EA011262B1

EA011262B1 - Акустические головки и узлы и их применение

Info

Publication number: EA011262B1
Application number: EA200600072A
Authority: EA
Inventors: Роджер Пфалерт
Original assignee: Флексидрилл Лимитед
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2009-02-27
Also published as: NO20060182L; EA200600072A1; AP1981A; JP2007521428A; BRPI0411700A; KR20060028770A; AU2004250089A1; AU2004250089B2; CO5721027A2; AP2005003461A0; ZA200510291B; PL378722A1; US20060225922A1; CN1839244A; WO2004113668A1; EP1649133A1; CA2528480A1

Abstract

Узел акустической головки, пригодный для генерирования выходного воздействия и имеющий раму, акустическую головку, которую несет рама и которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет пару разнесенных поршней, каждый из которых расположен внутри цилиндра с головкой, и при этом каждый цилиндр с головкой имеет клапанное средство, посредством чего переменный объем может быть образован поршнем относительно цилиндра с головкой вследствие подачи текучей среды в камеру переменного объема и/или выпуска текучей среды из камеры переменного объема на основе действия клапанного средства, и клапанное средство одного цилиндра с головкой не совпадает по фазе с другим, так что когда одна камера увеличивается в объеме вследствие подачи текучей среды в нее, другая соответственно уменьшается, и наоборот.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к генерированию вибраций или звука, которые могут быть полезными, среди прочего, в акустическом бурении. Изобретение относится к устройству, способам, системам и процедурам для акустического бурения.

Предпосылки создания изобретения

Часто существует необходимость в обеспечении вибраций.

К примерам использования вибраций относятся процедуры сепарации, базирующиеся на плавучести материалов в виде макрочастиц из других материалов в виде макрочастиц, отделение песка от литого изделия, уплотнение грунта или других материалов, забивка свай и бурение, включая наклоннонаправленное и/или роторное бурение.

Обычно в основе генерирования вибраций лежит быстрое вращение эксцентрикового груза или грузов, вращающихся в противоположных направлениях. Например, патент США 3866480 раскрывает орбитальный вибратор. В таких вибраторах (осцилляторах) с орбитальными массами могут использоваться орбитальные ролики, которые приводятся во вращательное движение по стенке внутренней дорожки корпуса, как раскрыто в патенте США № 4815328 на имя Вобше, или неуравновешенный ротор, выходные колебания которого связаны с буровым долотом, как раскрыто в патенте США № 4261425 на имя Вобте.

Другие способы создания и использования акустической энергии для подвода к оправке также раскрыты в описаниях патентов США 3375884 (Вобше), 3379263 (Вобте), 4836299 (Вобте), 4527637 (Вобше), 5549170 (Вагготе) и 5562169 (Вагготе) и в документе \¥О 01/83933 (Ваг-Сойеп).

В описании патента Японии 57-179407 компании Катеакак! Неаху 1пб. Ыб. раскрыт свайный копер, в котором используется гидравлический исполнительный механизм, предназначенный для приведения в действие в соответствии с резонансом сваи для собственной частоты грунта за счет наличия перепускного клапана и схемы обхода. Утверждается, что могут быть достигнуты амплитуды движения, превышающие те, которые могут быть обусловлены только объемами жидкости.

Другое устройство, в котором используется рабочая жидкость для гидравлических систем для создания вибрационного воздействия, показано в патенте Австралии 479534 (Л/3 Мое1уеп Вгид) (см. патент США 3747694).

Предпочтительное применение вибрационного устройства, представляющее интерес для авторов изобретения, но не представляющее применения, которым должно быть ограничено вибрационное средство, это применение при обеспечении работы оборудования для бурения или пробуривания с погружным пневмоударником. Другие применения включают те, которые рассмотрены ниже.

Было раскрыто множество различных процедур в предшествующем уровне техники, включая описания патентов авторов данного изобретения, при этом указанные процедуры базируются на использовании скважинного устройства для направленного бурения, которым можно управлять посредством бурильной колонны. Оно приводится в движение вперед и/или во вращение от первичного двигателя, находящегося над землей или в зоне земли, из которой был вынут грунт.

Однако в некоторых случаях применения предпочтительно подвергнуть бурильную колонну и бурильную головку быстрым вибрациям, в результате чего создается возможность перемещения сквозь грунт за счет разрушения структур горных пород, с которыми сталкивается бурильная головка, и уплотнения окружающих материалов, в результате чего уменьшается количество материалов, подлежащих удалению из забоя скважины. Такие процедуры независимо от того, базируются ли они на резонансе в бурильной колонне или нет, называют акустическим бурением или пробуриванием.

Способы и устройства для акустического бурения раскрыты, среди прочего, в патентах США №№ 4836299, 4548281 и 5417290, которые включены в данную заявку путем ссылки.

Акустическое бурение осуществляется посредством подвергания бурильной колонны вибрации для создания сжимающих и расширяющих волн в бурильной колонне. Вибрации создаются в продольном направлении бурильной колонны, и предпочтительно обеспечивается вибрация бурильной колонны с резонансной частотой. Резонансная частота зависит от ряда факторов, включая длину бурильной колонны.

Силы вибрации, действующие на бурильную колонну, заставляют бурильную колонну сжиматься и расширяться в продольном направлении. Силы вибрации в нижней части бурильной колонны вызывают сдвиг, смещение и/или дробление грунта и/или частиц горной породы иным образом, в результате чего осуществляется прорубание пласта.

В документах предшествующего уровня техники также было раскрыто, что системы для бурения, в которых используется циклоидальная акустическая энергия в качестве способа бурения, оказывают высокоэффективное воздействие на забой и, в особенности, на соседние боковые стенки нижней части ствола скважины за счет циклоидального бурильного воздействия.

В соответствии с настоящим изобретением осознано, что может быть получено преимущество в области акустического бурения в том случае, когда существует возможность начать генерирование колебаний акустической головки, пока она находится в рабочей связи (прямой или непрямой) с бурильной колонной. Для многих видов известных акустических головок повторные запуски затруднены из-за необ

- 1 011262 ходимости отвода бурильной колонны от плоскости забоя и другой структуры, которая может вызывать заедание бурильной колонны в целом.

Следовательно, цель одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в создании узла акустической головки и/или акустической головки для такого узла, которая обеспечит возможность запуска без необходимости отвода в таких обстоятельствах и/или отделения акустической головки в бурильной колонне.

Цель одного или некоторых аспектов настоящего изобретения заключается в создании узла акустической головки и/или акустической головки для такого узла, которая обеспечивает возможность генерирования вибраций, включая звуковые колебания, в структуре без необходимости настраиваться на резонансную частоту структуры для того, чтобы сделать ее вибрирующей. В некоторых аспектах настоящего изобретения предусмотрено, что запуск может начаться без необходимости достижения резонанса, но в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такой резонанс все же может быть достигнут за счет регулирования управляющих параметров во время использования узла с акустической головкой.

В одном или некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения цель состоит в создании акустической головки или узла акустической головки, работа которого не основана на вращении эксцентриков, но который обеспечивает передачу полезного акустического выходного воздействия, которое может быть использовано во многих ситуациях, или который, по меньшей мере, обеспечивает возможность полезного выбора для определенного круга лиц.

Цель одного или некоторых других вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в создании конструкций акустической головки с гидравлическим приводом, предназначенной для узла акустической головки, которая обеспечивает некоторую степень изоляции ключевых компонентов от отрицательного воздействия чрезмерной вибрации и/или за счет исключения некоторого компонента или компонентов позволяет избежать затруднений, обусловленных любой подобной вибрацией.

Цель одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в создании акустической головки и/или узла соответствующей акустической головки, работа которого базируется на функционировании отдельных механизмов для подачи текучей среды, одного - для сообщения вибраций и по меньшей мере одного - для регулирования других входных параметров, например амплитуды, частоты, клапанного управления и т. д.

Цель одного или нескольких других вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в создании акустической головки и/или узла акустической головки, который имеет систему подачи и отвода текучей среды, обеспечивающую достижение текучей средой давления окружающей среды или давления, близкого к давлению окружающей среды (предпочтительно перед возвратом в акустическую головку).

Цель одного или нескольких других вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в создании опорных конструкций, и/или буферов, и/или соединительных механизмов для акустической головки, которые обеспечивают некоторую(ые) степень(и) свободы перемещения между по меньшей мере частью акустической головки и опорной рамой при одновременном создании возможности некоторого перемещения их друг относительно друга.

Настоящее изобретение также направлено на вибрационное средство и связанные с ним способы работы и применение, которые, по меньшей мере, обеспечивают полезный выбор.

Краткое описание изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение заключается в устройстве для генерирования вибрационного (например, акустического) выходного воздействия, содержащего челнок, первый комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования первой камеры повышенного давления, второй комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования второй камеры повышенного давления, первое клапанное средство для регулирования потока текучей среды в первую камеру повышенного давления и из нее, второе клапанное средство для регулирования потока текучей среды во вторую камеру повышенного давления и из нее, один элемент или несколько элементов для подачи рабочей текучей среды или переходной элемент (переходные элементы) для них к челноку, при этом каждое клапанное средство может обеспечить или не обеспечить поступление текучей среды в соответствующую камеру, один элемент или несколько элементов для отвода текучей среды или переходной элемент (переходные элементы) для них, при этом каждое клапанное средство может обеспечить или не обеспечить выход текучей среды из соответствующей камеры, при этом перемещение клапанных средств и челнока относительно комплементарного(ых) элемента(ов) таково, что когда первое клапанное средство создает возможность поступления текучей среды в первую камеру для расширения первой камеры и увеличения объема текучей среды в ней, второе клапанное средство создает возможность выхода текучей среды из второй камеры для сжатия второй камеры и уменьшения объема текучей среды в ней, и так далее при попеременном перемещении челнока, и при этом выходное воздействие (прямым или косвенным образом) осуществляется от одного или другого комплементарного элемента (или от обоих комплементарных элементов), а не от челнока.

Челнок в некоторых вариантах осуществления можно рассматривать как, по существу, статиче

- 2 011262 ский и при этом перемещающийся относительно остальных компонентов.

Противоположное также может иметь место, как и многие гибриды из двух вариантов.

Соответственно, челнок в используемом здесь смысле везде следует понимать как совершающий возвратно-поступательное движение относительно других элементов узла.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в устройстве для генерирования вибрационного (например, акустического) выходного воздействия, содержащем челнок, первый комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования первой камеры повышенного давления, второй комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования второй камеры повышенного давления, первое клапанное средство для регулирования потока текучей среды в первую камеру повышенного давления и из нее, второе клапанное средство для регулирования потока текучей среды во вторую камеру повышенного давления и из нее, один элемент или несколько элементов для подачи рабочей текучей среды к челноку или переходной элемент (переходные элементы) для них, при этом каждое клапанное средство может обеспечить или не обеспечить поступление текучей среды в соответствующую камеру, один элемент или несколько элементов для отвода текучей среды или переходной элемент (переходные элементы) для них, при этом каждое клапанное средство может обеспечить или не обеспечить выход текучей среды из соответствующей камеры; при этом перемещение клапанных средств и челнока относительно комплементарного(ых) элемента(ов) таково, что когда первое клапанное средство создает возможность поступления текучей среды в первую камеру для расширения первой камеры и увеличения объема текучей среды в ней, второе клапанное средство создает возможность выхода текучей среды из второй камеры для сжатия второй камеры и уменьшения объема текучей среды в ней, и так далее при попеременном перемещении челнока, и при этом имеют место один, некоторые или все из нижеуказанных признаков: первый и второй компоненты и челнок связаны друг с другом на одной и той же оси, выходное воздействие осуществляется (прямым или косвенным образом) от одного или другого комплементарного элемента (или от обоих комплементарных элементов), а не от челнока, акустическая головка при использовании ее для акустического бурения (или какого-либо эквивалентного процесса) имеет челнок, не зависящий от бурильной колонны или эквивалентного средства, которое должно быть подвергнуто вибрации, нет ни буровой штанги, ни стержня, проходящих через челнок или акустическую головку (чтобы тем самым обеспечить возможность использования при желании множества акустических головок при подаче мощности к бурильной колонне или другому средству, которое должно быть подвергнуто вибрации), первый и второй комплементарные элементы представляют собой поршни или включают поршни, первый и второй комплементарные элементы представляют собой поршни или включают поршни, выполненные с окружными или периферийными канавками, но не несущие поршневых колец, клапанное средство в каждом случае включает поворотный клапанный элемент, имеющий каналы и предназначенный для открытия или закрытия фиксированного канала или фиксированных каналов, ведущих в камеру, каждое (или общее) клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, имеющий осевой канал для отвода или подачи (предпочтительно отвода) текучей среды, каждое клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, при этом подобные поворотные клапанные элементы приводятся в действие на общей оси вращения и без совпадения по фазе друг с другом, каждое клапанное средство приводится в действие независимо от элемента для подачи текучей среды и элемента для отвода текучей среды, существует возможность регулирования амплитуды перемещения челнока независимо от частоты возвратнопоступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема подачи текучей среды к клапанному средству и/или отвода текучей среды из клапанного средства, клапанное средство расположено вблизи камеры, чтобы тем самым обеспечить оптимизацию до минимального интервала между клапанным управлением посредством клапанного средства и действием текучей среды, вводимой в ближайшую камеру (т.е. для обеспечения возможности получения более короткого промежутка времени, в течение которого ударная волна от введенной текучей среды сообщает энергию поршню (предпочтительно для обеспечения возможности работы с более высокой частотой, когда это желательно, для обеспечения возможности резонанса при более коротком ходе или амплитуде, для обеспечения более высокой эффективности и/или для обеспечения большей эксплуатационной гибкости и универсальности)), отвод текучей среды из камеры не используется для приведения челнока в движение, отвод(отводы) текучей среды осуществляется(осуществляются), по существу, до давлений окружающей среды до того, как при желании такая текучая среда делается доступной (например, путем нагнетания) для возврата к акустической головке, текучая среда главным образом представляет собой жидкость, но может включать некоторое количество захваченного газа (например, воздуха) для создания некоторого амортизирующего действия в камере, устройство для подачи текучей среды обеспечивает или должно обеспечить подачу сильного потока под постоянным или (например, относительно) низким давлением (например, в отличие от некоторых систем по предшествующему уровню техники, которые требуют для работы повышения давления подаваемой текучей среды, когда устройство, которое должно быть подвергнуто вибрации, находится под увеличивающейся нагрузкой), может быть обеспечено перемещение челнока, даже если отсутствует перемещение одного, или другого, или обоих, первого и второго, комплементарных элементов, например, как в случае прикрепления к под

- 3 011262 вергшейся заеданию бурильной колонне, акустическая головка независимо от того, отрегулирована она или нет для обеспечения в процессе ее работы резонанса в корпусе или устройстве (таком, как бурильная колонна), прямым или косвенным образом присоединенном к одному, или другому, или обоим из комплементарных средств, может быть приведена в действие с созданием эффекта бурильного молотка, элемент для подачи текучей среды и/или элемент для отвода текучей среды включает накопитель, акустическая головка опирается на раму, относительно которой акустическая головка имеет, по меньшей мере частично, некоторую(ые) степень или степени свободы движения, акустическая головка связана с рамой с помощью шарнирных (например, элементов с утолщенными концами) или других связей для обеспечения возможности некоторого перемещения комплементарных средств относительно рамы, акустическая головка опирается на раму, и обеспечивается демпфирование акустической головки для предотвращения передачи ненужного удара к раме (предпочтительно такое демпфирование включает, в сочетании с любой возможной соответствующей связью или связями, использование амортизирующих газовых мешков или эквивалентного элемента) (предпочтительно используются воздушные мешки вместо пневматических рессор), акустическая головка опирается на раму, которой можно манипулировать прямым или косвенным образом для управления размещением акустической головки, акустическую головку несет рама, или акустическая головка прямым или косвенным образом опирается на раму, на которой прямым или косвенным образом, например, посредством установленной каретки или ползуна, или опоры(опор) для рамы в виде каретки или ползуна (но без присоединения к акустической головке посредством какоголибо жесткого элемента) смонтирована по меньшей мере часть приводного узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного(ых) средства(средств), и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного(ых) средства(средств), каретка, или ползун, или опора(опоры) для рамы в виде каретки или ползуна несет(несут) гидравлический двигатель и/или компонент привода (например, для реализации посредством привода с гибким валом) для приведения во вращение бурильной колонны и/или оправки для нее, при этом акустическая головка выполнена с возможностью установки ее, но с некоторой(ыми) степенью(степенями) свободы, с обеспечением возможности перемещения ее посредством указанной рамы, приводы и/или двигатели должны быть, по существу, изолированы или, по меньшей мере до некоторой степени, по существу, изолированы от вибраций акустической головки (например, предусмотрены дистанционные опоры для них, ленточные приводы и т.д.).

Приведенная ниже ссылка на приведение поршня в действие включает альтернативно и/или также приведение в действие конструкции, реагирующей на приведение в действие поршня. Аналогичная ссылка на канавки поршня также относится и/или вместо этого относится к канавкам конструкции, окружающей поршень.

Предпочтительно устройство является, по существу, таким, как описанное ниже, но в вариантах (менее желательных) некоторая другая конструкция может быть использована в качестве замены второго комплементарного элемента (или второго поршня) для обеспечения управляемого возврата челнока при использовании.

Соответственно, в соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, пригодном для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму и акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, увеличивающейся [расширяемой] в объеме под действием подачи текучей среды с клапанным управлением в камеру переменного объема, когда объем указанной камеры меньше ее полного объема, и при этом цилиндр для части челнока предназначен для совершения возвратнопоступательного движения (т.е. для относительного перемещения) в направлении в сторону по мере расширения камеры переменного объема, и предусмотрено средство для возврата челнока и, таким образом, цилиндра с головкой для выдавливания текучей среды из камеры переменного объема через клапанное средство.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, пригодном для генерирования выходного воздействия (например, пригодном для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму и акустическую головку, которую несет рама, и которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет, по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и акустическая головка имеет компоненты, образующие камеры переменного объема и включающие поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга так, что каждая камера находится под действием текучей среды под

- 4 011262 давлением, подаваемой в одну камеру переменного объема, в то время как ранее поданная текучая среда выпускается из другой камеры переменного объема, и наоборот, и при этом часть компонентов, образующих каждую камеру, состоит из челнока, который совершает возвратно-поступательное движение.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, пригодном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет пару разнесенных поршней, каждый из которых расположен внутри цилиндра с головкой, и при этом каждый цилиндр с головкой имеет клапанное средство, посредством чего переменный объем может быть образован поршнем относительно цилиндра с головкой вследствие (по меньшей мере частично) подачи текучей среды в камеру переменного объема и/или выпуска текучей среды из камеры переменного объема на основе действия клапанного средства, и при этом клапанное средство одного цилиндра с головкой не совпадает по фазе с другим, так что когда одна камера увеличивается в объеме вследствие (по меньшей мере частично) подачи текучей среды в нее, другая соответственно уменьшается, и наоборот.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, пригодном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом указанные поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема, и при этом состояние подачи в камеру переменного объема или из камеры переменного объема обусловлено управлением поворотным клапаном (или некоторым эквивалентным устройством).

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, пригодном для генерирования выходного воздействия для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет, по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом указанные поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема при управлении за счет управления клапанным средством, и при этом элемент для подачи такой текучей среды перед клапанным управлением ее поступлением в камеру переменного объема или элемент для отвода такой текучей среды после клапанного управления ее выходом из камеры переменного объема включает канал в выполненном с возможностью поворота клапанном элементе клапанного средства.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом указанные поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема. В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом указанные поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру

- 5 011262 переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема, и при этом подача в камеру переменного объема и/или выпуск из камеры переменного объема осуществляются под действием управляемого поворотного клапана.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама и/или которая, по существу, определяет местоположение рамы, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом, по меньшей мере, некоторая часть массы акустической головки (включая, по меньшей мере, некоторую часть указанной текучей среды), находящаяся под воздействием по меньшей мере одного клапана и подачи текучей среды под давлением, при использовании способна совершать возвратнопоступательное движение относительно некоторой части массы акустической головки, от которой буровое устройство должно получать акустическое выходное воздействие прямым или косвенным образом.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере одну часть в комплементарном приемнике, причем указанная часть и приемник выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой в объеме под действием подачи текучей среды с клапанным управлением в камеру переменного объема, когда объем указанной камеры меньше ее полного объема, и при этом приемник или указанная часть состоит из челнока, который перемещается в направлении в сторону от (в противоположность его направлению к) по мере расширения камеры переменного объема, и при этом предусмотрено средство для возврата челнока посредством обеспечения его перемещения в направлении к, чтобы посредством этого выдавить текучую среду из камеры переменного объема через клапанное средство, и при этом акустическое выходное воздействие осуществляется или должно осуществляться не от рамы, не от челнока.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, пригодном для генерирования выходного воздействия для прямого или непрямого акустического входного воздействия на конструкцию (например, бурильную колонну) или другое средство, способное передавать/поглощать акустическое входное воздействие, и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет, по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и акустическая головка имеет челнок и два компонента, каждый компонент образует вместе с челноком одну из двух камер переменного объема, челнок выполнен с возможностью перемещения относительно каждого компонента под действием текучей среды под давлением, подаваемой в одну камеру переменного объема и выпускаемой из другой камеры переменного объема, и наоборот, и при этом акустическое выходное воздействие не осуществляется или не должно осуществляться прямым или косвенным образом ни от рамы, ни от челнока.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет пару разнесенных частей или компонентов, каждый из которых связан с челноком, и челнок имеет клапанное средство, в результате чего камера переменного объема может быть образована каждой частью вместе с челноком за счет положения челнока относительно каждой части, так что когда одна камера находится в состоянии ее допустимого максимального объема, другая находится в состоянии ее допустимого минимального объема, и наоборот, и при этом обеспечивается перемещение челнока из положения покоя относительно указанных частей, чтобы после этого челнок совершал возвратно-поступательное движение за счет текучей среды, подаваемой в первую камеру при одновременном выпуске ее из второй, за счет текучей среды, подаваемой во вторую камеру при одновременном выпуске ее из первой, и так далее, и при этом первый и второй компоненты и челнок связаны друг с другом на одной и той же оси, выходное воздействие осуществляется (прямым или косвенным образом) от одного или другого комплементарного элемента (или от обоих комплементарных элементов), а не от челнока; акустическая головка при использовании ее для акустического бурения (или какого-либо эквивалентного процесса) имеет челнок, не зависящий от бурильной колонны или эквивалентного средства, которое должно быть подвергнуто вибрации, нет ни буровой штанги,

- 6 011262 ни стержня, проходящих через челнок или акустическую головку (чтобы, тем самым, обеспечить возможность использования при желании множества акустических головок при подаче мощности к бурильной колонне или другому средству, которое должно быть подвергнуто вибрации); первый и второй комплементарные элементы представляют собой поршни или включают поршни; первый и второй комплементарные элементы представляют собой поршни или включают поршни, выполненные с окружными или периферийными канавками, но не несущие поршневых колец [и/или наоборот, например, цилиндр имеет канавки]; клапанное средство в каждом случае включает поворотный клапанный элемент, имеющий каналы и предназначенный для открытия или закрытия фиксированного канала или фиксированных каналов, ведущих в камеру; каждое (или общее) клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, который имеет осевой канал для обеспечения возможности отвода или подачи (предпочтительно отвода) текучей среды; каждое клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, при этом поворотные клапанные элементы приводятся в действие на общей оси вращения и без совпадения по фазе друг с другом, каждое клапанное средство приводится в действие независимо от элементов для подачи текучей среды и отвода текучей среды; существует возможность регулирования амплитуды перемещения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема подачи текучей среды к клапанному средству и/или отвода текучей среды из клапанного средства; клапанное средство расположено вблизи камеры, чтобы тем самым обеспечить оптимизацию до минимального интервала между клапанным управлением посредством клапанного средства и действием текучей среды, вводимой в ближайшую камеру (т. е. для обеспечения возможности получения более короткого промежутка времени, в течение которого ударная волна от введенной текучей среды сообщает энергию поршню (предпочтительно для обеспечения возможности работы с более высокой частотой, когда это желательно, для обеспечения возможности резонанса при более коротком ходе или амплитуде, для обеспечения более высокой эффективности и/или для обеспечения большей эксплуатационной гибкости и универсальности)); отвод текучей среды из камеры не используется для приведения челнока в движение; отвод(отводы) текучей среды осуществляется(осуществляются), по существу, до давлений окружающей среды до того, как при желании такая текучая среда делается доступной (например, путем нагнетания) для возврата к акустической головке; текучая среда главным образом представляет собой жидкость, но может включать некоторое количество захваченного газа (например, воздуха) с тем, чтобы создать амортизирующее действие в камере; средство для подачи текучей среды обеспечивает подачу сильного потока под постоянным или (относительно) низким давлением (например, в отличие от некоторых систем по предшествующему уровню техники, которые требуют для работы повышения давления подаваемой текучей среды, когда средство, которое должно быть подвергнуто вибрации, находится под увеличивающейся нагрузкой); может быть обеспечено перемещение челнока, даже если отсутствует перемещение одного, или другого, или обоих комплементарных элементов, например, как в случае прикрепления к подвергшейся заеданию бурильной колонне; акустическая головка независимо от того, отрегулирована она или нет для обеспечения в процессе ее работы резонанса в корпусе или устройстве (таком как бурильная колонна), прямым или косвенным образом присоединенном к одному, или другому, или обоим комплементарным элементам, может быть приведена в действие с созданием эффекта бурильного молотка; элемент для подачи текучей среды и/или элемент для отвода текучей среды включает накопитель; акустическая головка опирается на раму, относительно которой акустическая головка имеет, по меньшей мере частично, некоторую(ые) степень или степени свободы движения; акустическая головка связана с рамой с помощью шарнирных (например, элементов с утолщенными концами) или других связей для обеспечения возможности некоторого перемещения комплементарных средств относительно рамы; акустическая головка опирается на раму, и обеспечивается демпфирование акустической головки для предотвращения передачи ненужного удара к раме (предпочтительно такое демпфирование включает, в сочетании с любой возможной соответствующей связью или связями, использование амортизирующих газовых мешков или эквивалентного элемента) (предпочтительно используются воздушные мешки вместо пневматических рессор); акустическая головка опирается на раму, которой можно манипулировать прямым или косвенным образом для управления размещением акустической головки; акустическую головку несет непосредственно или косвенным образом рама, на которой прямым или косвенным образом (например, посредством установленной каретки или ползуна, или опоры(опор) для рамы в виде каретки или ползуна, но без присоединения к акустической головке посредством какого-либо жесткого элемента) смонтирована по меньшей мере часть приводного узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного(ых) средства(средств), и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного(ых) средства(средств); каретка, или ползун, или опора(опоры) для рамы в виде каретки или ползуна несет(несут) гидравлический двигатель и/или компонент привода (например, привод с гибким валом) для приведения во вращение бурильной колонны и/или оправки для нее, при этом акустическая головка выполнена с возможностью установки ее, но с некоторой(некоторыми) степенью(степенями) свободы, с обеспечением возможности перемещения ее посредством указанной рамы; приводы и/или двигатели должны быть, по существу, изолированы или, по меньшей мере до некоторой степени, по существу, изолированы от вибраций акустической го

- 7 011262 ловки, при этом для них предусмотрены дистанционные опоры.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один компонент, входящий в другой, и при этом указанные компоненты выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема, когда ее объем меньше ее наибольшего объема, или сжимающейся, когда обеспечивается возможность выпуска ранее поданной текучей среды из камеры переменного объема, когда объем камеры больше ее наименьшего объема, и при этом состояние текучей среды в той мере, в какой это касается давления и немедленно получаемого объема, не зависит от мгновенного объема камеры, и при этом поворотный клапан регулирует поступление и выход текучей среды в камеру и из камеры.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет, по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и акустическая головка имеет по меньшей мере два компонента, выполненных с возможностью перемещения друг относительно друга, для образования камеры переменного объема, переводимой из состояния камеры, когда ее объем меньше ее максимального объема, под действием текучей среды под давлением, подаваемой при управлении клапанным средством в камеру, и возвращаемой с помощью другого средства из данного состояния максимального объема, когда текучая среда выпускается из камеры переменного объема при управлении клапанным средством и при этом элемент для подачи такой текучей среды перед клапанным управлением ее поступлением в камеру переменного объема или элемент для отвода такой текучей среды после клапанного управления ее выходом из камеры переменного объема включает канал в выполненном с возможностью поворота клапанном элементе клапанного средства.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму, акустическую головку, которую несет рама, и которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема, когда объем камеры меньше ее максимального допустимого объема, и сжимающейся из состояния ее максимального допустимого объема под действием механического входного воздействия при одновременном обеспечении возможности выхода текучей среды из камеры, и при этом выходное воздействие осуществляется прямым или косвенным образом не от рамы, а осуществляется прямым или косвенным образом от цилиндра или поршня, который не обеспечивает указанного механического входного воздействия.

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем, среди прочего, раму, акустическую головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом акустическая головка имеет по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, и при этом имеют место один, несколько или все следующие признаки: первый и второй поршни и цилиндры, образующие часть челнока, связаны друг с другом на одной и той же оси; выходное воздействие осуществляется (прямым или косвенным образом) от поршня, или от одного, или другого, или от

- 8 011262 обоих поршней, а не от челнока; акустическая головка при использовании ее для акустического бурения или какого-либо эквивалентного процесса имеет челнок, не зависящий от бурильной колонны или эквивалентного средства, которое должно быть подвергнуто вибрации); нет ни буровой штанги, ни стержня, проходящих через челнок или акустическую головку (чтобы тем самым обеспечить возможность использования при желании множества акустических головок при подаче мощности к бурильной колонне или другому средству, которое должно быть подвергнуто вибрации); поршень(поршни) выполнен(ы) с окружными или периферийными канавками, но не несут поршневых колец; клапанное средство для камеры(камер) включает поворотный клапанный элемент, имеющий каналы и предназначенный для открытия или закрытия фиксированного канала или фиксированных каналов, ведущих в камеру; каждое или общее клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, имеющий осевой канал для отвода или подачи (предпочтительно отвода) текучей среды; каждое клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, при этом поворотные клапанные элементы приводятся в действие на общей оси вращения и без совпадения по фазе друг с другом; каждое клапанное средство приводится в действие независимо от элементов для подачи текучей среды и отвода текучей среды; существует возможность регулирования амплитуды перемещения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема подачи текучей среды к клапанному средству и/или отвода текучей среды из клапанного средства; клапанное средство расположено вблизи камеры, для обеспечения минимального интервала между клапанным управлением посредством клапанного средства и действием текучей среды, вводимой в ближайшую камеру, т.е. для обеспечения возможности получения более короткого промежутка времени, в течение которого ударная волна от введенной текучей среды сообщает энергию поршню, предпочтительно для обеспечения возможности работы с более высокой частотой, когда это желательно, для обеспечения возможности резонанса при более коротком ходе или амплитуде, для обеспечения более высокой эффективности и/или для обеспечения большей эксплуатационной гибкости и универсальности; отвод текучей среды из камеры не используется для приведения челнока в движение; отвод(отводы) текучей среды осуществляется(осуществляются), по существу, до давлений окружающей среды до того, как при желании такая текучая среда становится доступной (например, путем нагнетания) для возврата к акустической головке; текучая среда главным образом представляет собой жидкость, но может включать захваченный газ, например воздух, для создания амортизирующего действия в камере; устройство для подачи текучей среды обеспечивает подачу сильного потока под постоянным или низким давлением (например, в отличие от некоторых систем по предшествующему уровню техники, которые требуют для работы повышения давления подаваемой текучей среды, когда средство, которое должно быть подвергнуто вибрации, находится под увеличивающейся нагрузкой); может быть обеспечено перемещение челнока, даже если отсутствует перемещение поршня(поршней), например, как в случае прикрепления к подвергшейся заеданию бурильной колонне; акустическая головка независимо от того, отрегулирована она или нет для обеспечения в процессе ее работы резонанса в корпусе или устройстве, таком как бурильная колонна, прямым или косвенным образом присоединенном к одному, или другому поршню, или обоим из поршней, может быть приведена в действие с созданием эффекта бурильного молотка; элемент для подачи текучей среды и/или элемент для отвода текучей среды включает накопитель; акустическая головка опирается на раму, относительно которой акустическая головка имеет, по меньшей мере частично, некоторую(ые) степень или степени свободы движения; акустическая головка связана с рамой с помощью шарнирных (например, элементов с утолщенными концами) или других связей для обеспечения возможности некоторого перемещения комплементарных средств относительно рамы; акустическая головка опирается на раму, и обеспечивается демпфирование акустической головки для предотвращения передачи ненужного удара к раме (предпочтительно такое демпфирование включает, в сочетании с любой возможной соответствующей связью или связями, использование амортизирующих газовых мешков или эквивалентного элемента, предпочтительно используются воздушные мешки вместо пневматических рессор); акустическая головка опирается на раму, которой можно манипулировать прямым или косвенным образом для управления размещением акустической головки; акустическую головку несет непосредственно или косвенным образом рама, на которой прямым или косвенным образом, например посредством установленной каретки, или ползуна, или опоры(опор) для рамы в виде каретки или ползуна, но без присоединения к акустической головке посредством какого-либо жесткого элемента, смонтирована по меньшей мере часть приводного узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного(ых) средства(средств), и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного(ых) средства(средств); каретка, или ползун, или опора(опоры) для рамы в виде каретки или ползуна несет(несут) гидравлический двигатель и/или компонент привода (например, привода с гибким валом) для приведения во вращение бурильной колонны и/или оправки для нее, при этом акустическая головка выполнена с возможностью установки ее, но с некоторой(некоторыми) степенью(степенями) свободы, с обеспечением возможности перемещения ее посредством указанной рамы; приводы и/или двигатели должны быть, по существу, изолированы или, по меньшей мере до некоторой степени, по существу, изолированы от вибраций акустической головки, при этом для них предусмотрены дистанционные опоры.

- 9 011262

В соответствии с другим аспектом изобретение заключается в узле акустической головки, предназначенном для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющем раму и акустическую головку, которую несет рама и/или которая, по существу, определяет местоположение рамы, при этом акустическая головка имеет (предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона), по меньшей мере, некоторую(ые) степень или степени свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом, по меньшей мере, некоторая часть массы (челнок) акустической головки, включая, по меньшей мере, некоторую часть текучей среды, под действием клапанов и элемента для подачи текучей среды под давлением или элементов для подачи текучей среды под давлением для противоположных камер переменного объема, границы которых в каждом случае частично определяются челноком, при использовании способна совершать возвратно-поступательное движение относительно двух других масс акустической головки, каждая из которых частично определяет границы указанной камеры, и при этом именно по меньшей мере от одной из данных других масс должно осуществляться акустическое выходное воздействие.

Соответственно, согласно другому аспекту настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, пригодной для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом указанные поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, увеличивающейся [расширяемой] в объеме под действием подачи текучей среды с клапанным управлением в камеру переменного объема, когда объем указанной камеры меньше ее полного объема, и при этом цилиндр для части челнока предназначен для совершения возвратно-поступательного движения в направлении в сторону по мере расширения камеры переменного объема, и при этом предусмотрено средство для возврата челнока и, таким образом, цилиндра с головкой для выдавливания текучей среды из камеры переменного объема через клапанное средство.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, пригодной для генерирования выходного воздействия (например, пригодной для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей компоненты, образующие камеры переменного объема и включающие поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга так, что каждая камера находится под действием текучей среды под давлением, подаваемой в одну камеру переменного объема, в то время как ранее поданная текучая среда выпускается из другой камеры переменного объема, и наоборот, и при этом часть компонентов, образующих каждую камеру, состоит из челнока, который совершает возвратно-поступательное движение.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, пригодной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей пару разнесенных поршней, каждый из которых расположен внутри цилиндра с головкой, и каждый цилиндр с головкой имеет клапанное средство, посредством чего переменный объем может быть образован поршнем относительно цилиндра с головкой вследствие (по меньшей мере частично) подачи текучей среды в камеру переменного объема и/или выпуска текучей среды из камеры переменного объема на основе действия клапанного средства, при этом клапанное средство одного цилиндра с головкой не совпадает по фазе с другим, так что когда одна камера увеличивается в объеме вследствие, по меньшей мере частично, подачи текучей среды в нее, другая соответственно уменьшается, и наоборот.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, пригодной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема, и состояние подачи в камеру переменного объема или из камеры переменного объема обусловлено управлением поворотным клапаном.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, пригодной для генерирования выходного воздействия для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну и имеющей по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре с головкой, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема при управлении клапанным средством, и при этом элемент для подачи такой текучей среды перед клапанным управлением ее поступлением в камеру переменного объема или элемент для отвода такой текучей среды после клапанного управления ее выходом из камеры переменного объема включает канал в выполненном с возможностью поворота клапанном элементе клапанного средства.

- 10 011262

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один поршень с окружными или периферийными канавками (предпочтительно без каких-либо поршневых колец) в комплементарном цилиндре, причем поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема или выпускаемой из камеры переменного объема, и при этом имеют место один, некоторые или все следующие признаки: акустическая головка при использовании ее для акустического бурения или какого-либо эквивалентного процесса имеет челнок, не зависящий от бурильной колонны или эквивалентного средства, которое должно быть подвергнуто вибрации, нет ни буровой штанги, ни стержня, проходящих через челнок или акустическую головку для обеспечения возможности использования при желании множества акустических головок при подаче мощности к бурильной колонне или другому средству, которое должно быть подвергнуто вибрации); отвод текучей среды из камеры не используется для приведения челнока в движение; отвод(отводы) текучей среды осуществляется(осуществляются), по существу, до давлений окружающей среды до того, как при желании такая текучая среда делается доступной (например, путем нагнетания) для возврата к акустической головке; текучая среда главным образом представляет собой жидкость, но может включать захваченный газ (например, воздух) для создания амортизирующего действия в камере; акустическая головка независимо от того, отрегулирована она или нет для обеспечения в процессе ее работы резонанса в корпусе или устройстве (таком как бурильная колонна), прямым или косвенным образом присоединенном к одному, или другому, или обоим из комплементарных средств, может быть приведена в действие с созданием эффекта бурильного молотка; элемент для подачи текучей среды и/или элемент для отвода текучей среды включает накопитель; акустическая головка опирается на раму, относительно которой акустическая головка имеет, по меньшей мере частично, некоторую(ые) степень или степени свободы движения; акустическая головка связана с рамой с помощью шарнирных (например, элементов с утолщенными концами) или других связей для обеспечения возможности некоторого перемещения комплементарного средства относительно рамы; акустическая головка опирается на раму, и обеспечивается демпфирование акустической головки для предотвращения передачи ненужного удара к раме (предпочтительно такое демпфирование включает в сочетании с любой возможной соответствующей связью или связями использование амортизирующих газовых мешков или эквивалентного элемента, предпочтительно используются воздушные мешки вместо пневматических рессор); акустическая головка опирается на раму, которой можно манипулировать прямым или косвенным образом для управления размещением акустической головки; акустическую головку несет непосредственно или косвенным образом рама, на которой прямым или косвенным образом, например, посредством установленной каретки или ползуна, или опоры (опор) для рамы в виде каретки или ползуна, но без присоединения к акустической головке посредством какого-либо жесткого элемента, смонтирована по меньшей мере часть приводного узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного(ых) средства(средств), и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного(ых) средства(средств); каретка, или ползун, или опора(опоры) для рамы в виде каретки или ползуна несет(несут) гидравлический двигатель и/или компонент привода, например привод с гибким валом, для приведения во вращение бурильной колонны и/или оправки для нее, при этом акустическая головка выполнена с возможностью установки ее, но с некоторой(некоторыми) степенью(степенями) свободы, с обеспечением возможности перемещения ее посредством указанной рамы; приводы и/или двигатели должны быть, по существу, изолированы или, по меньшей мере до некоторой степени, по существу, изолированы от вибраций акустической головки, при этом для них предусмотрены дистанционные опоры.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей переходной элемент для обеспечения некоторой(ых) степени(ей) свободы для перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом по меньшей мере часть массы акустической головки, включая по меньшей мере часть указанной текучей среды под действием по меньшей мере одного клапана и подачи текучей среды под давлением при использовании способна совершать возвратно-поступательное движение относительно части массы акустической головки, от которой буровое устройство должно прямым или косвенным образом получать акустическое выходное воздействие.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого аку

- 11 011262 стического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере одну часть в комплементарном приемнике, причем указанная часть и приемник выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой в объеме под действием подачи текучей среды с клапанным управлением в камеру переменного объема, когда объем указанной камеры меньше ее полного объема, и при этом приемник или указанная часть состоит из челнока, который перемещается в направлении в сторону от (в противоположность его направлению к) по мере расширения камеры переменного объема, и при этом предусмотрено средство для возврата челнока посредством обеспечения его перемещения в направлении к, чтобы посредством этого выдавить текучую среду из камеры переменного объема через клапанное средство, и при этом акустическое выходное воздействие осуществляется не от рамы, не от челнока.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия для прямого или непрямого акустического входного воздействия на конструкцию (например, бурильную колонну) или другое средство, способное передавать/поглощать акустическое входное воздействие, и имеющей челнок и два компонента, причем каждый компонент образует вместе с челноком одну из двух камер переменного объема, при этом челнок выполнен с возможностью перемещения относительно каждого компонента под действием текучей среды под давлением, подаваемой в одну камеру переменного объема и выпускаемой из другой камеры переменного объема, и наоборот, и при этом акустическое выходное воздействие не осуществляется прямым или косвенным образом ни от какого-либо взаимодействующего несущего ползуна или рамы, ни от челнока.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один компонент, входящий в другой, и при этом указанные компоненты выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема, когда ее объем меньше ее наибольшего объема, или сжимающейся, когда обеспечивается возможность выпуска ранее поданной текучей среды из камеры переменного объема, когда объем камеры больше ее наименьшего объема, причем состояние текучей среды в той мере, в какой это касается давления и мгновенно получаемого объема, не зависит от мгновенного объема камеры, и при этом поворотный клапан регулирует поступление и выход текучей среды в камеру и из камеры.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере два компонента, выполненные с возможностью перемещения друг относительно друга, для образования камеры переменного объема, переводимой из состояния, которое имеет камера, когда ее объем меньше ее максимального объема, под действием текучей среды под давлением, подаваемой при управлении клапанным средством в камеру, и возвращаемой с помощью другого средства из данного состояния максимального объема, когда текучая среда выпускается из камеры переменного объема при управлении клапанным средством, и при этом элемент для подачи такой текучей среды перед клапанным управлением ее поступлением в камеру переменного объема или элемент для отвода такой текучей среды после клапанного управления ее выходом из камеры переменного объема включает канал в выполненном с возможностью поворота клапанном элементе клапанного средства.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну) и имеющей по меньшей мере один поршень в комплементарном цилиндре, при этом поршень и цилиндр выполнены с возможностью перемещения друг относительно друга для образования камеры переменного объема, расширяемой под действием текучей среды под давлением, подаваемой в камеру переменного объема, когда объем камеры меньше ее максимального допустимого объема, и сжимающейся из состояния ее максимального допустимого объема под действием механического входного воздействия при одновременном обеспечении возможности выхода текучей среды из камеры, и при этом выходное воздействие осуществляется прямым или косвенным образом от того компонента, выбранного из цилиндра и поршня, который не обеспечивает указанного механического входного воздействия.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в акустической головке, предназначенной для генерирования выходного воздействия (например, для прямого или непрямого акустического входного воздействия на бурильную колонну), при этом по меньшей мере часть массы (челнок) акустической головки, включая по меньшей мере часть текучей среды, под действием клапанов и элемента для подачи текучей среды под давлением или элементов для подачи текучей среды под давлением для противоположных камер переменного объема, границы которых в каждом случае частично определяются челноком, при использовании способна совершать возвратно-поступательное движение относительно двух других масс акустической головки, каждая из которых частично определяет границы

- 12 011262 указанной камеры, и при этом именно по меньшей мере от одной из данных других масс должно осуществляться акустическое выходное воздействие.

Настоящее изобретение также заключается в акустической головке узла акустической головки или пригодной для узла акустической головки любого из вышеупомянутых видов, т.е. без указанной рамы.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в применении акустической головки или узла акустической головки по настоящему изобретению в целях обеспечения вибрационного входного воздействия на тело среды или устройство.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в способе бурения, который включает использование акустической головки или узла акустической головки согласно настоящему изобретению.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в комбинации, включающей бурильную колонну, узел акустической головки или компоненты для него и выборочно связанные с ними соединительные механизмы, гидравлические источники питания и т.д.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в вибрационном устройстве, содержащем поршень, узел камеры, образующий камеру, в которой поршень приспособлен для совершения возвратно-поступательного движения между границами хода, причем камера имеет концевую зону камеры у каждой границы хода поршня и/или за пределами каждой границы хода поршня, имеются канал для впуска в каждую концевую зону камеры и канал для выпуска из каждой концевой зоны камеры, и узел или узлы для подачи текучей среды, связанные с узлом камеры, способные обеспечить подачу текучей среды под давлением во впускные каналы камеры, при этом имеется по меньшей мере один поворотный клапан, способный без совпадения по фазе обеспечить или не обеспечить перемещение текучей среды из узла или узлов для подачи текучей среды в каждые впускные каналы посредством открытия или закрытия их, и при этом каждая концевая зона камеры имеет впускной канал и выпускной канал, выполненные так, что каждый впускной канал, будучи открытым посредством поворотного(ых) клапана(ов) будет больше в качестве входа по сравнению со связанным с ним выходом, обеспечиваемым выпускным каналом, который, по меньшей мере, по существу, всегда открыт, или наоборот, и/или так, что осуществляется клапанное управление каждым выпускным каналом для открытия его с целью создания возможности выпуска текучей среды из соответствующей ему концевой зоны камеры, по меньшей мере, по существу, без совпадения по фазе с открытием впускного канала данной той же концевой зоны камеры, например, полностью или частично закрытого без совпадения по фазе, и при этом при использовании осуществляется вибрационное выходное воздействие посредством первого узла, второго узла и/или выходного элемента поршня или выходного элемента, перемещаемого поршнем, вследствие быстрого возвратно-поступательного движения поршня внутри камеры.

Предпочтительное предусмотренное быстрое циклическое изменение осуществляется с 20-500 циклами в секунду.

В используемом здесь смысле текучая среда включает жидкость, такую как рабочая жидкость для гидравлических систем - обычно масло, но необязательно оно, газ, например азот или воздух, и/или смеси жидкостей и воздуха, или жидкостей и твердых частиц, или газа и твердых частиц, или любую другую пригодную комбинацию, например эмульсии различных жидкостей, смеси газов и т.д.

Если требуется, может быть предусмотрено одно поворотное клапанное средство предпочтительно с осью вращения, по существу, перпендикулярной к оси прямолинейного хода поршня.

Предпочтительно такой поворотный клапанный элемент имеет одну круговую упорядоченную последовательность отверстий, обеспечивающих открытие впускного канала, и имеет зоны клапанного элемента между отверстиями, закрывающие впускные каналы.

Предпочтительно действие для каждого впускного канала заключается в открытии, закрытии и открытии впускного канала посредством последовательно расположенных отверстий, в то время как другой впускной канал, работающий без совпадения по фазе с каналом, упомянутым первым, соответственно закрывают, открывают и закрывают посредством соответствующих диаметрально противоположных закрывающих зон клапанного элемента и отверстия, расположенного между ними.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение заключается в вибрационном устройстве, содержащем поршень, узел камеры, образующий камеру, в которой поршень приспособлен для совершения возвратно-поступательного движения между границами хода, причем камера имеет концевую зону камеры у каждой границы хода поршня и/или за пределами каждой границы хода поршня, и имеются канал для впуска в каждую концевую зону камеры и канал для выпуска из каждой концевой зоны камеры, узел для подачи текучей среды, связанный с узлом камеры, способный обеспечить подачу текучей среды под давлением или любой текучей среды под давлением, которую он может принимать при использовании, во впускные каналы камеры, узел для сбора текучей среды, связанный с указанным узлом камеры, предназначенный для сбора текучей среды из выпускных каналов предпочтительно выполненный с возможностью подачи данной собранной текучей среды для повторного использования посредством указанного источника текучей среды под давлением, первый поворотный клапан, способный без совпадения по фазе обеспечить или не обеспечить перемещение текучей среды из узла для подачи текучей среды в каждый впускной канал посредством открытия или закрытия данного канала, второй пово- 13 011262 ротный клапан, способный без совпадения по фазе не обеспечить или обеспечить перемещение текучей среды из камеры из каждого выпускного канала посредством закрытия или открытия данного канала, первый привод для вращения первого поворотного клапана, второй привод для вращения второго поворотного клапана и синхронизирующий соединительный элемент между первым и вторым приводами, так что у каждой концевой зоны камеры впускной канал, как правило, открыт, когда связанный с ней выпускной канал закрыт, и наоборот, и так что каждое состояние открытия и закрытия каждой концевой зоны камеры, как правило, не совпадает по фазе с состоянием другой концевой зоны, при этом при использовании осуществляется или будет осуществляться вибрационное выходное воздействие посредством первого узла, второго узла и/или выходного элемента поршня или выходного элемента, перемещаемого поршнем, вследствие быстрого возвратно-поступательного движения поршня внутри камеры.

Термин привод охватывает привод специального назначения или неспециального назначения и может быть эквивалентным не более чем некоторому передаточному элементу или узлу, который выполнен с возможностью приведения его в действие, например, с помощью гидравлического или электрического двигателя прямым или косвенным образом, чтобы тем самым обеспечить вращение поворотного(ых) клапана(ов).

Синхронизирующий соединительный элемент может представлять собой и предпочтительно представляет ведущий приводной соединительный элемент, так что приведение в действие одного привода, в свою очередь, вызывает приведение в действие другого.

Предпочтительные варианты такие, какие были указаны ранее.

Предпочтительно синхронизирующий соединительный элемент между приводами представляет собой ремень или цепь, который(ая) соединяет шкивы, звездочки или т.п.

Предпочтительно узел для подачи текучей среды принимает текучую среду под давлением и сам не осуществляет повышения давления текучей среды.

Предпочтительно вибрационное устройство приспособлено для присоединения к удаленной гидравлической схеме для подачи указанной текучей среды под давлением.

Предпочтительно вибрационное устройство выполнено с возможностью настройки для обеспечения заданных амплитуд перемещения и/или резонансных выходных воздействий на основе регулирования давления и/или объема подаваемой текучей среды под давлением и/или управления синхронизирующим соединительным элементом и приводами.

Предпочтительно ось хода является прямолинейной.

Предпочтительно поршень имеет две шарнирно соединенные выступающие части, которые необязательно должны вращаться, но способны скользить в подшипнике или другом окружающем элементе.

Предпочтительно одна выступающая часть представляет собой выходной элемент.

Предпочтительно впускные каналы расположены в боковом направлении камеры относительно оси хода.

Предпочтительно выпускные каналы расположены в боковом направлении камеры относительно оси хода.

Предпочтительно поршень независимо от рассматриваемого варианта осуществления настоящего изобретения несет выходной элемент.

В некоторых вариантах настоящего изобретения выходной элемент может представлять собой выступающую часть поршня или поршневого узла, так что обеспечивается надлежащее прямолинейное направление поршня, но имеется по меньшей мере один выступающий конец данного узла для обеспечения выходного воздействия.

В некоторых вариантах настоящего изобретения такой выступающий конец или концы и/или действительно сам поршень могут служить в качестве канала для совершенно отдельной подачи текучей среды, например может быть желательно направлять по каналу газ, жидкость или другой материал вниз и/или вверх из бурильной колонны, с которой выходной элемент может быть связан при использовании, при этом подобные текучие среды удерживаются отдельно от рабочей текучей среды вибрационного устройства.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в способе осуществления вибраций конструкции, узла или элемента, который включает соединение вибрационного устройства по настоящему изобретению с данной конструкцией, узлом или элементом и приведение в действие данного вибрационного устройства для обеспечения вибраций данной конструкции, узла или элемента.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение заключается в забивке свай, пробуривании и/или бурении, предусматривающем использование вибрационного устройства согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение также заключается в узлах любого пригодного вида, предназначенных для забивки свай и/или пробуривания и бурения, которые включают вибрационное средство по настоящему изобретению, например, могут включать бурильную головку, бурильную колонну и средство передачи или другой первичный двигатель для подачи гидравлической текучей среды в качестве рабочей текучей среды.

- 14 011262

В используемом здесь смысле термины челнок и поршень имеют наиболее широкие значения, предусмотренные здесь по отношению к тому, что перемещается и что не перемещается, и т.д.

В используемом здесь смысле термин и/или означает и или или или имеет оба этих значения, если допускает контекст.

В используемом здесь смысле термин содержит или содержащий может означать включает в себя или включающий в себя.

В используемом здесь смысле термин граница хода поршня может относиться к границам прямолинейного хода или любого криволинейного хода (например, может включать ход поршня, который поворачивается вокруг оси поворота или другой опоры, неподвижной или перемещающейся).

Имеющаяся здесь ссылка на несовпадение по фазе в отношении возможности или невозможности перемещения текучей среды из узла(узлов) для подачи текучей среды означает, по существу, совмещение открытия поворотного(ых) клапана(ов) для обеспечения возможности поступления текучей среды в одну концевую зону, в то время как у другой концевой зоны впускной канал будет, по существу, закрыт поворотными клапанами или поворотным клапаном.

Имеющаяся здесь ссылка на несовпадение по фазе в отношении впускного и выпускного каналов одной и той же концевой зоны камеры относится предпочтительно, но необязательно, к тому, что впускной канал будет закрыт поворотными клапанами или поворотным клапаном, в то время как выпускной канал будет открыт.

Термин несовпадение по фазе в любом из заданных для него вариантов включает как отсутствие перекрытия (т.е. отсутствие частичного открытия с частичным закрытием), так и некоторое перекрытие.

В используемом здесь смысле термин быстрый в отношении возвратно-поступательного движения поршня внутри камеры относится к любой скорости работы челнока, которая обеспечивает выходную вибрацию при использовании в рассматриваемом случае применения и в случае акустического бурения или пробуривания составляет, по меньшей мере, несколько циклов в секунду. В качестве примера и без ограничения количество циклов в секунду предпочтительно составляет свыше 20 циклов в секунду. Предусмотрено количество циклов в секунду, составляющее многие сотни циклов в секунду, например до одной или нескольких тысяч циклов в секунду. Вибрационное устройство по настоящему изобретению, работающее, например, с рабочей жидкостью для гидравлических систем в качестве текучей среды, находящейся под давлением, например, приблизительно 200 бар (что является обычным для рабочей жидкости для гидравлических систем экскаваторов), может обеспечить приведение челнока в движение со скоростью приблизительно 200 циклов в секунду.

Предпочтительно предусмотренное быстрое циклическое изменение осуществляется с 20-500 циклами в секунду.

В используемом здесь смысле текучая среда включает жидкость, такую как рабочая жидкость для гидравлических систем - обычно масло, но необязательно, газ, например азот или воздух, и/или смеси жидкостей и воздуха, или жидкостей и твердых частиц, или газа и твердых частиц, или любую другую пригодную комбинацию, например эмульсии различных жидкостей, смеси газов и т. д.

Термин экскаватор может означать помимо устройства, обычно рассматриваемого в качестве экскаватора, любой источник питания, такой как гидравлический, электрический, пневматический или другой.

Термин головка или с головкой в отношении любого цилиндра или камеры означает то, что камера закрыта неподвижным и/или подвижным поршнем независимо от того, осуществляется ли клапанное управление посредством одного или нескольких из элементов головки, цилиндра, поршня или нет.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный вариант настоящего изобретения далее описан со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:

фиг. 1 - выполненный с вырезом перспективный вид (при этом верхний комплементарный элемент или поршень не показан) акустической головки в соответствии с настоящим изобретением, имеющей поворотные клапанные элементы в качестве части клапанного средства для каждой камеры, и при этом указанные клапанные элементы выровнены в осевом направлении;

фиг. 2 - вид сверху устройства по фиг. 1, показывающий у осевой линии средство с вырезом сектора, составляющего четвертую часть, как показано на фиг. 1;

фиг. 3 - вид спереди устройства по фиг. 2, показанного на вертикальной проекции;

фиг. 4 - вид АА с торца устройства по фиг. 3;

фиг. 5 - сечение акустической головки, показанной на фиг. 1-4, выполненное вдоль осевой линии;

фиг. 6 - предпочтительные рама и узел с вспомогательным устройством в соответствии с настоящим изобретением, при этом здесь показана оправка для отвода, предназначенная для соединения с корпусом, который должен быть подвергнут вибрации с помощью первого комплементарного средства или непосредственно от первого комплементарного средства, например, для приведения в действие бурильной колонны в качестве примера;

фиг. 7 - предусмотренная для варианта с противоположными поршнями (т.е. имеющего взаимодо- 15 011262 полняющие камеры переменного объема), временную последовательность перемещения челнока по двум сценариям (А) согласно фиг. 8', фиг. 9' и дальнейшее циклическое изменение и (А) согласно фиг. 8, фиг.

8А, фиг. 9, фиг. 9А, фиг. 8, фиг. 8А, фиг. 9, фиг. 9А, фиг. 8 и дальнейшее циклическое изменение;

фиг. 8' - структурная схема устройства, совершающего возвратно-поступательное движение вправо; фиг. 9' - структурная схема устройства, совершающего возвратно-поступательное движение влево; фиг. 8 - структурная схема, такая же, как на фиг. 8';

фиг. 8А - структурная схема, в которой давления подачи масла мгновенно выравниваются, и это обеспечивается за счет накопителя в системе подачи масла (непоказанной), но здесь перемещение челнока непосредственно предшествует состоянию по фиг. 9;

фиг. 9 - структурная схема, такая же, как на фиг. 9';

фиг. 9А - структурная схема, такая же, как на фиг. 8А, также базирующаяся на действии накопителя (такого же или другого - предпочтительно другого), но здесь перемещение челнока непосредственно предшествует состоянию по фиг. 8;

фиг. 10 - выполненный с пространственным разделением элементов и с вырезом вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий один поворотный клапан, приспособленный для управления открытием и закрытием впускных каналов, но имеющий всегда открытую конструкцию выпускного канала, но с меньшей степенью открытия, чем впускные каналы, когда они открыты;

фиг. 11 - вариант настоящего изобретения, имеющий два поворотных клапана, один - для множества впускных каналов и один - для множества выпускных каналов, в результате чего не требуется никакой разницы в размерах впускных и выпускных каналов;

фиг. 12 - другой выполненный с вырывом вид варианта осуществления по фиг. 11;

фиг. 13 показывает, как в одном другом, но базирующемся на механизме, типичный пример которого показан на фиг. 11, варианте осуществления может быть предусмотрена звездочка или другой приводной элемент каждого поворотного клапана, при этом указанные звездочки или другие приводные элементы синхронизированы друг относительно друга посредством синхронного ремня или ремней и/или холостого вала, так что входное воздействие, осуществляемое, например, посредством электрического или гидравлического двигателя, как показано, обеспечивает возможность регулирования скорости поворота обоих поворотных клапанов.

Подробное описание изобретения

В предпочтительном варианте настоящего изобретения имеются две камеры переменного объема, и каждая из них работает без совпадения по фазе по отношению к другой, так что имеет место надежное доведение каждой камеры до большего объема под давлением и объемом подаваемой текучей среды, регулируемыми посредством клапанов, в результате чего избегают необходимости в отводах текучих сред для обеспечения любого непосредственного вытеснения для уменьшения объема той же камеры иначе, чем за счет эффекта расширения другой камеры переменного объема. Предпочтительно при использовании ни одна из двух камер никогда не будет полностью освобождена от жидкости/текучей среды, находящейся в ней.

Конструкция, показанная на фиг. 1, содержит поршневой узел 1, узел 2 с неподвижными корпусами клапанов, кольцевое уплотнение 3, винт 4 с головкой, несущий блок 5, винт 6 с головкой, винт 7 с головкой, верхний центральный блок 8, нижний центральный блок 9, гайку 10, шайбу 11, шток 12 клапана, сферический упорный роликоподшипник 13, одно манжетное уплотнение 14, шкив 15 синхронного привода, коническую фиксирующую втулку 16, кольцевое уплотнение 17, кольцевое уплотнение 18, узел 19 с втулочным корпусом для штока клапана, проставку 20 для неподвижного корпуса клапанов, винт 21 с головкой, узел 22 с втулкой для штока клапана, винт 23 с головкой, обод 24 уплотнения поршня, уплотнительный обод 25 несущего блока, шину 26, сепаратор 27 подшипника качения, кольцевое уплотнение 28 и пластиковую проставку 29 поршня.

При рассмотрении устройства, подобного показанному на фиг. 5, можно видеть, что имеется первая камера 30 переменного объема и вторая камера 31 переменного объема, и в то время как подобное шине, гибкое соединение 32 и 33 соответственно соединяет каждую часть 34 и 35, включающую поршень, с челноком 36, предусмотренная амплитуда движения будет сравнительно небольшой во время большинства операций. Предпочтительно амплитуды варьируются от доли миллиметра до нескольких сантиметров, но могут быть больше, если акустическая головка будет больше по размерам. Частота может составлять от нескольких герц до тысяч.

Каждая камера ограничена поршневой частью ее компонента 34 или 35, каждая из которых предпочтительно имеет периферийные канавки для падения давления без поршневых колец. Это предусмотрено для избежания повреждения колец в результате вибрации и для создания возможности того, что в перспективе поданная текучая среда обеспечит некоторый смазочный эффект соответственно между поршнем и стационарными корпусами 37 и 38 клапанов. Как можно видеть, каждый стационарный корпус 37 или 38 клапана выполнен с каналами и взаимодействует с соответствующим поворотным клапанным элементом или поворотным штоком 39 и 40 клапана, чтобы обеспечить поступление текучей среды в ближайшую камеру 30 или 31 переменного объема или выход текучей среды из ближайшей камеры 30 или 31 переменного объема.

- 16 011262

Внутри каждого поворотного клапанного элемента 39 имеется проходящий в осевом направлении канал, который имеет радиальные выходы и который используется предпочтительно для отвода текучей среды обратно в накопительную камеру, откуда она может быть возвращена (например, путем нагнетания), как показано на фиг. 5. Показаны магистрали для подвода масла, обеспечивающие подачу через каналы к клапанному средству снаружи поворотного клапанного элемента 39 или 40.

Отдельный элемент для подачи текучей среды (не показанный на фиг. 5) используется для гидравлического двигателя 41, который предназначен для приведения в действие посредством элемента 42 и бесконечного приводного ремня или эквивалентного элемента 43 каждого из поворотных клапанных элементов 39 и 40. Такой гидравлический двигатель получает подаваемую текучую среду, предпочтительно предусмотренную отдельно от объема текучей среды, подаваемой в целях приведения в действие акустической головки в той мере, в какой это касается перемещения челнока.

Как можно видеть, предпочтительно конструкция, которая включает элементы 41, 42 и 43, расположена на ползуне 44, который может перемещаться относительно рамы 45, которая служит опорой акустической головке прямым или косвенным образом. Сама рама 45 может быть размещена в виде подвижной каретки на опорной направляющей или другой конструкции 46, так что предпочтительно она перемещается относительно нее в определенных пределах.

При желании ползун 44 и направляющая или другая конструкция 46 могут быть соединены.

На фиг. 6 показана акустическая головка, имеющая оправку бурильной колонны или эквивалентный элемент 47, выполненный с возможностью приведения его во вращение посредством бесконечного приводного ремня/цепи или эквивалентного элемента 48, приводимого в действие гидравлическим двигателем 49 (также с отдельной гидравлической подачей).

Возможное приведение оправки 47 во вращение вызовет вращение или маневрирование бурильной колонны, присоединенной к ней, при этом оправка или эквивалентный элемент 47 выполнен с возможностью подвергания его вибрации прямым или косвенным образом под действием ближайшего поршня или комплементарного средства акустической головки.

Такой ближайший поршень, поршневой узел или комплементарное средство предпочтительно закреплено так, чтобы обеспечить возможность его перемещения, по меньшей мере, в продольном направлении до некоторой степени относительно рамы 45, и для этой цели предпочтительно предусмотрены некоторые направленные связи. Например, соединительные элементы 50 и 51 с обеих сторон акустической головки могут присоединяться посредством оси 52 или 53 поворота к акустической головке и посредством оси 54 и 55 поворота к раме 45. Одновременно границы перемещения могут быть заданы пружинами 56 и 57 сжатия (или воздушными мешками) во взаимодействии предпочтительно с воздушными мешками 58 и 59, которые создают амортизирующий или демпфирующий эффект между акустической головкой и рамой 45 и, в свою очередь, каретками или опорами 44 и 46.

Таким образом, можно видеть, что связи создают возможность некоторого подобия поворота соединительных элементов с утолщенными концами и в то же время одновременно создают возможность некоторого аксиального смещения акустической головки в целом, и при этом челнок 36 тем не менее свободен от прямого контакта с рамой и/или ползунами или каретками 44 и 46 иначе, чем в результате наличия гибких приводных элементов и шланга и/или других соединительных элементов, не показанных на приложенных чертежах.

Предпочтительно все соединения (включая гидравлические) образованы из гибких, устойчивых к вибрации шлангов, соединенных так, чтобы избежать непреднамеренного разъединения.

Акустическая головка по настоящему изобретению может начать работать с эффектом бурильного молотка даже без бурильной колонны, настроенной на резонанс. После этого можно регулировать частоту вращения поворотных клапанов (ротора) и/или объем текучей среды (например, масла). Это может привести к изменению частоты при одновременном обеспечении возможности увеличения мощности независимо от длины бурильной колонны. На бурильную колонну может воздействовать крутящий момент и давление, при этом они не будут влиять на резонатор или возвратно-поступательное движение челнока акустической головки. Это позволяет осуществлять регулирование бурения в очень значительной степени.

Системы управления ротором, не зависящие от системы регулирования подачи масла к челноку, виброизоляция акустической головки, если не считать, в первую очередь, акустического удара, конструкции с рамой внутри рамы и малое расстояние перемещения масла при ударе обеспечивают важные преимущества.

Далее будет описано действие циклов, проиллюстрированных на фиг. 7-9А, при использовании устройства, имеющего гидравлические характеристики, описанные ранее. Следует оценить то, что в том случае, когда такое средство, подобное показанному на фиг. 1-9А, имеет длину, составляющую, например, приблизительно 1,5 м, перемещение челнока составляет, например, приблизительно от 0,1 до 15 мм (амплитуда), при этом рабочие параметры влияют на амплитуду.

Действие может представлять непосредственное перемещение в миллисекундном интервале, как в сценарии (А), рассматриваемом в связи с фиг. 7 (т.е. фиг. 8', 9' и т.д.), но взамен может представлять сценарий (В), условия которого соответствуют фиг. 8А и 9А, при этом в каждом случае требуется накопи- 17 011262 тель в контуре циркуляции масла для обеспечения возможности мгновенного перемещения, необходимого соответственно для мгновенного состояния согласно нижеприведенным фиг. 9 и 8.

Предусмотрено, что средство в соответствии с вариантами настоящего изобретения, подобными показанным на фиг. 10-13, предпочтительно будет приводиться в действие с помощью гидравлической системы, например, от экскаватора или другого транспортного (передаточного) средства или неподвижного первичного двигателя, и, следовательно, различные источники жидкости под давлением и резервуары, упоминаемые здесь, предпочтительно представляют собой соответствующие элементы такого питающего экскаватора и т.д., к которому может быть присоединено средство. Кроме того, предпочтительно может существовать ответвление в притоке к устройству такой рабочей жидкости под давлением через такой закрывающий элемент и/или задвижки и т.д., которые могут потребоваться для обеспечения отдельного гидравлического привода для поворотного клапана или одного из поворотных клапанов, и, таким образом, посредством обеспечивающего согласование по времени или синхронизирующего соединительного элемента попеременно с другим, а также для раздельного наполнения текучей средой попеременно каждой концевой зоны камеры.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 10, поршень 60 имеет выступающие части 61, шарнирно соединенные так, чтобы обеспечить возможность аксиального перемещения. Не так уж важно, чтобы поршень и цапфы были круглыми в поперечном сечении, и/или то, обеспечивается ли возможность их поворота внутри камеры, образованной в узле 62 камеры или нет.

Как можно видеть в варианте осуществления по фиг. 10, имеется первая концевая зона 63 камеры и вторая концевая зона 64 камеры, к каждой из которых имеется доступ посредством соответствующего впускного канала 65 и 66.

Поворотный клапан 66 установлен с возможностью поворота, по существу, вокруг оси, расположенной под прямым углом к оси хода поршня 60, при этом поворотный клапан 66 имеет находящиеся на одинаковом радиальном расстоянии от оси клапана зоны 67 без отверстий и отверстия 68.

Как можно видеть, одно из этих отверстий 68 (обозначенное 68А) открывает сообщение по текучей среде между камерой 69 для подачи жидкости под давлением, которая предусмотрена в узле для подачи текучей среды, и концевой зоной 63 камеры, в то время как отсутствует такой доступ через второй впускной канал 66 в концевую зону 64 камеры благодаря состоянию несовпадения по фазе, т.е. имеется зона 67, удерживающая второй впускной канал 66 закрытым, в то время как первый впускной канал 65 открыт. Противоположное состояние, которое будет достигнуто впоследствии, обеспечит возможность попеременного наполнения каждой концевой зоны камеры.

Как показано на фиг. 10, имеется первый выпускной канал 70 для концевой зоны 63 камеры и второй выпускной канал 71 для концевой зоны 64 камеры. В положении, подобном показанному на фиг. 10, при котором данные каналы всегда остаются открытыми, предпочтительно средство (в данном случае пластина, имеющая отверстия 72 и 73), отличное от второго поворотного клапана, гарантирует то, что приток жидкости через отверстие 68 и по каналу 65 или 66 всегда будет происходить с большей скоростью по сравнению с любым выходом через соответствующее отверстие 72 или 73 в качестве части гидравлической схемы возврата.

Для специалистов в данной области техники понятно, как может быть обеспечена подача рабочей жидкости для гидравлических систем в узел 74 для подачи текучей среды за счет подачи ее в камеру 69, при этом рабочая жидкость найдет свой собственный путь из данной камеры 69 в одну или другую из концевых зон 63 и 64 камеры и оттуда по выходным каналам 70 и 72 в одном случае и 71 и 73 в другом случае обратно в нагнетательную систему, например, экскаватора, с которым средство может быть соединено, для возврата той же самой рабочей жидкости для гидравлических систем обратно в камеру 69 или в такое ответвление, которое может считаться желательным, для гидравлического двигателя, предназначенного для приведения в действие поворотного клапана 66.

Более предпочтительный вариант настоящего изобретения показан на фиг. 12. В данном варианте аналогично варианту по фиг. 10 имеется поршень 75 и шарнирно присоединяемые выступающие части 76 и 77, в результате чего образуются концевые зоны 78 и 79 камеры с регулированием посредством, например, поворотного клапана 80 с его отверстиями и зонами без отверстий, расположенными в определенном порядке аналогично тому, как показано со ссылкой на вариант осуществления по фиг. 10.

Узел 81 с его камерой 82 приспособлен для приема находящейся под давлением рабочей жидкости для гидравлических систем и для избирательного обеспечения возможности ее перемещения в первую одну и затем в другую из концевых зон 78 и 79 камеры.

Функционирование поворотного клапанного элемента 83 синхронизировано с вращением поворотного клапана 83, и поворотный клапанный элемент 83 выполняет функцию обеспечения возможности выхода рабочей жидкости для гидравлических систем из первой одной и затем другой из камер 78 и 79 без совпадения по фазе с фазой нагнетания ее, чтобы тем самым обеспечить возвратно-поступательное движение поршня. Выпускной поворотный клапан 83 предпочтительно вращается с той же скоростью, что и поворотный клапан 80, и расстояния между его отверстиями соответствуют каждому каналу для выпуска из камер 78 и 79.

На фиг. 11 лучше всего показано расположение данных отверстий, при этом канал 84 закрыт вслед- 18 011262 ствие того, что он не совмещен с отверстием 85 впускного поворотного клапана 80, в то время выпускной канал 85 той же самой концевой зоны 86 камеры совмешен с отверстием 87 для обеспечения возможности выпуска в камеру 88 узла 79 для сбора текучей среды, откуда она направляется обратно, например, через экскаватор для повторного использования с нагнетанием.

Конструкция по фиг. 13 показывает в процессе стендовых испытаний электрический двигатель 90 (в идеальном случае при использовании это будет гидравлический двигатель), непосредственно приводящий в действие приводной узел, выполненный с возможностью приведения первого поворотного клапана (непоказанного) во вращение, в то время как цепочный приводной ремень 91 посредством холостого вала 92 и последовательно посредством второго цепочного приводного ремня 93 приводит в действие другой поворотный клапан (непоказанный), тем самым обеспечивая соответствующее вибрационное движение (вызванное возвратно-поступательным движением поршня), которое сообщается шарнирно присоединенному выходному элементу 94.

Следовательно, при эксплуатации может быть выполнена соответствующая регулировка требуемых вибраций. Если принять, что экскаватор обладает способностью обеспечить, по существу, постоянный гидравлический поток и давление, подаваемые в средство по настоящему изобретению, и имеется разделение потока, так что один поток может питать гидравлический двигатель для обеспечения вращения поворотного клапана, в то время как другой поток предназначен для избирательного наполнения каждой из двух сторон поршня под действием согласованного по времени или синхронизированного движения поворотного клапана, обеспечивается очень простой режим регулирования.

Это является значительно менее сложным при использовании значительного меньшего количества движущихся частей и требует менее жестких допусков по сравнению с любой из раскрытых ранее процедур по предшествующему уровню техники.

Например, если впускной канал на одном конце будет закрыт соответствующим ему поворотным клапаном, то рабочая жидкость для гидравлических систем никуда не сможет пройти, и ничего не произойдет при заполнении данной концевой зоны. Тем не менее, напротив, того же самого не произойдет на другом конце, если он будет частично или полностью открыт.

Соответственно, при повороте (быстром вращении) впускного поворотного клапана масло для гидравлических систем проходит в концевую зону камеры поршня и заставляет поршень перемещаться до конца его хода. Поворотный клапан продолжает вращаться, и за счет согласования его работы во времени или синхронизации с другим поворотным клапаном обеспечивается возможность выпуска израсходованного масла для гидравлических систем к выходу. Одновременно или впоследствии (или и одновременно, и впоследствии) первый поворотный клапан направляет масло к другому концу поршня, что, в свою очередь, вызывает принудительное смещение поршня обратно.

Гидравлический привод посредством синхронных ремней означает, что, если поворотные клапаны будут согласованно медленно вращаться (например, с частотой 10 об./мин), поршень будет совершать очень медленное возвратно-поступательное движение, но если оба поворотных клапана будут вращаться, например, с частотой 1000 об./мин, поршень может двигаться, например, с частотой приблизительно 200 раз в секунду. Таким образом, может быть обеспечена настройка для различных грунтовых условий за счет простого целесообразного управления скоростью синхронизированных поворотных клапанов посредством регулирования введения текучей среды в гидравлический двигатель.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Вибрационное устройство для создания вибрационного выходного воздействия, содержащее челнок, имеющий первый и второй концы, первую комплементарную конструкцию, взаимодействующую с первым концом, и вторую комплементарную конструкцию, взаимодействующую со вторым концом челнока, привод или приводы для перемещения челнока попеременно в каждом направлении возвратнопоступательного движения, так что в одном направлении челнок перемещается от первой комплементарной конструкции, и в другом направлении челнок перемещается от второй комплементарной конструкции, и при этом выходное воздействие вибрации осуществляется от одной, или другой, или от обеих из комплементарных конструкций, а не непосредственно от самого челнока.
2. Устройство по п.1, в котором первая и вторая комплементарные конструкции зафиксированы на расстоянии друг относительно друга.
3. Устройство по п.1 или 2, содержащее отдельный жесткий привод для челнока в каждом из двух направлений.
4. Устройство по п.3, в котором по меньшей мере один привод выбран из непосредственного механического привода посредством поворотных соединительных элементов, магнитного привода, гидравлического привода, пневматического привода и привода на основе продуктов сгорания.
5. Устройство по п.4, в котором отдельные жесткие приводы функционируют на основе давления текучей среды.
6. Устройство по п.4 или 5, в котором тип привода для челнока в каждом из его направлений один и тот же.

- 19 011262
7. Устройство по п.1, в котором возвратно-поступательное движение совершается без соударения твердых тел.
8. Устройство по п.7, в котором челнок способен взаимодействовать по меньшей мере на одном конце с комплементарной конструкцией для обеспечения амортизирующего воздействия за счет сдавливания текучей среды.
9. Устройство по п.8, в котором амортизирующее воздействие осуществляется на обоих концах.
10. Устройство по п.1, в котором вибрационное выходное воздействие осуществляется от одной из комплементарных конструкций.
11. Устройство по п.3, в котором функционирование базируется на обеспечении наличия текучей среды, давление которой повышено вне устройства, в качестве единственного средства обеспечения перемещения челнока за счет синхронизированного введения ее для попеременного повышения давления в камерах, каждая из которых образована между комплементарной конструкцией и челноком.
12. Устройство по п.1, в котором первая комплементарная конструкция способна взаимодействовать с челноком для образования первой камеры повышенного давления, вторая комплементарная конструкция способна взаимодействовать с челноком для образования второй камеры повышенного давления, и имеются первое клапанное средство для регулирования потока текучей среды в первую камеру повышенного давления и второе клапанное средство для регулирования потока текучей среды во вторую камеру повышенного давления и из нее, по меньшей мере один элемент для подачи текучей среды к челноку под давлением или один или несколько переходных элементов для него, в результате чего каждое клапанное средство способно обеспечить или не обеспечить поступление текучей среды в соответствующую камеру, и по меньшей мере один элемент для отвода текучей среды или один или несколько переходных элементов для него, в результате чего каждое клапанное средство способно обеспечить или не обеспечить возможности выхода текучей среды из соответствующей ему камеры, при этом перемещение клапанных средств и челнока относительно комплементарного элемента или элементов таково, что когда первое клапанное средство обеспечивает поступление текучей среды в первую камеру для увеличения первой камеры и объем текучей среды в ней, второе клапанное средство обеспечивает выход текучей среды из второй камеры для уменьшения второй камеры и объема текучей среды в ней и так далее при попеременном перемещении челнока.
13. Устройство по п.12, в котором клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, имеющий каналы и предназначенный для открытия или закрытия фиксированного канала или фиксированных каналов, ведущих в камеру.
14. Устройство по п.13, в котором каждое клапанное средство включает другой или аналогичный поворотный клапанный элемент, имеющий аксиальный канал для отвода или подачи текучей среды.
15. Устройство по п.13, в котором каждое клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, причем подобные поворотные клапанные элементы приводятся в действие на общей оси поворота и без совпадения по фазе друг с другом.
16. Устройство по п.15, в котором синхронизация, обеспечиваемая клапанными средствами, способна создать возможность перекрытия подаваемых или отводимых потоков между соответствующими камерами.
17. Устройство по п.12, в котором каждое клапанное средство приводится в действие независимо от подачи текучей среды и отвода текучей среды.
18. Устройство по п.16, которое выполнено с возможностью регулирования амплитуды движения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанными средствами, которое не зависит от по меньшей мере одного параметра из давления и объема текучей среды, подаваемой в клапанные средства и отводимой из клапанных средств.
19. Устройство по п.13, в котором каждое клапанное средство расположено вблизи его камеры для обеспечения небольшого интервала между клапанным управлением посредством клапанного средства и воздействием текучей среды, вводимой в ближайшую камеру.
20. Устройство по п.12, в котором элемент для подачи или элемент для отвода текучей среды включает накопитель.
21. Устройство по п.12, которое опирается на раму, относительно которой вибрационное устройство имеет, по меньшей мере, частично некоторую свободу перемещения.
22. Устройство по п.21, которое связано с рамой шарнирными или другими соединительными элементами для обеспечения перемещения каждой комплементарной конструкции относительно рамы.
23. Устройство по п.21 или 22, которое опирается, по меньшей мере частично, на газовые мешки в раме.
24. Устройство по п.1, которое опирается на раму, которой манипулируют прямым или косвенным образом для управления размещением акустической головки.
25. Устройство по п.1, в котором привод, или приводы, или двигатель, или любой его двигатель, по меньшей мере, до некоторой степени и, по меньшей мере, частично, по существу, изолирован от вибраций головки, например, для них предусмотрены дистанционные опоры, ленточные приводы и т. д.
26. Устройство по п.12, которое прямым или косвенным образом несется рамой, на которой прямым

- 20 011262 или косвенным образом смонтирована по меньшей мере часть узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного средства или средств, и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного средства или средств.
27. Устройство для создания вибрационного выходного воздействия, содержащее челнок, первый комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования первой камеры повышенного давления, второй комплементарный элемент, предназначенный для взаимодействия с челноком для образования второй камеры повышенного давления, первое клапанное средство для управления потоком текучей среды в первую камеру повышенного давления и из него, второе клапанное средство для управления потоком текучей среды во вторую камеру повышенного давления и из него, один или несколько элементов для подачи текучей среды под давлением к челноку или переходной элемент или элементы для них, в результате чего каждое клапанное средство способно обеспечить или не обеспечить поступление текучей среды в соответствующую камеру и один или несколько элементов для отвода текучей среды или переходной элемент или элементы для него, в результате чего каждое клапанное средство способно обеспечить или не обеспечить выход текучей среды из соответствующей ему камеры, при этом перемещение клапанных средств и челнока относительно комплементарного элемента или элементов таково, что когда первое клапанное средство обеспечивает поступление текучей среды в первую камеру для увеличения первой камеры и объема текучей среды в ней, второе клапанное средство обеспечивает выход текучей среды из второй камеры для сжатия и уменьшения второй камеры и объема текучей среды в ней, и так далее при попеременном перемещении челнока, при этом по меньшей мере одно клапанное средство включает поворотный клапанный элемент.
28. Устройство по п.27, в котором по меньшей мере один комплементарный элемент представляет собой поршень для цилиндра челнока.
29. Устройство по п.27 или 28, которое выполнено с возможностью регулирования амплитуды движения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема текучей среды, подаваемой в клапанное средство и/или отводимой из клапанного средства, при этом клапанное средство расположено вблизи камеры для обеспечения минимального интервала между клапанным управлением посредством клапанного средства и воздействием текучей среды, вводимой в ближайшую камеру.
30. Устройство по п.27 или 28, которое выполнено с возможностью регулирования амплитуды движения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема текучей среды, подаваемой в клапанное средство и/или отводимой из клапанного средства, причем отвод текучей среды из камеры не используется для приведения челнока в движение.
31. Устройство по п.27 или 28, которое выполнено с возможностью регулирования амплитуды движения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема текучей среды, подаваемой в клапанное средство и/или отводимой из клапанного средства.
32. Устройство по п.27 или 28, которое выполнено с возможностью регулирования амплитуды движения челнока независимо от частоты возвратно-поступательного движения за счет наличия средства управления клапанным средством, которое не зависит от давления и/или объема текучей среды, подаваемой в клапанное средство и/или отводимой из клапанного средства, причем текучая среда главным образом представляет собой жидкость, но может включать захваченный газ, например воздух, для создания амортизирующего действия в камере.
33. Устройство по п.27 или 28, в котором выходное воздействие осуществляется прямым или косвенным образом от одного или другого комплементарного элемента или от обоих комплементарных элементов, а не от челнока.
34. Устройство по п.27 или 28, в котором первый и второй комплементарные элементы представляют собой поршни, выполненные с окружными или периферийными канавками, при этом каждый поршень несет или не несет поршневые кольца или уплотнение.
35. Устройство по п.27 или 28, в котором клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, имеющий каналы и предназначенный для открытия или закрытия фиксированного канала или фиксированных каналов, ведущих в камеру.
36. Устройство по п.27 или 28, в котором каждое или общее клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, имеющий осевой канал для обеспечения отвода или подачи текучей среды.
37. Устройство по п.27 или 28, в котором каждое клапанное средство включает поворотный клапанный элемент, при этом подобные поворотные клапанные элементы приводятся в действие на общей оси поворота и без совпадения по фазе друг с другом.
38. Устройство по п.27 или 28, в котором каждое клапанное средство приводится в действие независимо от подачи текучей среды и отвода текучей среды.
39. Устройство по п.33, которое выполнено с возможностью перемещения челнока, даже если отсутствует исходное перемещение одного, или другого, или обоих, первого и второго, комплементарных элементов, например, как в случае прикрепления к подвергшейся заеданию бурильной колонне.

- 21 011262
40. Устройство по п.27 или 28, в котором элемент для подачи текучей среды и/или элемент для отвода текучей среды включает накопитель.
41. Устройство по п.40, которое опирается на раму, которой можно манипулировать прямым или непрямым образом для управления размещением акустической головки.
42. Устройство по п.27 или 28, которое представляет собой вибрационную головку, и в которой привод или приводы для обоих клапанных средств, или двигатель, или любой ее двигатель, по меньшей мере, до некоторой степени и, по меньшей мере, частично, по существу, изолированы от вибраций вибрационной головки.
43. Устройство по п.27 или 28, которое представляет вибрационную головку, прямым или непрямым образом несомую рамой, на которой прямым или непрямым образом смонтирована по меньшей мере часть узла с передачей посредством бесконечной связи, предназначенного для клапанного средства или средств, и/или гидравлический двигатель, предназначенный для использования при приведении в действие клапанного средства или средств.
44. Узел вибрационной головки для создания выходного воздействия, например, пригодный для прямого или непрямого вибрационного входного воздействия на конструкцию, например бурильную колонну или другое средство, способное передавать/поглощать вибрационное входное воздействие, и содержащий раму и вибрационную головку, которую несет рама, которая, по существу, определяет местоположение рамы и/или местоположение которой, по существу, определяется рамой, при этом вибрационная головка имеет, по меньшей мере, степень или степени свободы перемещения относительно рамы и/или наоборот, и при этом вибрационная головка имеет челнок и два компонента, каждый из которых образует вместе с челноком одну из двух камер переменного объема, при этом челнок выполнен с возможностью перемещения относительно каждого компонента под действием текучей среды под давлением, подаваемой в одну камеру переменного объема и выпускаемой из другой камеры переменного объема, и наоборот, и при этом вибрационное выходное воздействие не осуществляется или не должно осуществляться прямым или косвенным образом ни от рамы, ни от челнока, причем узел выполнен так, что в случае приведения бурильной колонны в движение посредством вибрационного выходного воздействия каждый цикл обеспечивает приведение бурового долота, которое несет бурильная колонна, в движение внутрь и наружу.
45. Узел вибрационной головки для создания выходного воздействия, например для прямого или непрямого вибрационного входного воздействия на бурильную колонну, и содержащий раму, вибрационную головку, которую несет рама и/или которая, по существу, определяет местоположение рамы, при этом вибрационная головка имеет предпочтительно, по меньшей мере, в пределах некоторого диапазона, по меньшей мере, степень или степени свободы перемещения относительно рамы и/или наоборот, и по меньшей мере часть массы (челнок) вибрационной головки, включая по меньшей мере часть текучей среды, находящаяся под воздействием клапанов и элемента для подачи текучей среды под давлением или элементов для подачи текучей среды под давлением для противоположных камер переменного объема, которые частично определяются челноком, при использовании способна совершать возвратнопоступательное движение относительно двух других масс вибрационной головки, каждая из которых частично определяет указанную камеру, и при этом по меньшей мере от одной из данных других масс осуществляется вибрационное выходное воздействие.
46. Вибрационное устройство, содержащее поршень, узел камеры, определяющий камеру, в которой поршень приспособлен для совершения прямолинейного возвратно-поступательного движения между границами хода, причем камера имеет концевую зону камеры у каждой границы хода поршня и/или за пределами каждой границы хода поршня, и имеются канал для впуска в каждую концевую зону камеры и канал для выпуска из каждой концевой зоны камеры, узел для подачи текучей среды, связанный с узлом камеры, способный обеспечить подачу текучей среды под давлением или любой текучей среды под давлением, которую он может принимать при использовании, во впускные каналы камеры, узел для сбора текучей среды, связанный с узлом камеры, предназначенный для сбора текучей среды из выпускных каналов и предпочтительно выполненный с возможностью подачи данной собранной текучей среды для повторного использования посредством указанного источника текучей среды под давлением, первый поворотный клапан, способный без совпадения по фазе обеспечить или не обеспечить перемещение текучей среды из узла для подачи текучей среды в каждый впускной канал посредством открытия или закрытия данного канала, второй поворотный клапан, способный без совпадения по фазе не обеспечить или обеспечить перемещение текучей среды из камеры из каждого выпускного канала посредством закрытия или открытия данного канала, первый привод для вращения первого поворотного клапана, второй привод для вращения второго поворотного клапана и синхронизирующий соединительный элемент между первым и вторым приводами, так что у каждой концевой зоны камеры впускной канал, как правило, открыт, когда связанный с ней выпускной канал закрыт, и наоборот, и так, что каждое состояние открытия и закрытия каждой концевой зоны камеры, как правило, не совпадает по фазе с состоянием другой концевой зоны, при этом при использовании осуществляется вибрационное выходное воздействие посредством первого узла, второго узла и/или выходного элемента поршня или выходного элемента, перемещаемого поршнем, вследствие быстрого возвратно-поступательного движения поршня внутри камеры.

- 22 011262
47. Узел вращающейся бурильной колонны и устройства по любому из предшествующих пунктов, приспособленный для вибрационного бурения.
48. Способ забивки свай, пробуривания и/или бурения, предусматривающий использование вибрационного устройства по любому из пп.1-33.
49. Способ создания вибраций с использованием вибрационной головки, имеющей корпус, от которого вибрационное выходное воздействие воспринимается прямо или опосредованно, челнок, предназначенный для совершения возвратно-поступательного движения внутри корпуса, для обеспечения вибрации корпуса, и привод, предназначенный для обеспечения возвратно-поступательного движения челнока внутри корпуса и обеспечения вибрации корпуса.
50. Способ бурения с использованием вибрационной головки, выполненной с возможностью присоединения к вращательной бурильной колонне, имеющей корпус, челнок и привод, при этом челнок выполнен с возможностью приведения его в возвратно-поступательное движение в корпусе под действием привода, и при этом вибрационное выходное воздействие на бурильную колонну осуществляется прямым или непрямым образом от корпуса, а не от челнока.
51. Способ по п.50, включающий следующие операции:

присоединение бурильной колонны, имеющей скважинный направляющий узел, к вибрационной головке, причем данное соединение осуществляется не челноком;

обеспечение вибрации бурильной колонны и ее скважинного узла и приведение бурильной колонны и ее скважинного узла во вращение для улучшения хода бурения;

отсоединение бурильной колонны от вибрационной головки;

добавление к верхней части бурильной колонны для удлинения бурильной колонны;

присоединение удлиненной бурильной колонны к вибрационной головке, при этом данное повторное соединение осуществляется не посредством челнока;

обеспечение вибрации бурильной колонны и ее скважинного узла и приведение бурильной колонны и ее скважинного узла во вращение для дополнительного улучшения хода бурения.