔253的第一侧255被抽吸，流动通过环状区域245，并且进入第一活塞腔253的第一侧225。这样接着可允许第一活塞221移动并且向第一衰减元件229施加压力和力，并且允许第二活塞251从第二衰减元件259释放压力和力。由于压力和力此时被施加给第一衰减元件229，因此，第一衰减元件229可被用于减少和衰减由所述钻头施加的来自于流体的能量。例如，随着所述钻头输出振动并且进入动力部分240的环状区域245内的流体中，通过第一衰减元件229吸收来自于与动力部分240的环状区域245流体连通的流体的能量而减少或衰减所述振动能量。本领域技术人员根据本公开的内容可以清晰地理解的是，如果流体从环状区域245被泵送到第二活塞腔253，则会发生相反的情况。

根据本公开的减振设备200可包括一个或多个流动限制器，例如设置在通道267，第二活塞腔253的第一侧255，环状区域245，通道237，或者第一活塞腔223的第一侧225中的一个或多个中，用于选择性地根据需要限制减振设备200内的流动。根据本公开的一个或多个实施例的流动限制器的一个实例可包括一个或多个节流孔，节流孔板，障碍物，收缩部，或者减振设备200包括和/或位于其内部的其它限制器，例如，设置在通道267，第一活塞腔223，或第二活塞腔253中，用以限制或约束流体在减振设备200内的流动。由此，流动限制器可以被用于衰减减振设备内的流动和旋转移动以使得减振设备将振动衰减到期望的速率。

根据本公开的一个或多个实施例的设备可以被用在多种区域中，包括但不限于石油和天然气工业。例如，根据本公开的一个或多个实施例的振动设备可以用于减少和抑制当钻探井筒或形成横向井眼时来自于钻头，当铣削套管时来自于铣刀钻头，当扩大井筒时来自于扩孔器，或者类似物的振动。此外，根据本公开的一个或多个实施例的振动设备可以在其内部传输流体；由此，所述振动设备不必在长度上进行调整，例如增大或减小长度以适应所述减振。

根据本公开的振动设备还可以根据需要，限制，以及使用所述振动设备的环境限制而进行定制。例如，可以改变所述振动设备的弹簧刚度或系数来调整所述减振或者替换所述振动设备内的一个或多个衰减元件。与其它井底组件元件相比，所述振动设备通过具有减小的扭力弹簧刚度还可以抑制扭矩冲击载荷。另外，所述振动设备的弹簧-质量体系统可以改变井底组件的扭力固有频率以使得通过所述振动设备吸收冲击和振动的能力而减少钻头跳起。此外，所述振动设备可以被调整和/或定制以与井底组件特征匹配用于减轻与钻柱的自激相关联的效应。这些未被减轻的效应可能引发动态不稳定并且导致井筒内部的钻头发生滑动，粘附，或跳起中的一种或多种。

尽管这里的实施例已经基本上参照井下工具和钻机进行了描述，但提供的这些实施例仅仅用于描述本公开可能被应用的一种情况。在其它实施例中，旋转冲击工具，系统，组件，方法，以及这里描述的其它部件，或者根据这里公开的内容可以意识到的，可以用在其它应用中，包括在汽车，水上，空中，水电，或其它工业中。

在本说明书和权利要求中，术语“包含”和“包括”为开放式用语，并且由此其含义应该被解释为“包括，但不限于”。此外，术语“轴向”和“轴向地”通常意味着沿着或平行于中心或纵向轴线，而术语“径向”和“径向地”通常意味着垂直于中心纵向轴线。

在这里的说明书中，各种关系用词用于帮助理解与提供的附图相关的本公开的某些实施例的各个方面。关系用词，例如“底部”，“下方”，“顶部”，“上方”，“后”，“前”，“左”，“右”，“向后”，“向前”，“向上”，“向下”，“水平”，“垂直”，“顺时针”，“逆时针”，“上”，“下”，以及类似的词，可以被用于描述各种部件，包括它们的操作和/或相对于一个或其它部件的位置。关系用词并不表示位于本说明书和权利要求的范围内的每个实施例的某个具体方向。例如，井底组件的某个部件位于另一个部件的“下方”可以是在垂直井内部时更向井下，但是在组装过程中，当从井筒移出或者位于倾斜井眼中时可以具有不同的方向。因此，关系描述仅仅用于帮助理解各种部件，而这种关系方面可以是相反的，翻转的，旋转的，空间内移动，沿对角线方向或位置放置，水平或垂直放置，或者类似地变化。关系用词还可以被用于区分相似的部件；然而，说明书可以使用诸如“第一”，“第二”，“第三”等命名来指代特定的部件或元件。这些用语仅仅用于起到区分作用，而不是用于将一个部件限定于单一的名称。由此，在说明书中被称作“第一”的部件在某些但不是全部的实施例中是与权利要求中作为“第一”部件所引用的部件相同的部件。

此外，在说明书和权利要求的范围内提到的“附加”或“其它”元件，特征，方面，部件等等并不排除是单个元件，或者可以多于一个附加元件。当权利要求或说明书提到“一个”元件时，这种提及并不能被理解为只有一个元件，相反可以包含其它部件并且被理解为“一个或多个”元件。可以理解的是当说明书声明“可以”，“可能”包括有某个部件，特征，结构，功能，或者特性时，在某些实施例中具有所述特定的部件，特征，结构，或特性，而在本公开的其它实施例中是可选的。用词“结合”，“被结合”，“连接”，“被连接”，“与...连接”以及“保持连接”指的是“与...直接连接”，“与...成一体”，或者“通过一个或多个中间元件或部件与...连接”。

使用一组数值上限和一组数值下限对某些实施例和特征进行了描述。应该意识到所述范围包括任何两个值的组合，例如，任意的下限值与任意的上限值的组合，任意两个下限值的组合，和/或任意两个上限值的组合都是可用的，除非另有所指。某些下限值，上限值和范围出现在下面的一个或多个实施例中。任何数值“大约于”或者“近似于”指示值，并且考虑了本领域技术人员预期的实验误差和变量。

在权利要求中，功能性从句用于覆盖这里描述的执行所例举功能的结构，包括结构等同和等同结构。因此，尽管钉子和螺钉不是结构等同，其中钉子采用圆柱表面将木质部件连接到一起，而螺钉采用螺纹表面，然而在紧固木质部件的情况里，钉子和螺钉可以使等同结构。本申请的明确意图在于不援引美国专利法35U.S.C.§112，第6段来对这里的任何权利要求进行限制，除非是那些明确将短语“用于...的装置”与相关的功能一起使用的权利要求。

Claims (20)

1.一种减振设备，包括：

定子；

位于所述定子内的转子，所述定子和转子限定出位于所述定子和转子之间的环状区域；

第一活塞部分，其限定出第一活塞腔，第一活塞位于所述第一活塞腔中，所述第一活塞腔流体连接到所述环状区域的第一端部；以及

第二活塞部分，其限定出第二活塞腔，第二活塞位于所述第二活塞腔中，所述第二活塞腔流体连接到所述环状区域的第二端部。

2.权利要求1的设备，其中，位于所述定子和所述转子之间的所述环状区域与转子内的通孔流体隔离。

3.权利要求1的设备，其中，所述第一活塞分隔所述第一活塞腔的第一侧与所述第一活塞腔的第二侧，所述第一活塞腔的所述第一侧流体连接到所述环状区域，所述第一活塞腔的所述第二侧中具有第一衰减元件。

4.权利要求3的设备，其中，所述第一衰减元件包括弹簧。

5.权利要求3的设备，其中，所述第一活塞腔的所述第二侧包括将所述第一活塞腔的所述第二侧流体连接到所述减振设备的外部的端口。

6.权利要求1的设备，其中，所述第二活塞分隔所述第二活塞腔的第一侧与所述第二活塞腔的第二侧，所述第二活塞腔的所述第一侧流体连接到所述环状区域，所述第二活塞腔的所述第二侧中具有第二衰减元件。

7.权利要求1的设备，所述设备进一步包括：

延伸穿过所述第一活塞腔的第一挠性轴，所述第一挠性轴连接到所述转子的上端部，所述第一挠性轴的通孔与所述转子的通孔流体对齐。

8.权利要求7的设备，所述设备进一步包括：

延伸穿过所述第二活塞腔的第二挠性轴，所述第二挠性轴连接到所述转子的下端部，所述第二挠性轴的通孔与所述转子的通孔流体对齐。

9.权利要求1的设备，所述设备进一步包括：

连接到所述第二活塞部分的端部的钻头，所述钻头进一步被连接到所述转子。

10.权利要求9的设备，所述设备进一步包括：

将所述钻头连接到所述转子的套筒螺母连接结构。

11.权利要求9的设备，所述设备进一步包括：

连接到所述定子的壳体；

位于所述壳体内且被连接到位于所述第二活塞部分的端部处的钻头的轴；以及

位于所述轴和所述壳体之间且便于所述轴相对于所述壳体发生旋转的轴承组。

12.一种方法，包括：

旋转被连接到转子的钻头，所述转子位于定子内，其中，旋转所述钻头使得所述转子相对于所述定子旋转；

响应于所述转子相对于所述定子的旋转而使流体流动通过形成在所述转子和所述定子之间的环状区域到达第一活塞腔；以及

利用位于所述第一活塞腔内的第一衰减元件衰减来自于所述流体的能量。

13.权利要求12的方法，其中，第一活塞位于所述第一活塞腔内，且将所述第一活塞腔分隔成第一侧和第二侧，并且其中利用第一衰减元件衰减来自于所述流体的能量包括：

压缩位于所述第一活塞腔的第二侧中的第一弹簧。

14.权利要求13的方法，所述方法进一步包括：

通过形成在所述第一活塞腔的所述第二侧内的端口接收所述第一活塞腔的所述第二侧中的流体；以及

释放第一弹簧的压缩。

15.权利要求12的方法，所述方法进一步包括：

使流体从所述第一活塞腔流动通过所述环状区域到达第二活塞腔；以及

利用位于所述第二活塞腔内的第二衰减元件衰减来自于所述流体的能量。

16.权利要求12的方法，其中，所述定子和转子被包含在包括所述第一活塞腔和所述第一衰减元件的减振设备的动力部分中，所述动力部分被预先充填流体。

17.权利要求12的方法，其中，所述定子和所述转子之间的所述环状区域与所述转子的通孔流体隔离。

18.权利要求12的方法，其中，旋转被连接到所述转子的钻头包括从所述钻头向所述转子传递扭矩以相对于所述定子旋转所述转子。

19.一种工具，包括：

螺旋定子；

位于所述螺旋定子内的偏心螺旋转子，在所述螺旋定子和所述偏心螺旋转子之间限定出环状区域；

第一活塞腔，其中具有第一活塞，所述第一活塞将所述第一活塞腔分隔成第一侧和第二侧，所述第一活塞腔的所述第一侧与所述环状区域流体连通，且所述第一活塞腔的第二侧中具有第一衰减元件；以及

第二活塞腔，其中具有第二活塞，所述第二活塞将所述第二活塞腔分隔成第一侧和第二侧，所述第二活塞腔的所述第一侧与所述环状区域流体连通，且所述第二活塞腔的所述第二侧中具有第二衰减元件。

20.权利要求19的工具，其中，所述偏心螺旋转子具有贯通延伸的通孔，所述通孔与所述环状区域流体隔离。