CN109790743B - 具有非同步振荡器的钻井工具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
使用非同步振荡器来钻探井筒的设备和方法。一种用于钻探井筒的设备包括油管柱和联接到该油管柱的底部钻具组合。该底部钻具组合包括第一振荡器和第二振荡器。第一振荡器被构造成以第一频率限制油管柱中的流体流并在油管柱中引起压力脉冲。第二振荡器被构造成以第二频率限制油管柱中的流体流并在油管柱中引起压力脉冲。该第一频率不同于第二频率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月2日提交的名称为“Drilling Tool With Non-SynchronousOscillators and Method of Using Same”的美国临时专利申请No.62/369,878的权益，该美国临时专利申请的全部内容在此通过引入的方式并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于执行井场操作的技术。更具体地，本公开涉及诸如钻井装置的井场设备的操作。
背景技术
可以执行油田操作以查找和收集有价值的地下流体。石油钻机定位在井场，并且诸如钻井工具的地下设备被推进到地下，以到达地下储层。钻井工具包括运输器具、底部钻具组合(“BHA”)和钻头。钻头安装在BHA的地下端，并通过运输器具(例如，钻柱或连续油管)推进到地下以形成井筒。石油钻机设置有各种地面设备，例如顶驱、方钻杆和转盘，用于将钻杆立根螺纹连接在一起，以延长钻柱并推进钻头。井下钻井工具可以经由连续油管部署到井筒中，以钻探或清洁井筒。
钻井工具的BHA可以设置有各种钻井部件，以执行各种地下操作，例如向钻头提供动力以钻探井筒和执行地下测量。美国专利/申请No.13/954,793、2009/0223676、2011/0031020、2012/0186878、7419018、6508317、6431294、6279670和4428443以及PCT申请WO2014/089457中提供了钻井部件的示例，这些专利/申请的全部内容在此通过引用的方式并入本文。
在一些情况下，诸如钻井工具的井下工具可能难以穿过井筒和/或可能变得卡附在井筒中。需要技术来促进井下工具的移动。
发明内容
本文中公开了使用非同步振荡器钻探井筒的设备和方法。在一个实施例中，一种用于钻探井筒的设备包括油管柱和联接到该油管柱的底部钻具组合。该底部钻具组合包括第一振荡器和第二振荡器。第一振荡器被构造成以第一频率限制油管柱中的流体流并在油管柱中引起压力脉冲。第二振荡器被构造成以第二频率限制油管柱中的流体流并在油管柱中引起压力脉冲。该第一频率不同于第二频率。
在另一个实施例中，一种用于钻探井筒的方法包括在底部钻具组合中布置第一振荡器和第二振荡器。该方法还包括经由联接到所述底部钻具组合的油管柱将所述底部钻具组合定位在井筒中。该方法还包括通过操作第一振荡器在油管柱中引起第一频率的压力脉冲。该方法还包括通过操作第二振荡器在油管柱中引起第二频率的压力脉冲。该第一频率不同于第二频率。
在又一实施例中，用于钻探井筒的振荡组件包括第一振荡器、第二振荡器和转子。第一振荡器被构造成以第一频率限制油管柱中的流体流。第一振荡器包括第一阀，该第一阀被构造成打开和关闭，以便以第一频率限制油管柱中的流体流。第二振荡器被构造成以第二频率限制油管柱中的流体流。第二振荡器包括第二阀，该第二阀被构造成打开和关闭，以便以第二频率限制油管柱中的流体流。所述转子联接到第一阀和第二阀，以便以第一频率引起第一阀的打开和关闭，并且以第二频率引起第二阀的打开和关闭。该第一频率不同于第二频率。
附图说明
通过参考附图中示出的本公开的实施例，可以对上文简要概述的本公开进行更具体的描述。然而，应当注意的是，附图示出了示例，因此不应被认为是对其范围的限制。附图未必按比例绘制，并且，为了清楚和简明起见，附图的某些特征和某些视图可能以按比例放大或示意性的方式示出。
图1A-1D是具有部署到井筒中的各种井下工具的井场的示意图，这些井下工具包括非同步振荡组件。
图2A-2B分别是图1A的井下钻井工具和图1B(或图1C或1D)的井下连续油管工具的示意图。
图3A-3B分别是处于串联构造和双重构造(tandem and dual configuration)中的井下钻井工具的替代形式的纵向剖面图。
图4A-4B分别是处于串联构造和双重构造中的井下连续油管工具的替代形式的纵向剖面图。
图5A-8D是可与振荡组件一起使用的各种阀的各种水平剖面图。
图9A-9B是包括具有同步频率和非同步频率的双振荡器的振荡组件的示意图。
图10A示出了使用单个阀产生的脉冲串(burst)。
图10B示出了使用两个同步操作的阀产生的脉冲串。
图10C示出了使用两个非同步操作的阀产生的脉冲串。
图11是描绘不同频率对井下工具中的正弦屈曲和螺旋屈曲(sinusoidal andhelical buckling)的影响的示意图。
图12是使井下工具穿过井筒的方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述包括体现本主题的技术的示例性设备、方法、技术和/或指令序列。然而，应当理解，所描述的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。
井下工具设置有振荡组件，以在该工具中引起移动。该振荡组件包括一个或多个振荡器，所述振荡器包括驱动组件，以启动阀来改变通过该工具的流动。所述阀被操作以产生同步频率和/或非同步频率，从而产生压力脉冲，该压力脉冲在井下工具中引起移动，例如伸展、缩回和/或振荡。
本文中使用的“振荡”是指在沿着井下工具的轴线的方向上围绕该工具产生的移动，例如振动、往复运动和/或其它重复性移动，该移动可以用于向井下工具施加压缩力和拉伸力。“同步”是指多个振荡器的同时移动(例如，在相同频率下)。“非同步”是指多个振荡器的不规则(非同时)移动(例如，在不同频率下)。可以产生非同步振荡，使得压力脉冲的频率及其谐波同相和异相地移动，按顺序和/或不按顺序地移动，和/或扫过一定频率范围。
振荡可以用于促进井下工具(例如，钻柱、BHA、钻头和/或工作管柱的其它部分)围绕井筒的移动，减少沿着井下工具的摩擦，促进钻井，防止运输器具(例如，钻柱、连续油管等)的屈曲，以减少摩擦，便于打捞和/或进一步推进到井筒中。
振荡可以被操纵以提供频率(和/或频率的倍数)，该频率被定制为独立地和/或单独地向所产生的移动提供频率，该移动旨在解决井下的问题，例如屈曲(例如，运输器具的正弦塌缩和/或螺旋塌缩)和/或卡附(例如，附到泥浆和/或井筒上，和/或卡附在井筒凹袋(pockets)和/或倾斜部(deviations)中)。
图1A-1D描绘了陆基井场100a、100b。图1A示出了用井下钻井工具104a钻井期间的井场100a。图1B–1D示出了用井下连续油管(“CT”)工具104b钻井期间的井场100b。虽然描绘了陆基井场，但该井场可以在海上。此外，虽然在井场处示出了直线的井筒和弯曲的井筒，但可以存在各种各样的井筒构造。
图1A的井场100a具有带有井下钻井工具104a的钻机102a，该井下钻井工具104a被推进到地下地层106中以形成井筒108a。如图所示，井筒108a是弯曲的，但它可以是任何形状。该井筒的几何形状可以限定可能干扰井下工具通过的弯曲部、倾斜部、形状的变化和/或障碍物。
井下钻井工具104a包括钻柱(运输器具)110a、BHA 112a和在BHA的井下端处的钻头114a。井场100a还具有泥浆池115a和泵118a，该泵118a用于将泥浆泵送通过钻柱110a和BHA 112a。泥浆被泵送出钻头114a，并在井下钻井工具104a与井筒108a的壁之间的环形空间中返回到地面。
BHA 112a可包括各种钻井部件，例如马达、随钻测量(“MWD”)工具、随钻测井(“LWD”)工具、遥测工具和其它钻井工具，以执行各种地下操作。如本文进一步描述的，BHA112a还包括用于使井下钻井工具104a振荡的非同步振荡(和/或振动)组件116a。
图1B–1D的井场100b各自示出了位于井筒108b上方的CT单元102b和由卡车120承载的CT卷轴119。如图所示，井筒108b是竖直的，但它可以是任何形状。井下CT工具104b经由CT 110b部署到井筒108b中。在部署期间，CT 110b可能形成如图1B所示的螺旋盘绕或如图1C所示的正弦盘绕。在至少一些情况下，井下CT工具104b被推动通过井筒108b。井下CT工具104b可能缺乏不足，从而导致如图所示的正弦屈曲和/或螺旋屈曲。
CT工具104b包括CT(运输器具)110b、BHA 112b和钻头114b。卡车120具有流体源115b，该流体源115b具有泵，用于将流体泵送通过CT 110b和BHA 112b。BHA 112b可包括各种部件，用于执行测量、数据存储和/或其它功能。这种部件例如可包括井控装置，例如止回阀或挡板阀、紧急安全接头、断开装置、震击器和/或用于执行各种CT操作的其它部件。如本文进一步描述的，BHA 112b还包括用于使井下CT工具104b振荡的非同步振荡组件116b。
图2A和2B分别示出了图1A和1B的井下工具104a、104b的一部分。图2A描绘了包括非同步振荡组件116a的、图1A的BHA 112a的示例构造。图2B描绘了包括非同步振荡组件116b的、图1B的BHA 112b的示例构造。
非同步振荡组件116a包括位于BHA 112a中的一对振荡器221。振荡器221可包括能够产生振荡移动的弹簧加载构件，该振荡移动可用于在钻井期间使钻头114a撞击地层和/或通过引入轴向振荡运动将重量传递给钻头以使钻柱保持移动。在之前通过引用的方式并入本文的美国专利/申请No.2012/0186878、6508317、6431294中公开了可以使用的示例振荡器。
如图2a所示的BHA 112a还可以包括其它运动装置，例如冲击工具222和/或其它钻柱延伸器，以产生钻柱110a的移动。冲击工具222可以连接到钻柱110a，以吸收对井下工具104a的冲击。如图所示，冲击工具222是弹簧加载的可伸缩装置，其延伸和缩回以吸收对井下工具104a的冲击。冲击工具222还可以用于将钻柱110a与轴向偏转隔离开，同时允许井下工具104a在操作期间的竖直移动。可使用的冲击工具222的示例包括可以在www.nov.com上商购的BLACK MAX MECHANICAL SHOCK TOOLTM或GRIFFITHTM冲击工具(例如，6 3/4英寸(17.14cm)，其中，泵开口面积为17.7平方英寸(43.55cm2))。
冲击工具222和/或振荡器221(单独地或组合地)可以在井下钻井工具104a中产生运动，例如，以促进井下钻井工具104a通过井筒的移动，促进钻井期间所述钻头的撞击，和/或防止井下工具104a卡附在井筒中。
如图2B所示，BHA 112b可包括非同步振荡组件116b，该非同步振荡组件116b具有联接到CT 110b的一对振荡器221。在这种型式中，没有提供冲击工具，但是可以可选地提供冲击工具。在此构造中，振荡器221(单独地或组合地)可以在井下CT工具104b中产生振荡运动，例如，以促进井下工具104b通过井筒的移动，使CT 110b延伸/缩回和/或防止井下工具104b卡附在井筒中。这种运动例如可用于解决可能如图1B-1D的示例中所示地发生的、井下CT工具110b的螺旋盘绕和/或正弦盘绕。特别地，所述振荡可用于选择性地限制流动，使得CT 110b中的压力P增加，这可用于帮助将井下CT工具110b拉直和/或去除沿着井下CT工具110b的螺旋盘绕和/或正弦盘绕。
图3A-4B示出了振荡组件的各种型式。图3A-3B示出了示例BHA312a、312b的详细视图，该BHA 312a、312b包括可分别以串联构造和双重构造在井下工具104a(图1A)中使用的振荡组件316a、316b。图4A-4B示出了示例BHA 412a、412b的详细视图，该BHA 412a、412b包括可分别以串联构造和双重构造在井下工具104b(图1B-1D)中使用的振荡组件416a、416b。
在图3A的串联示例中，振荡组件316a包括相互堆叠的一对振荡器321a。每个振荡器321a包括顶部短节326a、驱动部分328、阀330a、330b和底部短节332a。顶部短节326a可连接到钻柱和/或BHA 312a的其它部件。底部短节332a可以连接到相邻振荡器321a的顶部短节326a或BHA 312a中的其它部件。如图所示的连接是能够连接到可匹配的钻铤或其它装置的公螺纹和母螺纹式连接，但它可以是任何连接。
驱动部分328可包括马达、涡轮机或能够驱动阀330a的其它构件。在所示出的示例中，驱动部分328是正排量(例如Moineau)马达，其包括由流体流旋转地驱动的转子329和定子331。该转子联接到阀330a，用于旋转地驱动该阀以改变流过该阀的流量。
阀330a、330b由转子329旋转地驱动，以选择性地允许流体通过BHA 312a。阀330a、330b可以具有完全或部分打开和关闭的端口，以控制流体的通过。在之前通过引用的方式并入本文的美国专利/申请No.2012/0186878、6508317、6431294中提供了阀和/或由转子/马达驱动的阀的示例。在图5A-8D中也示出了阀的示例。
如本文进一步描述的，阀330a、330b可以是能够选择性地使流体通过BHA 312a以产生各种频率的任何阀。在所示出的示例中，阀330a、330b是能够产生从其中通过的不同流体流的不同阀。可选地，阀330a、330b可以是在不同流速下操作的相同阀，或者以其他方式改变以产生从其中通过的不同频率。在一个示例中，阀330a可以是旋转阀，例如图5A-5D的阀，并且阀330b可以是鼓形阀，例如图8A-8D的阀(或者反之亦然)。
同样如图3A所示，可以提供各种可选特征。例如，所述一对振荡器321a、321b由间隔件333结合在一起。上部振荡器316a的上口端(uphole end)连接到冲击工具222。组件316a的上口端可以直接联接到钻柱110a或经由诸如冲击工具222的部件连接到钻柱110a。
在图3B的双重式示例中，振荡组件316b包括集成式振荡器321b，其具有顶部短节326b和底部短节332b。该示例类似于图3A，区别在于只设有单个驱动部分，其中，两个阀330a、330b由转子329驱动。在此构造中，阀330a、330b是具有不同端口的不同的阀，当由同一个转子329旋转时，所述不同端口限定不同的频率。
图4A和4B类似于图3A和3B，区别在于这些型式示出了连接到CT 110b的振荡组件416a、416b。在图4A的BHA 412a的串联构造中，上部驱动组件416a在上口端处连接到CT110b并在其下端处连接到另一个驱动组件416a。不需要间隔件，但是可选地可以提供间隔件。如本示例所示，阀330a、330b在两个振荡组件416a中可以是相同的。
在图4B的集成式示例中，驱动部分328位于两个阀330b的上口处。阀330a、330b可以连接到转子329并由转子329驱动。如图所示，阀330a、330b可以可选地具有一个或多个间隔件333。阀330a、330b被描绘为不同的阀，它们可由转子329旋转以产生通过BHA 412b的不同频率。
虽然图3A-4B的实施例示出了振荡器的示例构造，但应当理解，所述振荡器和/或组件可以具有各种构造。例如，虽然阀被示出为用于改变通过BHA的流量的机构，但可以使用能够改变流量的其它装置。另外，各种驱动器可以用于以各种速度驱动所述阀，以提供通过所述阀的期望流速。一个或多个驱动器可以驱动所述阀中的一个或多个。每个阀可以具有其自己的驱动器，或者使用同一个驱动器。例如，可以基于驱动机构构造(例如，1/2瓣动力部分与多瓣动力部分)来选择所述阀。可以提供各种数量的阀、振荡器和/或振荡组件。
所述驱动器和/或阀(或其它装置)可以用于限定通过BHA的压力脉冲的频率。如本文中进一步描述的，所述驱动器和/或阀可以构造成提供各种频率和/或振幅。可以选择期望的频率以实现期望的操作，例如基于工具的类型、井筒的几何形状、流速和/或阀调。可以从地面控制到BHA中的流量，例如，通过改变从泥浆池(图1)泵送的泥浆。
图5A-8D描绘了可以像图3A-4B的阀330a、330b一样使用的阀530-830的各种示例构造，分别包括neo阀、传统阀、改良neo阀和鼓形阀。阀530-830中的每一个都具有通过贯通的可变开口540-840，用于控制通过振荡器的驱动部分的流量的大小，以实现通过BHA的期望流量并产生期望的振荡。如这些示例所示，各种构造的阀可以用于改变通过BHA的流动面积，并由此限定压力脉冲和由压力脉冲产生的振荡。
所述阀中的每一个都具有壳体536-836和盖538-838，该壳体536-836具有穿过贯通的通道540-840，盖538-838可绕壳体536-838旋转以选择性地覆盖通道540-840的一部分，由此改变通过该通道限定的流动面积。盖538-838可以是可旋转的，以选择性地阻挡开口540-840的至少一部分以改变流量。这种变化可以产生通过BHA的压力脉冲。
阀530-830各自具有开口540-840，所述开口540-840被盖538-838的旋转部分地覆盖，以便当盖538-838在开口540-840中振荡(例如，通过图3A-4B的转子329)时覆盖开口540-840的一部分。盖538-838具有各种形状的开口，这些开口旋转以选择性地与壳体536-836中的开口对准和不对准，以改变通过其的流动面积，从而产生压力脉冲。如图所示，所述壳体和/或盖中的开口可以改变以调节流量的大小和由此产生的脉冲的频率。所述盖和/或壳体中的开口可以相同或不同，以提供期望的操作。
所述阀可以被操作以选择性地限定由振荡组件产生的振荡。例如，所述阀可以被操作，以提供期望的振荡频率。各种因素(例如工具的类型、井筒的几何形状、流速和/或阀调)可以应用于确定期望的频率。如本文进一步描述的，所述阀可以改变通过BHA的流量，使得由BHA的振荡器产生的振荡是不同的。
虽然图5A-8D示出了具有通过通道的变化但连续的流动的两件式阀的特定构造，但所述阀可以具有不同的构造。例如，所述阀可以具有鼓、板或其它构件，该鼓、板或其它构件可移动，以限定用于控制通过其的流量的一个或多个孔口。
图9A-9B是描绘井下工具904的BHA 912、以及由BHA 912中的振荡组件916产生的对应频率的示意图，它们可以类似于本文中提供的井下工具、BHA和/或振荡器。井下工具904包括两个阀930a、930b，其中，每个阀分别产生频率F1、F2。阀930a、930b可以在同步模式和非同步模式之间变化，以实现期望的操作，从而促进井下工具移动通过井筒。所述阀可以相同或不同，并且被选择和/或操作以改变通过振荡器的流速，从而产生期望的频率。
如图所示，阀930a、930b可以如图9A所示一致地操作，以产生如曲线图所描绘的相等(同步)的频率F1＝F2。如图9B所示，阀930a、930b可以不规则地操作，以产生如曲线图所描绘的不相等(非同步)的频率F1<F2。在这种型式中，井下阀930b的频率F2已经改变为不同于井口阀930a的频率。这例如可以通过改变所述阀的操作和/或所述振荡组件916中的一个或两个振荡组件的驱动器来实现。
如图9B中进一步所示，阀930a、930b的非同步操作可引起组合的不规则频率F1+F2。频率F1、F2相互作用，以产生具有带有不同重叠量的较长周期和较短周期的振荡。这两个频率可以组合以使所述频率的谐波同相和异相移动、按顺序移动和/或不按顺序移动和/或扫过一定频率范围。当井下工具904移动通过井筒时，这种变化的频率可以用于产生共振激励。
图10A-10C是曲线图1000a-1000c，其描绘了由振荡组件的各种操作模式产生的脉冲串的示例。曲线图1000a-1000c分别绘制了针对包括同步、异相和非同步在内的每种模式的、幅度M(y轴)与时间t(x轴)的关系。图10A示出了基线情况(baseline case)，其描绘了当使用单个阀操作BHA时的脉冲串加速度(BURST ACCELERATION)。如该曲线图所示，由振荡组件产生的脉冲串在大部分持续时间内具有大幅度(约+/-6至约+/-8)。
图10B示出了当BHA处于同步模式且两个阀一致地操作(例如，参见图9A)时的脉冲串加速度。如该曲线图所示，由振荡组件产生的脉冲串在大部分持续时间内具有增加的幅度。该曲线图产生与图10A的脉冲串幅度类似的脉冲串幅度(约+/-7至约负+/-8)。
图10C示出了当BHA处于非同步模式且两个阀操作以产生不同频率(例如，参见图9B)时的脉冲串加速度。如该曲线图所示，由振荡组件产生的脉冲串具有阶跃幅度，该幅度在一部分持续时间内较低，然后增加(约+/-15至约负+/-17)。该曲线图指示了通过由非同步模式产生的脉冲串的增加的幅度而产生的更高性能。
图11是描绘非同步频率对井下工具1104的影响的示意图，该井下工具1104具有正弦盘绕1148a和螺旋盘绕1148b(例如，参见图1D)。井下工具1104包括BHA 1112和油管柱1114。油管柱1114可包括连续油管或互连的钻杆。BHA 1112包括具有两个阀1130a和1130b的振荡组件1116。这两个阀1130a和1130b能够在不同的频率下操作，以在该油管柱中以不同的频率产生压力脉冲。例如，阀1130a可以在第一频率下操作，并且阀1130b可以在第二频率下操作，该第二频率是第一频率的整数倍。在一个实施例中，第二频率可以是第一频率的三倍(例如，对于第一频率，第一频率可以是7赫兹(Hz)，而第二频率可以是21Hz)。在另一个实施例中，第二频率可以是第一频率的五倍(例如，对于第一频率，第一频率可以是7赫兹(Hz)，而第二频率可以是35Hz)。在各种实施例中，第二频率可以是第一频率的任意倍。
阀1130a和1130b的操作在油管柱1114中产生压力脉冲。所述压力脉冲的频率对应于阀1130a和1130b的操作频率。也就是说，阀1130a在第一频率下的操作在油管柱1114中产生处于第一频率的压力脉冲，并且阀1130b在第二频率下的操作在油管柱1114中产生处于第二频率的压力脉冲。在图11中，阀1130a和1130b被操作，使得第二频率是第一频率的三倍。
曲线图1150a和1150b将阀1130a和1130b的压力脉冲示出为压力P(y轴)与时间t(x轴)的关系。在图11中，阀1130a产生了曲线图1150a中所示的压力脉冲，该压力脉冲可以用于校正油管柱1114的正弦屈曲1148a，如从1148a到曲线图1150a的箭头所示。因此，可以选择由阀1130a产生的压力脉冲的频率，以校正或减轻油管柱1114的正弦屈曲。类似地，阀1130b产生曲线图1150b中所示的压力脉冲，该压力脉冲可以用于校正油管柱1114的螺旋盘绕1148b，如从1148b到曲线图1150b的箭头所示。因此，可以选择由阀1130b产生的压力脉冲的频率，以校正或减轻油管柱1114的螺旋屈曲。
曲线图1150c示出了由曲线图1150a和1150b的压力脉冲的组合或总和(即，由阀1130a和1130b在不同频率下的操作产生的压力脉冲的组合)产生的压力脉冲。曲线图1150c的组合的压力脉冲包括由曲线图1150a和1150b的压力脉冲的峰值相加而产生的脉冲1152a。也就是说，当曲线图1150a和1150b的压力脉冲的峰值在时间上重合时，出现峰值1152a。峰值1152a的幅度高于曲线图1150a和1150b的压力脉冲的峰值。曲线图1150c的组合的压力脉冲还包括在曲线图1150a和1150b的压力脉冲的峰值在时间上不重合时产生的脉冲1152b。在曲线图1150a中的压力脉冲的频率下出现的脉冲1152a可以有效地校正或减轻油管柱1114的正弦屈曲，如从油管柱1114延伸到压力脉冲1152a之一的箭头所示。在曲线图1150b中的压力脉冲的频率下出现的脉冲1152b可以有效地校正或减轻油管柱1114的螺旋屈曲，如从油管柱1114延伸到压力脉冲1152b之一的箭头所示。
图12是描绘使井下工具通过穿入地下地层的井筒的方法的流程图。该方法包括：1250——将多个振荡器以可操作方式连接到井下工具的BHA。所述振荡器包括至少一个驱动器(例如，图3A-4B的321a、321b)和多个阀(例如，图3A-图8的330a-830)。该方法还包括：1252——经由运输器具(例如，钻柱或CT)将井下工具部署到井筒中；1254——通过用驱动器驱动所述阀来使井下工具振荡；和1256——通过使流体穿过所述阀以产生不同频率来改变所述振荡。
该方法可以以任何顺序执行，并根据需要重复。
本领域技术人员将会理解，本文中公开的技术可以通过配置有算法的软件来实施以用于自动化/自主应用，从而执行期望的功能。这些方面可以通过对具有合适硬件的一个或多个适当的通用计算机进行编程来实施。所述编程可以通过使用处理器可读取的一个或多个程序存储装置并对计算机可执行的指令的一个或多个程序进行编码来实现，以执行本文中描述的操作。该程序存储装置例如可以采取以下形式：一个或多个软盘；CD ROM或其它光盘；只读存储器芯片(ROM)；和本领域众所周知或以后开发的其它种类的形式。所述指令的程序可以是：“目标代码”，即二进制形式，其可以或多或少地由计算机直接执行；“源代码”，其在执行前需要编译或解译；或者是某种中间形式，例如部分编译的代码。程序存储装置和指令的编码的精确形式在这里并不重要。本发明的各方面还可以配置成仅在现场和/或通过经由扩展通信(例如，无线、互联网、卫星等)网络远程控制来执行所描述的功能(经由合适的硬件/软件)。
虽然参考各种实施和开发描述了实施例，但应当理解，这些实施例是说明性的，并且本发明主题的范围不限于它们。许多变型、修改、添加和改进都是可能的。例如，可以执行本文中描述的部分技术或全部技术的各种组合。
可以为本文中被描述为单个实例的部件、操作或结构提供多个实例。一般来说，在示例性构造中呈现为单独部件的结构和功能可以实施为组合结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可以实施为单独的部件。这些和其它变型、修改、添加和改进可以落入本发明主题的范围内。
在上文的描述和附图公开了不在本文的权利要求的范围内的任何附加主题的情况下，本发明并不专用于公众，并且保留提交一个或多个申请以要求保护这种附加发明的权利。虽然本文中可能提出非常窄的权利要求，但应该认识到，本发明的范围比权利要求所提出的范围宽得多。更宽的权利要求可以在要求本申请的优先权的申请中提交。
Claims (24)
1.一种用于钻探井筒的设备，包括：
油管柱；和
底部钻具组合，所述底部钻具组合被联接到所述油管柱，所述底部钻具组合包括：
第一振荡器，所述第一振荡器被构造成以第一频率限制所述油管柱中的流体流并在所述油管柱中引起压力脉冲；和
第二振荡器，所述第二振荡器被构造成以第二频率限制所述油管柱中的流体流并在所述油管柱中引起压力脉冲；
其中，所述第一频率不同于所述第二频率，并且
其中，所述第一频率被选择成在所述油管柱中引起压力脉冲以校正所述油管柱的螺旋屈曲，并且所述第二频率被选择成在所述油管柱中引起压力脉冲以校正所述油管柱的正弦屈曲。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率是所述第二频率的整数倍。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率是所述第二频率的三倍。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率是所述第二频率的五倍。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一振荡器被构造成在起始于初始频率并结束于最终频率的频率范围内限制所述油管柱中的所述流体流。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述油管柱包括连续油管或多个钻杆。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一振荡器包括第一阀，所述第一阀被构造成打开和关闭以限制所述油管柱中的所述流体流，并且所述第二振荡器包括第二阀，所述第二阀被构造成打开和关闭以限制所述油管柱中的所述流体流；其中，所述底部钻具组合包括转子，所述转子联接到所述第一阀和所述第二阀，以引起所述第一阀和所述第二阀的打开和关闭。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率被重新选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或所述底部钻具组合卡附到所述井筒中的钻井泥浆，并且所述第二频率被重新选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或所述底部钻具组合卡附到所述井筒。
9.一种用于钻探井筒的方法，包括：
将第一振荡器和第二振荡器布置在底部钻具组合中；
经由联接到所述底部钻具组合的油管柱将所述底部钻具组合定位在井筒中；
通过操作所述第一振荡器在所述油管柱中引起第一频率的压力脉冲；
通过操作所述第二振荡器在所述油管柱中引起第二频率的压力脉冲；
选择所述第一频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而校正所述油管柱的螺旋屈曲；和
选择所述第二频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而校正所述油管柱的正弦屈曲；
其中，所述第一频率不同于所述第二频率。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一频率是所述第二频率的整数倍。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一频率是所述第二频率的三倍或五倍。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一振荡器被构造成在起始于初始频率并结束于最终频率的频率范围内限制所述油管柱中的流体流。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述油管柱包括连续油管或多个钻杆。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括：由所述第一振荡器在起始于初始频率并结束于最终频率的频率范围内限制所述油管柱中的流体流。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括：
打开和关闭所述第一振荡器的第一阀，以限制所述油管柱中的流体流，以及
打开和关闭所述第二振荡器中的第二阀，以限制所述油管柱中的所述流体流；
使联接到所述第一阀和所述第二阀的转子旋转，以引起所述第一阀和所述第二阀的打开和关闭。
16.根据权利要求9所述的方法，还包括：
重新选择所述第一频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而防止所述油管柱或所述底部钻具组合卡附到所述井筒中的钻井泥浆；和
重新选择所述第二频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而防止所述油管柱或所述底部钻具组合卡附到所述井筒。
17.一种用于钻探井筒的振荡组件，包括：
第一振荡器，所述第一振荡器被构造成以第一频率限制油管柱中的流体流，所述第一振荡器包括第一阀，所述第一阀被构造成以所述第一频率打开和关闭，以便限制所述油管柱中的所述流体流；和
第二振荡器，所述第二振荡器被构造成以第二频率限制所述油管柱中的流体流，所述第二振荡器包括第二阀，所述第二阀被构造成以所述第二频率打开和关闭，以便限制所述油管柱中的所述流体流；
转子，所述转子联接到所述第一阀和所述第二阀，以便以所述第一频率引起所述第一阀的打开和关闭，并且以所述第二频率引起所述第二阀的打开和关闭；
其中，所述第一频率不同于所述第二频率。
18.根据权利要求17所述的振荡组件，其中，所述第一频率是所述第二频率的整数倍。
19.根据权利要求17所述的振荡组件，其中，所述第一频率是所述第二频率的三倍或五倍。
20.根据权利要求17所述的振荡组件，其中，所述第一频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来校正所述油管柱的螺旋屈曲，并且所述第二频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来校正所述油管柱的正弦屈曲。
21.根据权利要求17所述的振荡组件，其中，所述第一频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或联接到所述油管柱的底部钻具组合的卡附，并且所述第二频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来促进联接到所述油管柱的钻头对地层的撞击。
22.根据权利要求17所述的振荡组件，其中，所述第一频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或底部钻具组合卡附到所述井筒中的钻井泥浆，并且所述第二频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或所述底部钻具组合卡附到所述井筒。
23.一种用于钻探井筒的设备，包括：
油管柱；
底部钻具组合，所述底部钻具组合被联接到所述油管柱，所述底部钻具组合包括：
第一振荡器，所述第一振荡器被构造成以第一频率限制所述油管柱中的流体流并在所述油管柱中引起压力脉冲；和
第二振荡器，所述第二振荡器被构造成以第二频率限制所述油管柱中的流体流并在所述油管柱中引起压力脉冲；以及
钻头，所述钻头联接到所述底部钻具组合的井下端，
其中，所述第一频率不同于所述第二频率；并且
其中，所述第一频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来防止所述油管柱或所述底部钻具组合的卡附，并且所述第二频率被选择以在所述油管柱中引起压力脉冲来促进所述钻头对地层的撞击。
24.一种用于钻探井筒的方法，包括：
将第一振荡器和第二振荡器布置在底部钻具组合中；
经由联接到所述底部钻具组合的油管柱将所述底部钻具组合定位在井筒中；
通过操作所述第一振荡器在所述油管柱中引起第一频率的压力脉冲；
通过操作所述第二振荡器在所述油管柱中引起第二频率的压力脉冲；
选择所述第一频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而防止所述油管柱或所述底部钻具组合的卡附；和
选择所述第二频率以在所述油管柱中引起压力脉冲，从而促进联接到所述底部钻具组合的钻头对地层的撞击；
其中，所述第一频率不同于所述第二频率。
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