EA012662B1

EA012662B1 - Drill string suspension

Info

Publication number: EA012662B1
Application number: EA200800944A
Authority: EA
Inventors: Роджер Пфалерт; Грегори Дональд Вест
Original assignee: Флексидрилл Лимитед
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2009-12-30
Also published as: KR20080053504A; JP2009510289A; US20100139912A1; AU2006295513A1; NZ542700A; AU2006295513B2; EP1937929A1; WO2007037704A1; ZA200802507B; BRPI0616445A2; TW200726900A; CA2623012A1; CN101283159A; EA200800944A1

Abstract

Vertical and/or directional drilling apparatus where compliant support (air bag, magnetic or the like) is provided for a vibrational head and drive assembly that carries the drill string. With the vibrational head having a shuttle from which vibration is not directly taken and with the compliant support allowing pull back in the directional mode several advantages arise.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для бурения, конкретно - к подвеске бурильной колонны устройства для подземного бурения. В описании заявки Ρ0Τ/ΝΖ04/000128 раскрыто несколько предложений для вибрационного устройства для использования в бурении в качестве вибрационной головки. Содержание этого описания изобретения включено в данный документ путем ссылки.The present invention relates to a device for drilling, specifically to the suspension of the drill string of a device for underground drilling. In the description of the application Ρ0Τ / ΝΖ04 / 000128 several proposals have been disclosed for a vibration device for use in drilling as a vibration head. The contents of this specification are incorporated herein by reference.

Многие вибрационные устройства основаны на вращении эксцентрика. Другие устройства основаны на пневматике или гидравлике для возвратно-поступательного перемещения поршня, которое создает прямой выход вибрационной мощности. Такие конструкции, однако, будучи описанными для многих применений, имеют недостаток в том, что устройство, к которому присоединен поршень вывода мощности, сталкивается с проблемами блокировки при возобновлении подачи вибрационной мощности, как следствие отказа самого поршня перемещаться относительно цилиндра или его эквивалента. Это происходит в устройстве, раскрытом в Ρ0Τ/ΝΖ2003/000158 (опубликовано как ХАО 2004/009298).Many vibratory devices are based on the rotation of the eccentric. Other devices are based on pneumatics or hydraulics for reciprocating piston movement, which creates a direct vibration power output. Such designs, however, having been described for many applications, have the disadvantage that the device to which the power output piston is attached faces problems with blocking when the vibratory power supply resumes, as a result of the piston itself failing to move relative to the cylinder or its equivalent. This occurs in a device that is disclosed in Ρ0Τ / ΝΖ2003 / 000158 (published as HAO 2004/009298).

Настоящее изобретение, по некоторым аспектам, имеет важное преимущество, поскольку разработано, исходя из концепции начала вибрации и/или настройки, независимо от способа монтажа устройства. Было обнаружено, что челночное средство без прямого вывода мощности на устройство может быть достаточным без воздействия твердого на твердое (в связи с гидравликой и/или пневматикой, магнетизмом или нет) для подачи требуемой выходной мощности от заключенной в кожух конструкции челночного устройства (например, от кожуха челночного устройства, одного комплементарного конца челночного устройства или обоих его комплементарных концов).The present invention, in some aspects, has an important advantage, since it has been developed on the basis of the concept of the onset of vibration and / or tuning, regardless of how the device is mounted. It was found that the shuttle means without direct output of power to the device may be sufficient without affecting the solid on the solid (due to hydraulics and / or pneumatics, magnetism or not) to supply the required output power from the enclosed design of the shuttle device (for example, the cover of the shuttle device, one complementary end of the shuttle device, or both of its complementary ends).

Примеры включают в себя несколько форм вибрационных головок, раскрытых в Ρ0Τ/ΝΖ2003/000128 (опубликовано как XVО 2004/113668), Ρ0Τ/ΝΖ2005/000047 (опубликовано как АО 2005/087393) и Ρ0Τ/ΝΖ2005/000329 (опубликовано как АО 2006/065155).Examples include several forms of vibration heads, disclosed in Ρ0Τ / ΝΖ2003 / 000128 (published as XVO 2004/113668), Ρ0Τ / ΝΖ2005 / 000047 (published as JSC 2005/087393) and Ρ0Τ / ΝΖ2005 / 000329 (published as JSC 2006 / 065155).

Настоящее изобретение, по некоторым аспектам, имеет по меньшей мере одно из следующих преимуществ независимо от формы вибрационной головки:The present invention, in some aspects, has at least one of the following advantages regardless of the shape of the vibrating head:

возможность бурения на большую глубину;the possibility of drilling to a greater depth;

преимущество извлечения при бурении;extraction advantage when drilling;

преимущество при возобновлении бурения;advantage when resuming drilling;

преимущество вибрационного бурения;the advantage of vibratory drilling;

преимущество при наклонно-направленном бурении.advantage in directional drilling.

Настоящее изобретение также или альтернативно имеет преимущество маневроспособной несущей конструкции или рамы, чтобы податливо нести вибрационную головку. Именно к вибрационной головке добавляются звенья бурильной колонны. Податливая опора предоставляет вибрационной головке свободу перемещения без разрушения несущей конструкции или рамы, что, тем не менее, создает преимущества бурению, возможность бурить на большую глубину, преимущества в ситуациях начала бурения, возобновления бурения и/или извлечения и/или преимущество в длине и простоте устройства по сравнению с вибрационными головками, подвешенными по-другому и к любой прикрепленной бурильной колонне или подлежащей прикреплению, и предпочтительно возможность ориентирования для направленного бурения.The present invention also, or alternatively, has the advantage of a maneuverable support structure or frame in order to flexably carry the vibrating head. It is to the vibratory head that the drill string links are added. The pliable support gives the vibrating head freedom of movement without destroying the supporting structure or frame, which nevertheless creates advantages for drilling, the ability to drill deeper, advantages in situations where drilling has begun, drilling and / or extraction are resumed and / or advantage in length and simplicity devices compared to vibrating heads suspended in a different way and to any attached drill string or to be attached, and preferably the possibility of orientation for directional drills and I.

Изобретение также обеспечивает другое преимущество несущей конструкции с плавающей или податливой опорой вибрационной головки, прикрепленной или имеющей возможность прикрепления к бурильной колонне, особенно когда опора является и плавающей, и податливой для веса вибрационной головки и/или бурильной колонны, и удерживание вибрационной головки и/или несущей конструкции бурильной колонны осуществляется этими плавающими или податливыми опорами или дополнительным податливым средством. В то время как такая несущая конструкция с плавающей и/или податливой опорой может основываться полностью или частично на использовании газа или замкнутого объема газа, она может быть улучшена или заменена другой ограничивающей связью, плавающей или с податливым материалом, например магнитной. Объемом настоящего изобретения предусмотрены другие формы.The invention also provides another advantage to a floating or compliant support of a vibrating head attached or capable of attaching to a drill string, especially when the support is both floating and compliant for the weight of the vibrating head and / or the drill string, and holding the vibrating head and / or the supporting structure of the drillstring is carried out by these floating or pliable supports or additional pliable means. While such a floating and / or compliant support support structure may be based, in whole or in part, on the use of gas or a closed volume of gas, it can be improved or replaced by another limiting bond, floating or with a compliant material, for example magnetic. The scope of the present invention provides other forms.

Часто в бурении буровое долото или, по меньшей мере, соединения в бурильной колонне свинчиваются в одном направлении и развинчиваются в другом направлении. Часто также используется долото, имеющее некоторую асимметрию, таким образом предоставляя возможность управления азимутом искривления ствола скважины. Такое управление азимутом искривления ствола скважины обычно основывается на переходе от полного вращательного перемещения долота (которое предусматривает отсутствие управления наведением) к ограниченному вращению вперед и назад, чтобы создать асимметрию в твердой породе, так чтобы подача вперед бурильной колонны вызывала управляемое отклонение. Такие характеристики направленного бурения хорошо известны и приводятся в качестве примера в Ρ0Τ/ΝΖ98/00055 (опубликовано как АО 98/50667).Often in drilling, a drill bit or at least connections in a drill string are screwed in one direction and unscrewed in another direction. Often, a bit is also used that has some asymmetry, thus providing the ability to control the azimuth of the borehole curvature. This control of the borehole azimuth of the wellbore is usually based on the transition from full rotary movement of the bit (which implies no guidance control) to limited forward and backward rotation to create asymmetry in the hard rock so that the forward flow of the drill string causes a controlled deflection. Such directional drilling characteristics are well known and are given as an example in Ρ0Τ / ΝΖ98 / 00055 (published as AO 98/50667).

Обнаружено, что если имеется податливая или плавающая опора, то имеется возможность сброса давления на бурильную колонну и ее долото (при продолжении выхода вибрационной мощности или его прерывании) давлением подходящей механической текучей среды или другой передачей мощности (механической или иной) в несущую конструкцию с плавающей подвеской или податливым несением веса. Если такого сброса в этом случае нет, может ограничиваться вращение и давление на породу на забое (с передачей или без передачи вибрационной мощности) и может быть ограничено вращение в другом направлении, когда есть сброс давления (воздействием на несущую конструкцию с плавающей или податIt has been found that if there is a compliant or floating support, it is possible to release pressure on the drill string and its bit (with continued output of the vibration power or its interruption) by pressure of a suitable mechanical fluid or other power transfer (mechanical or other) to the supporting structure with floating suspension or supple bearing weight. If there is no such release in this case, the rotation and pressure on the rock at the bottom may be limited (with or without transmission of vibration power) and rotation in another direction may be limited when there is a pressure release (impact on the floating structure or

- 1 012662 ливой опорой веса), для предотвращения раскрепления соединения в бурильной колонне. Например, если нормальным направлением вращения для бурения является направление по часовой стрелке, может быть сброшено давление во время частичного вращения против часовой стрелки, следующего после частичного вращения по часовой стрелке под давлением.- 1 012662 (linear weight support), to prevent the connection from loosening in the drill string. For example, if the normal direction of rotation for drilling is clockwise, pressure can be released during a partial rotation counterclockwise, following a partial rotation clockwise under pressure.

Объектом изобретения является вибрационное устройство, содержащее несущую конструкцию, вибрационную головку, способную избирательно действовать для создания выходной вибрационной мощности, и узел для приема выходной вибрационной мощности, напрямую или не напрямую от вибрационной головки, при этом вибрационная головка и соединенный напрямую или не напрямую узел для приема выходной вибрационной мощности установлены плавающим образом на несущей конструкции.The object of the invention is a vibration device comprising a support structure, a vibration head capable of selectively acting to generate output vibration power, and a unit for receiving output vibration power, directly or not directly from the vibration head, wherein the vibration head and the node for directly or indirectly receiving the output vibration power installed in a floating way on the supporting structure.

Предпочтительно плавающая установка основана по меньшей мере на одной податливой газовой емкости, расположенной между несущей конструкцией и вибрационной головкой.Preferably, the floating unit is based on at least one compliant gas tank located between the supporting structure and the vibrating head.

Предпочтительно имеется по меньшей мере одна податливая газовая емкость, расположенная между несущей конструкцией и вибрационной головкой для сопротивления перемещению в первом направлении, параллельном выходу вибрационной мощности с вибрационной головки, и имеется по меньшей мере одна податливая газовая емкость, расположенная между несущей конструкцией и вибрационной головкой для сопротивления перемещению во втором направлении, противоположном первому направлению.Preferably, there is at least one compliant gas tank located between the supporting structure and the vibrating head to resist movement in a first direction parallel to the output of the vibration power from the vibrating head, and there is at least one compliant gas container located between the supporting structure and the vibrating head for resistance to movement in the second direction, opposite to the first direction.

Предпочтительно вибрационная головка включает в себя челночное устройство, и вибрационная мощность не отбирается вибрационной головкой напрямую от челночного устройства.Preferably, the vibration head includes a shuttle device, and the vibration power is not taken by the vibration head directly from the shuttle device.

Предпочтительно челночное устройство действует через текучую среду для подачи выходной вибрационной мощности на указанный узел.Preferably, the shuttle device operates through a fluid to supply output vibration power to said node.

Предпочтительно челночное устройство способно возвратно-поступательно перемещаться на своей оси относительно по меньшей мере одной или нескольких комплементарных структур вибрационной головки, с которых осуществляется подача вибрационной мощности, и имеется привод для вращения челночного устройства вокруг оси вращения, являющейся осью челночного устройства или осью, параллельной оси челночного устройства, создавая тем самым магнитные взаимодействия, результатом которых является возвратно-поступательное перемещение челночного устройства.Preferably, the shuttle device is capable of reciprocating on its axis relative to at least one or several complementary structures of the vibration head from which the vibration power is supplied, and there is a drive for rotating the shuttle device around the axis of rotation, which is the axis of the shuttle device or an axis parallel to the axis of the shuttle device, thereby creating magnetic interactions, the result of which is the reciprocating movement of the shuttle troystva.

Предпочтительно газовая емкость или емкости являются газовыми оболочками.Preferably, the gas tank or vessels are gas shells.

Как вариант, упомянутый узел является компоновкой бурильной колонны.Alternatively, said assembly is a drill string assembly.

Как вариант, имеется привод, расположенный у вибрационной головки или примыкающий к ней, для вращения компоновки бурильной колонны.Alternatively, there is a drive located at or adjacent to the vibrating head to rotate the assembly of the drill string.

Предпочтительно компоновка бурильной колонны может вращаться в любом направлении.Preferably, the drill string assembly can rotate in any direction.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее несущую конструкцию и вибрационную головку, выполненную с возможностью соединения напрямую или не напрямую с бурильной колонной так, чтобы нести бурильную колонну как свободно подвешенную компоновку и создавать в ней осевую вибрацию, и выборочно привод для вращения такой бурильной колонны, когда она присоединяется, и выборочно бурильную колонну, соединенную напрямую или не напрямую или с возможностью соединения с вибрационной головкой для избирательного создания вибрации и при таком соединении избирательно выполненную с возможностью вращения приводом, при этом вибрационная головка и соединенная напрямую или не напрямую бурильная колонна установлены плавающим образом на несущей конструкции.Another object of the invention is a drilling device comprising a support structure and a vibrating head configured to connect directly or indirectly with the drill string so as to carry the drill string as a freely suspended arrangement and create axial vibration therein, and selectively drive such a drill string to rotate when it joins and selectively a drill string connected directly or indirectly or with the possibility of connecting to a vibrating head to selectively create Vibration and such a compound capable of selectively drive rotation, wherein the vibratory head and connected directly or indirectly drillstring floatingly mounted on the supporting structure.

Предпочтительно бурильная колонна присоединена.Preferably the drill string is attached.

Предпочтительно имеется привод для вращения бурильной колонны.Preferably there is a drive for rotating the drill string.

Предпочтительно привод расположен у вибрационной головки или примыкает к ней.Preferably, the drive is located at or adjacent to the vibrating head.

Предпочтительно плавающая установка способствует подаче вибрационной мощности на любую присоединенную бурильную колонну вне зависимости от того, находится бурильная колонна под давлением или нет.Preferably, the floating unit facilitates the delivery of vibratory power to any attached drill string, regardless of whether the drill string is under pressure or not.

Предпочтительно плавающая установка способствует подаче вибрационной мощности на любую присоединенную бурильную колонну вне зависимости от положения бурильной колонны на забое скважины относительно плоскости бурения.Preferably, the floating unit contributes to the supply of vibration power to any attached drill string, regardless of the position of the drill string at the bottom of the well relative to the drilling plane.

Предпочтительно, чтобы имелась по меньшей мере одна податливая газовая емкость, расположенная между несущей конструкцией и вибрационной головкой для сопротивления перемещению в первом направлении, параллельном направлению выхода вибрационной мощности с вибрационной головки, и по меньшей мере одна податливая газовая емкость, расположенная между несущей конструкцией и вибрационной головкой для сопротивления перемещению во втором направлении, противоположном первому направлению.Preferably, there is at least one compliant gas tank located between the supporting structure and the vibrating head to resist movement in a first direction parallel to the direction of the output of the vibrating power from the vibrating head, and at least one compliant gas container located between the supporting structure and the vibrating head for resistance to movement in the second direction, opposite to the first direction.

Предпочтительно вибрационная головка включает в себя челночное устройство с выходом вибрационной мощности от вибрационной головки на присоединенную бурильную колонну не напрямую от челночного устройства.Preferably, the vibrating head includes a shuttle device with vibratory power output from the vibrating head to the attached drill string not directly from the shuttle device.

- 2 012662- 2 012662

Предпочтительно челночное устройство действует через текучую среду для подачи выходной вибрационной мощности на бурильную колонну.Preferably, the shuttle operates through a fluid to supply the output vibration power to the drill string.

Предпочтительно челночное устройство способно перемещаться возвратно-поступательно на своей оси относительно по меньшей мере одной или нескольких комплементарных структур вибрационной головки, с которых осуществляется выход вибрационной мощности и имеется привод для вращения челночного устройства вокруг оси вращения, являющейся осью челночного устройства, или оси, параллельной оси челночного устройства, вызывая, тем самым, магнитные взаимодействия, результатом которых является возвратно-поступательное перемещение челночного устройства.Preferably, the shuttle device is capable of reciprocating on its axis with respect to at least one or several complementary structures of the vibration head, from which the vibration power is output and there is a drive for rotating the shuttle device around the axis of rotation, which is the axis of the shuttle device, or an axis parallel to the axis of the shuttle device, thereby causing magnetic interactions, the result of which is the reciprocating movement of the shuttle mouth oystva.

Объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее несущую раму, вибрационную головку, первую несущую конструкцию, воспринимающую вибрации, связанную напрямую или не напрямую с несущей рамой для опоры напрямую или не напрямую вибрационной головки, вторую несущую конструкцию, воспринимающую вибрации, связанную напрямую или не напрямую с несущей рамой для опоры напрямую или не напрямую вибрационной головки на первой воспринимающей вибрацию несущей конструкции, бурильную колонну, которую напрямую или не напрямую несет вибрационная головка и которая имеет долото, и привод для вращения напрямую или не напрямую бурильной колонны и, выборочно, долота.The object of the invention is a drilling device comprising a carrier frame, a vibration head, a first carrier structure that perceives vibrations associated directly or not directly with a carrier frame for supporting directly or indirectly the vibration head, a second carrier structure that perceives vibrations connected directly or not directly with a supporting frame for supporting directly or indirectly the vibrating head on the first vibration-receiving supporting structure, a drill string that is directly or indirectly carried by a vibration a cutting head, which has a bit, and a drive for rotating, directly or indirectly, the drill string and, optionally, the bit.

Предпочтительно вибрационная головка свободно подвешена на воспринимающей вибрацию несущей конструкции на несущей раме.Preferably, the vibrating head is freely suspended from a vibration-receiving supporting structure on the supporting frame.

Добавочно, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя податливую емкость с текучей средой.Additionally, the first supporting structure, which receives vibrations, includes a ductile container with a fluid medium.

Добавочно, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя магнитное взаимодействие отталкивания.Additionally, the first supporting structure, perceiving vibrations, includes a magnetic interaction of repulsion.

Добавочно, вторая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя податливую емкость с текучей средой.Additionally, the second supporting structure, perceiving vibrations, includes a pliable fluid reservoir.

Добавочно, вторая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя магнитное взаимодействие отталкивания.Additionally, the second supporting structure, perceiving vibrations, includes a magnetic interaction of repulsion.

Предпочтительно несущая рама включает в себя конструкцию, на которой подвешено между первой и второй несущими конструкциями, воспринимающими вибрации, верхнее соединение вибрационной головки.Preferably, the supporting frame includes a structure on which it is suspended between the first and second supporting structures that receive vibrations, the upper connection of the vibrating head.

Добавочно, вибрационная головка висит либо, по существу, на горизонтальной пластине или паре пластин, либо, соответственно, по существу, на такой горизонтальной пластине, чтобы могло быть податливое взаимодействие (взаимодействия), и над и под одной, по существу, горизонтальной пластиной.Additionally, the vibrating head hangs either essentially on a horizontal plate or a pair of plates, or, respectively, essentially on such a horizontal plate so that there can be a compliant interaction (s), and above and below one essentially horizontal plate.

Предпочтительно имеется долото.Preferably there is a chisel.

Предпочтительно долото относится к типу, предоставляющему возможность наклоннонаправленного бурения.Preferably, the bit is of the type that allows the directional drilling.

Предпочтительно привод может вращать бурильную колонну и, следовательно, долото более чем на 360°.Preferably, the actuator can rotate the drill string and, therefore, the bit more than 360 °.

Предпочтительно привод также может вращать бурильную колонну и, следовательно, долото менее чем на 360° перед реверсом его направления.Preferably, the actuator can also rotate the drill string and, therefore, the bit less than 360 ° before reversing its direction.

Предпочтительно, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, может видоизменяться для подъема вибрационной головки, и, следовательно, бурильной колонны, и долота наклонно-направленного бурения.Preferably, at least the first support structure that receives vibrations can be modified to lift the vibrating head, and therefore the drill string, and the directional drilling bit.

Когда, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, видоизменяется или видоизменена, привод или приводы способны к вращению или синхронизованы для вращения бурильной колонны и, следовательно, долота в направлении, противоположном вращению более чем на 360°, для целей наклонно-направленного бурения.When at least the first supporting structure that receives vibrations is modified or modified, the drive or actuators are rotatable or synchronized to rotate the drill string and, therefore, the bit in the opposite direction of rotation by more than 360 ° for directional drilling.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее несущую раму, вибрационную головку, по меньшей мере одну несущую конструкцию, воспринимающую вибрации, напрямую или не напрямую на несущей раме для несения напрямую или не напрямую вибрационной головки, бурильную колонну, которую напрямую или не напрямую несет вибрационная головка, имеющую долото, и привод или приводы для вращения напрямую или не напрямую бурильной колонны и, добавочно, долота, при этом, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, может видоизменяться для подъема вибрационной головки, и, следовательно, бурильной колонны, и долота наклонно-направленного бурения, и когда, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, видоизменяется или видоизменена, привод или приводы способны к вращению или синхронизованы для вращения бурильной колонны и, следовательно, долота в направлении, противоположном вращению более чем на 360°, для целей наклонно-направленного бурения.Another object of the invention is a drilling device comprising a carrier frame, a vibration head, at least one carrier structure that accepts vibrations, directly or indirectly on the carrier frame for carrying directly or not directly the vibration head, a drill string that is directly or not directly carried by the vibration head. a head having a chisel, and a drive or actuators for rotating, directly or indirectly, the drill string, and, additionally, a bit, wherein at least the first supporting structure that receives vibration can be modified to raise the vibrating head, and therefore the drill string, and the inclined directional drill bit, and when at least the first supporting structure that receives vibrations is modified or modified, the drive or actuators are rotatable or synchronized for rotation of the drill string and, therefore, the bit in the opposite direction of rotation of more than 360 °, for the purposes of directional drilling.

Предпочтительно вибрационная головка свободно подвешена по меньшей мере на одной несущей конструкции, воспринимающей вибрации, на упомянутой несущей раме.Preferably, the vibrating head is freely suspended on at least one supporting structure, perceiving vibrations, on said supporting frame.

Добавочно, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя податливую емкость с текучей средой.Additionally, at least the first supporting structure that receives vibrations includes a flexible fluid container.

- 3 012662- 3 012662

Добавочно, по меньшей мере, первая несущая конструкция, воспринимающая вибрации, включает в себя магнитное взаимодействие отталкивания.Additionally, at least the first supporting structure that perceives vibrations includes a magnetic repulsion interaction.

Предпочтительно несущая рама включает в себя конструкцию, на которой подвешена между первой и второй несущими конструкциями, воспринимающими вибрации, верхняя компоновка соединения вибрационной головки. Добавочно, вибрационная головка подвешена либо, по существу, на горизонтальной пластине или паре пластин, либо, соответственно, по существу, на такой горизонтальной пластине, чтобы могло быть податливое взаимодействие (взаимодействия) и над и под одной, по существу, горизонтальной пластиной.Preferably, the supporting frame includes a structure on which it is suspended between the first and second supporting structures that perceive vibrations, the upper arrangement of the connection of the vibrating head. Additionally, the vibrating head is suspended either essentially on a horizontal plate or a pair of plates, or, respectively, essentially on such a horizontal plate, so that there can be a compliant interaction (s) both above and below one essentially horizontal plate.

Предпочтительно имеется долото, относящееся к типу, предоставляющему возможность наклоннонаправленного бурения.Preferably there is a chisel of the type that provides the possibility of inclined drilling.

Предпочтительно упомянутый привод или приводы могут вращать бурильную колонну и, следовательно, любое долото более чем на 360°.Preferably, said actuator or actuators may rotate the drill string and, therefore, any bit more than 360 °.

Другим объектом настоящего изобретения является использование бурильного устройства, имеющего плавающую или податливую опору вибрационной головки, прикрепленной или имеющей возможность прикрепления к бурильной колонне.Another object of the present invention is to use a drilling device having a floating or pliable support of a vibrating head attached or having the possibility of attachment to a drill string.

Плавающая или податливая опора включает в себя газовую или магнитную несущую вес конструкцию и предпочтительно некоторую газовую и/или магнитную ограничивающую связь для такой несущей конструкции. Предпочтительна также ограничивающая связь для бокового смещения.A floating or compliant support includes a gas or magnetic load-carrying structure and preferably some gas and / or magnetic limiting connection for such a support structure. A limiting bond for lateral displacement is also preferred.

Предпочтительно имеется податливое ограничение по одному (или обоим) пределам ходов челночного устройства, например пределов без ударов.Preferably, there is a compliant restriction on one (or both) of the stroke limits of the shuttle, for example, the limits without impacts.

Предпочтительно имеется податливое ограничение на перемещение вибрационной головки относительно ее несущей конструкции.Preferably, there is a limiting restriction on the movement of the vibrating head relative to its supporting structure.

Предпочтительно имеется податливое несение нагрузки, веса вибрационного устройства и любой присоединенной бурильной колонны.Preferably there is a flexible load bearing, the weight of the vibrating device and any attached drill string.

Предпочтительно имеется привод для вращения бурильной колонны независимо от вращения или при отсутствии вращения части или всего вибрационного устройства.Preferably there is a drive for rotating the drill string, regardless of the rotation or in the absence of rotation of a part or the entire vibrating device.

Предпочтительно имеется компоновка верхней несущей конструкции для свободного подвешивания вибрационной головки.Preferably, there is an arrangement of an upper support structure for freely suspending the vibrating head.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, несущую конструкцию и по меньшей мере одну емкость текучей среды с возможностью изменения конфигурации (т.е. податливую, например податливую газовую оболочку) для опоры с ограничивающей связью вибрационной головки на несущей конструкции, в котором результатом взаимодействия вибрационной головки, несущей конструкции и по меньшей мере одной емкости текучей среды с возможностью изменения конфигурации является несение веса прикрепленной или подлежащей прикреплению бурильной колонны, при этом предоставляется возможность некоторой свободы перемещения вибрационной головки относительно несущей конструкции в продольном и в поперечном направлении относительно оси бурильной колонны.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having the possibility of attachment to a drill string, a supporting structure and at least one fluid container capable of changing configuration (i.e., ductile, for example compliant gas casing) for restraining coupling the vibrating head to the supporting structure, in which the result of the interaction of the vibrating head, the supporting structure and at least one fluid capacity with possibly The configuration change is the bearing of the weight of the attached or subject to attachment of the drill string, while allowing some freedom of movement of the vibrating head relative to the supporting structure in the longitudinal and transverse direction relative to the axis of the drill string.

Предпочтительно имеется по меньшей мере две емкости.Preferably there are at least two containers.

Предпочтительно текучая среда по меньшей мере в одной емкости является газом (например, воздухом).Preferably, the fluid in at least one of the containers is a gas (for example, air).

Предпочтительно по меньшей мере одна и предпочтительно несколько или все емкости являются газовыми оболочками.Preferably, at least one and preferably some or all of the containers are gas shells.

Предпочтительно несущая конструкция является рамой.Preferably, the supporting structure is a frame.

Предпочтительно большая часть вибрационной головки (когда ось бурения является вертикальной) находится ниже емкости (емкостей).Preferably, most of the vibrating head (when the drilling axis is vertical) is below the tank (s).

Предпочтительно но не обязательно, продольная несущая конструкция предоставляет возможность большей свободы перемещения, чем поперечная.Preferably, but not necessarily, the longitudinal support structure allows greater freedom of movement than the transverse one.

Предпочтительно вибрационная головка включает в себя челночное устройство.Preferably, the vibrating head includes a shuttle.

Предпочтительно вне зависимости от того, чем вызываются возвратно-поступательные перемещения челночного устройства, имеются предпочтительное снятие мощности не напрямую с челночного устройства, предпочтительное совершение челночным устройством возвратно-поступательных перемещений, предпочтительное столкновение челночного устройства в конце ходов с податливой структурой, отдельная или каждая податливая структура может быть газовой оболочкой, характеристики податливой структуры (структур) варьируются для воздействия на ход варьированием подачи текучей среды или газа, отбор вибрационной мощности не от податливой структуры, а через податливую структуру, челночное устройство может вращаться или не вращаться на ходовой оси.Preferably, regardless of what reciprocating movements of the shuttle device are caused, there is a preferable power removal not directly from the shuttle device, a preferred reciprocating movement of the shuttle device, a preferred collision of the shuttle device at the end of the moves with a malleable structure, individual or each compliant structure may be a gas casing, the characteristics of the malleable structure (s) vary to affect the course of By supplying a fluid or gas supply, taking vibratory power not from a compliant structure, but through a compliant structure, the shuttle device may or may not rotate on the drive axle.

Предпочтителен отбор вибрационной мощности от вибрационной головки на бурильную колонну посредством перехода с не вращающегося, но вибрирующего компонента напрямую или не напрямую на компонент с возможностью вращения, или вращающийся (т.е. с возможностью соединения с бурильной колонной, или составляющий часть бурильной колонны).The preferred selection of the vibration power from the vibration head to the drill string is by moving from a non-rotating but vibrating component directly or indirectly to a rotatable component, or rotating (i.e., connectable to a drill string, or a component of the drill string).

- 4 012662- 4 012662

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, несущую конструкцию, по меньшей мере одну податливую газовую оболочку, расположенную между частью (частями) несущей конструкции и вибрационной головки для первого взаимодействия, для несения веса вибрационной головки и имеющейся бурильной колонны или любой прикрепляемой, и по меньшей мере одну податливую газовую оболочку, расположенную между несущей конструкцией и частью (частями) вибрационной головки для второго взаимодействия, для закрепления вибрационной головки относительно несущей конструкции, чтобы первое взаимодействие не терялось полностью во время любой части вибрационного цикла головки.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having the possibility of attachment to a drill string, a supporting structure, at least one compliant gas casing located between the part (s) of the supporting structure and the vibrating head for the first interaction, for carrying the weight of the vibrating the head and the existing drill string or any attachable, and at least one compliant gas casing located between the supporting structure and part (Parts) vibrating heads for the second interaction for fixing the vibrating head relative to the supporting structure so that the first interaction is not totally lost during any part of the vibratory head cycle.

Предпочтительно часть (части) вибрационной головки расположена между верхними и нижними ограничивающими связями, создаваемыми несущей конструкцией, и по меньшей мере одна воздушная оболочка размещена над частью (частями) несущей и под одной ограничивающей связью, и по меньшей мере одна воздушная оболочка размещена под частью (частями) несущей и над другой ограничивающей связью.Preferably, a portion (parts) of the vibration head is located between the upper and lower limiting connections created by the supporting structure, and at least one air envelope is placed above the part (s) of the carrier and under one restrictive connection, and at least one air envelope is placed below the part ( parts) carrier and over other limiting connection.

Предпочтительно большая часть вибрационной головки находится под упомянутой частью (частями).Preferably a large part of the vibrating head is under said part (s).

Устройство обеспечивает свободу перемещения вибрационной головки и бурильной колонны, которую она несет или которая подлежит несению относительно несущей конструкции и способно, реагируя на нагрузку, смещать в заданных условиях вибрационную головку относительно несущей конструкции.The device provides freedom of movement of the vibrating head and the drill string, which it carries or which is to be carried relative to the supporting structure and, in response to the load, is capable of displacing the vibrating head relative to the supporting structure.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, вибрационную головку, имеющую поперечную или продольную ось, заданную или задаваемую одним или несколькими выступами бурильной колонны для задания по меньшей мере одной верхней поверхности и по меньшей мере одной нижней поверхности, несущую раму для вибрационной головки, по меньшей мере одну газовую оболочку для действия между рамой и по меньшей мере одной верхней поверхностью и по меньшей мере одну газовую оболочку для действия между рамой и по меньшей мере одной нижней поверхностью.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having the possibility of attaching to a drill string, a vibrating head having a transverse or longitudinal axis defined or specified by one or several projections of the drill string for setting at least one upper surface and at least one lower surface carrying the frame for the vibration head, at least one gas casing for operation between the frame and at least one upper surface spine and at least one gas casing for action between the frame and at least one lower surface.

Предпочтительно вибрационная головка имеет оснащение и для податливого (например, с газовой оболочкой или т.п.) ограничения у каждого конца хода челночного устройства и податливой (например, с газовой оболочкой или т.п.) установки самой вибрационной головки на несущей конструкции или раме.Preferably, the vibrating head is also equipped for a flexible (for example, gas jacket or the like) limitation at each end of the stroke of the bobbin and a flexible (for example, gas shell or the like) installation of the vibrating head itself on the supporting structure or frame .

Предпочтительно для верхней поверхности (поверхностей) и для нижней поверхности (поверхностей) расположение ближе к верху, чем к низу вибрационной головки.Preferably for the upper surface (surfaces) and for the lower surface (surfaces) the location is closer to the top than to the bottom of the vibrating head.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, несущую конструкцию, при этом вибрационная головка имеет челночное устройство с податливо ограниченным ходом, по меньшей мере, частично податливым средством, и несущая конструкция несет вибрационную головку с податливой опорой, причем несущая конструкция выполнена с возможностью несения веса и восприятия момента инерции от прикрепленной бурильной колонны или подлежащей прикреплению, через податливо опираемую вибрационную головку, предоставляя возможность некоторой свободы перемещения вибрационной головки относительно несущей конструкции и в направлении вдоль и поперек оси бурильной колонны.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having attachment to a drill string, a supporting structure, wherein the vibrating head has a shuttle device with a malleablely limited course, at least partially compliant means, and the supporting structure carries a vibrating head with malleable support, and the supporting structure is made with the possibility of carrying the weight and perception of the moment of inertia from the attached drill string or subject the attachment, through the malleablely supported vibrating head, allowing some freedom of movement of the vibrating head relative to the supporting structure and in the direction along and across the axis of the drill string.

Предпочтительно имеется по меньшей мере две емкости текучей среды для создания податливой несущей конструкции для вибрационной головки.Preferably there are at least two fluid containers to create a compliant support structure for the vibrating head.

Предпочтительна текучая среда по меньшей мере в одной емкости, являющаяся газом (например, воздухом).Preferred fluid in at least one container, which is a gas (for example, air).

Предпочтительна несущая конструкция, являющаяся рамой.Preferred supporting structure, which is the frame.

Предпочтительно, но не обязательно, продольная несущая конструкция предоставляет возможность большей свободы перемещения, чем поперечная.Preferably, but not necessarily, the longitudinal support structure allows greater freedom of movement than the transverse one.

Предпочтительно податливое ограничение челночного устройства является емкостью текучей среды у конца челночного устройства, когда ограничивается ход.Preferably, the compliant limitation of the bobbin is the fluid capacity at the end of the bobbin when the stroke is limited.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, несущую конструкцию, податливое средство (например, предпочтительно по меньшей мере одну газовую оболочку, расположенную между частью (частями) несущей конструкции и вибрационной головки для первого взаимодействия, для несения веса вибрационной головки и имеющейся или любой прикрепляемой бурильной колонны) и податливое средство для второго взаимодействия (предпочтительно для соединения вибрационной головки относительно несущей конструкции), чтобы первое взаимодействие (предпочтительно) не терялось полностью во время любой части вибрационного цикла вибрационной головки.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having attachment to a drill string, a supporting structure, flexible means (for example, preferably at least one gas casing located between a part (s) of the supporting structure and a vibrating head for the first interaction , to carry the weight of the vibrating head and the existing or any attachable drill string) and pliable means for the second interaction (preferred for a compound of the vibrating head relative to the supporting structure) to the first reaction (preferably) not totally lost during any part of the vibrational cycle of the vibrational head.

- 5 012662- 5 012662

Предпочтительно вибрационная головка включает в себя челночное устройство с податливо ограниченным ходом.Preferably, the vibrating head includes a shuttle device with a compliant limited stroke.

Предпочтительно часть (части) вибрационной головки расположены между верхними и нижними ограничивающими связями, создаваемыми упомянутой несущей конструкцией, и по меньшей мере одна воздушная оболочка расположена над частью (частями) несущей и под одной ограничивающей связью, и по меньшей мере одна воздушная оболочка расположена под частью (частями) несущей и над другой ограничивающей связью.Preferably, a part (s) of the vibrating head are located between the upper and lower limiting connections created by said support structure, and at least one air envelope is located above the part (s) of the carrier and under one restrictive connection, and at least one air envelope is located under the part (parts of) the carrier and over the other limiting connection.

Для податливого средства существуют дополнительные варианты, включающие в себя пружины, текучую среду, имеющую возможность сжатия в емкости, имеющей возможность изменения объема, текучие среды, имеющие возможность или не имеющие возможности сжатия, или обе среды в оболочке, баллонах или любых контейнерах, имеющих возможность изменения геометрии, эластичных или иных.For compliant means, there are additional options, including springs, fluid that can be compressed in a tank, that can be changed in volume, fluids that can or cannot be compressed, or both in a shell, cylinders or any containers that can changes in geometry, elastic or otherwise.

Такое устройство, которое обеспечивает свободу перемещения вибрационной головки и бурильной колонны, которую она несет или которая подлежит несению относительно несущей конструкции, и способно, реагируя на весовую нагрузку, смещать в заданных условиях вибрационную головку относительно несущей конструкции.Such a device that provides freedom of movement of the vibration head and the drill string, which it carries or which is to be carried relative to the supporting structure, and is capable, in response to the weight load, to displace the vibration head relative to the supporting structure in given conditions.

Другим объектом изобретения является бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, прикрепленную или имеющую возможность прикрепления к бурильной колонне, имеющую поперечную или продольную ось, заданную или задаваемую одним или нескольким выступом (выступами) бурильной колонны для задания по меньшей мере одной верхней поверхности и по меньшей мере одной нижней поверхности, несущую раму для вибрационной головки, по меньшей мере одну газовую оболочку для действия между рамой и по меньшей мере одной верхней поверхностью и по меньшей мере одну газовую оболочку для действия между рамой и по меньшей мере одной нижней поверхностью, при этом вибрационная головка имеет привод для вращения бурильной колонны, расположенной у ее соединения или примыкающий к ее соединению с бурильной колонной.Another object of the invention is a drilling device comprising a vibrating head attached or having the ability to attach to a drill string having a transverse or longitudinal axis defined or specified by one or more protrusion (s) of the drill string for setting at least one upper surface and at least one bottom surface carrying the frame for the vibration head, at least one gas casing for action between the frame and at least one top surface and shey least one gas bag to act between the frame and at least one lower surface, the vibrating head has a drive for rotating the drill string situated at its compound or adjacent to its connection to the drill string.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство является вибрационным бурильным устройством, содержащим вибрационную головку, имеющую челночное устройство с отбором вибрационной мощности не напрямую от челночного устройства, маневроспособную несущую конструкцию, на которой установлена вибрационная головка для податливой вибрации под действием челночного устройства, несущее устройство на устройстве отбора вибрационной мощности от вибрационной головки и соединитель бурильной колонны, который несет несущее устройство, привод вращения на соединитель бурильной колонны.In the most preferred embodiment of the present invention, the device is a vibration boring device comprising a vibration head having a shuttle device with a selection of vibration power not directly from the shuttle device, a maneuverable supporting structure on which the vibration head is mounted for flexible vibration under the action of the shuttle device, supporting the device a vibration power take-off device from the vibration head and a drill string connector that carries the carrier device, the rotation drive to the drill string connector.

Предпочтительно осуществление привода вращения на соединитель бурильной колонны от гибкой трансмиссии от двигателя или другого источника мощности (например, внутреннего сгорания, гидравлического, пневматического, электрического или подобного).Preferably, the drive is rotated onto a drill string connector from a flexible transmission from an engine or other power source (for example, internal combustion, hydraulic, pneumatic, electric, or the like).

Предпочтительно гибкий привод является ременным, способным создать вращающую трансмиссию, имеющую способность уменьшать передачу ударной нагрузки от соединителя бурильной колонны на несущую конструкцию, способный предоставлять возможность вибрационного перемещения бурильной колонны через несущее устройство от устройства отбора мощности.Preferably, the flexible drive is a belt capable of creating a rotating transmission having the ability to reduce the transmission of shock load from the drill string connector to the supporting structure capable of allowing the vibrating movement of the drill string through the carrier from the power take-off device.

Можно не рассчитывать на подачу внешне сжатой текучей среды, как единственного средства для предоставления возможности перемещения челночного устройства, вводимой для создания давления без дополнительного действия между комплементарной структурой и упомянутым челночным устройством.It is possible not to rely on the supply of externally compressed fluid as the only means for allowing the shuttle device to be introduced to create pressure without additional action between the complementary structure and the said shuttle.

Настоящее изобретение также включает в себя вибрационное устройство, способное к созданию выходной вибрационной мощности, содержащее челночное устройство, способное к возвратнопоступательному перемещению на оси челночного устройства или в геометрическом месте точек между первой и второй комплементарными структурами, привод для вращения челночного устройства, по меньшей мере, вокруг части оси челночного устройства или в геометрическом месте точек и областей магнитного взаимодействия на каждой по меньшей мере из одной комплементарной структуры и челночного устройства, при котором результатом вращения челночного устройства является воздействие на челночное устройство сил, попеременного отталкивания и притяжения между комплементарной структурой и челночным устройством, создающих возвратно-поступательное перемещение, при этом выходная вибрационная мощность получается от одной или от другой или от обеих комплементарных структур, а не напрямую от челночного устройства.The present invention also includes a vibration device capable of producing output vibration power, comprising a shuttle device capable of reciprocally moving on the axis of the shuttle device or at a geometric location of points between the first and second complementary structures, the drive for rotating the shuttle device, at least around the axis of the shuttle device or in a geometric location of points and areas of magnetic interaction on each of at least one complementary structure and the shuttle device, in which the rotation of the shuttle device is a force on the shuttle device, alternating repulsion and attraction between the complementary structure and the shuttle device, creating a reciprocating movement, with the output vibration power obtained from one or the other or from both complementary structures, not directly from the shuttle.

Предпочтительно включаются в устройство по меньшей мере одна, несколько или все из следующих позиций:Preferably included in the device at least one, some or all of the following positions:

податливое ограничение на одном (или обоих) пределе (пределах) ходов челночного устройства;compliant limitation on one (or both) of the limit (limits) of the shuttle;

податливое ограничение перемещения вибрационного устройства относительно его несущей конструкции;compliant limitation of movement of the vibration device relative to its supporting structure;

податливое несение нагрузки от веса вибрационного устройства и любой присоединенной бурильной колонны;supple bearing load from the weight of the vibrating device and any attached drill string;

привод для вращения бурильной колонны независимо от перемещения или вращения или отсутствия вращения части или всего вибрационного устройства;a drive for rotating the drill string, regardless of movement or rotation, or lack of rotation of a part or the entire vibrating device;

- 6 012662 верхняя несущая компоновка для свободного подвешивания вибрационного устройства, которое предпочтительно содержит вибрационную головку, висящую, по существу, на горизонтальной пластине или паре пластин, а несущая конструкция, соответственно, имеет либо пару, по существу, горизонтальных пластин, либо, по существу, горизонтальную пластину; соответственно такие, чтобы было податливое взаимодействие и над и под одиночной, по существу, горизонтальной пластиной.- 6 012662 upper carrier arrangement for free hanging the vibrating device, which preferably contains a vibrating head, hanging essentially on a horizontal plate or a pair of plates, and the supporting structure, respectively, has either a pair of essentially horizontal plates, or essentially horizontal plate; accordingly, such that there is a compliant interaction both above and below a single, essentially horizontal plate.

Настоящее изобретение также включает в себя вибрационное устройство, способное к созданию выходной вибрационной мощности, содержащее челночное устройство, имеющее возможность вращения вокруг заданной оси челночного устройства и возможность перемещения вперед и назад на оси челночного устройства, привод для вращения челночного устройства вокруг его оси, первую комплементарную структуру, к которой и от которой перемещается челночное устройство, вторую комплементарную структуру, к которой и от которой перемещается челночное устройство, при этом челночное устройство находится между упомянутыми комплементарными структурами, и находящиеся непосредственно вблизи области каждой пары первая комплементарная структура/челночное устройство и вторая комплементарная структура/челночное устройство имеют магнитные зоны с возможностью управления для создания попеременно для каждой пары сил притяжения или отталкивания при вращении челночного устройства, фазирование между парами такое, что челночное устройство совершает возвратно-поступательные перемещения на своей оси вследствие магнитного взаимодействия, которое действует на челночное устройство посредством вращения, выход вибрационной мощности осуществляется от одной или другой или обеих упомянутых комплементарных структур, а не напрямую от самого челночного устройства.The present invention also includes a vibration device capable of generating output vibration power, comprising a shuttle device having the ability to rotate around a predetermined axis of the shuttle device and the ability to move forward and backward on the axis of the shuttle device, the drive for rotating the shuttle device around its axis, the first complementary the structure to which and from which the shuttle device moves, the second complementary structure, to which and from which the shuttle device moves o, while the shuttle device is between the said complementary structures, and the first complementary structure / shuttle device and the second complementary structure / shuttle device directly adjacent to each pair have magnetic zones that can be controlled to create alternately for each pair of forces of attraction or repulsion during rotation of the shuttle device, phasing between pairs such that the shuttle device makes reciprocating movements on its axis Because of the magnetic interaction that acts on the shuttle device through rotation, the output of the vibration power comes from one or the other or both of these complementary structures, and not directly from the shuttle device itself.

Предпочтительно включаются в состав по меньшей мере одна, несколько или все из следующих позиций:Preferably included in at least one, some or all of the following positions:

привод для вращения бурильной колонны независимо от перемещения или вращения или отсутствия вращения части или всего вибрационного устройств;a drive for rotating the drill string, regardless of movement or rotation, or lack of rotation of a part or the entire vibrating device;

верхняя несущая компоновка для свободной подвески вибрационного устройства, которое предпочтительно содержит вибрационную головку, подвешенную, по существу, на горизонтальной пластине или паре пластин, а несущая конструкция, соответственно, имеет либо пару, по существу, горизонтальных пластин, либо, по существу, горизонтальную пластину, соответственно такие, чтобы было податливое взаимодействие и над и под одиночной, по существу, горизонтальной пластиной.Upper carrier arrangement for free suspension of the vibrating device, which preferably comprises a vibrating head suspended essentially on a horizontal plate or a pair of plates, and the supporting structure, respectively, has either a pair of essentially horizontal plates or an essentially horizontal plate accordingly, such that there is a compliant interaction both above and below the single, essentially horizontal plate.

Предпочтительно первая и вторая комплементарные структуры закреплены друг относительно друга, если рассматривать расстояние между ними.Preferably the first and second complementary structures are fixed relative to each other, if we consider the distance between them.

Предпочтительно возвратно-поступательное перемещение без контакта или удара твердого материала по твердому материалу.Preferably the reciprocating movement without contact or impact of solid material on the solid material.

Челночное устройство может совместно действовать с комплементарной структурой с одного конца, так, чтобы создать амортизирующий эффект, например, выдавливая текучую среду. Альтернативно, это может происходить с обоих концов. Один или оба конца челночного устройства (независимо от направляющего контакта, который он мог уже иметь) могут выполняться с возможностью контакта с частью комплементарной структуры только с одного конца перемещения челночного устройства, или входить в контакт с некоторым материалом, вставленным между этим концом челночного устройства и комплементарной структурой.A shuttle device can work together with a complementary structure at one end, so as to create a cushioning effect, for example, squeezing out a fluid. Alternatively, it can occur at both ends. One or both ends of the shuttle device (regardless of the directional contact that it may already have) can be made with the possibility of contact with part of the complementary structure from only one end of the shuttle device movement, or come into contact with some material inserted between this end of the shuttle device and complementary structure.

Предпочтительно выход вибрационной мощности имеется с одной из комплементарных структур.Preferably, the vibration power output is available from one of the complementary structures.

Другим объектом изобретения является вибрационное бурильное устройство, содержащее вибрационную головку, несущую конструкцию бурильной колонны, удерживаемую на вибрационной головке и имеющую привод вращения присоединенной бурильной колонны или колонны, подлежащей присоединению, несущую конструкцию вибрационной головки и узел крепления для вибрационной головки на несущей конструкции вибрационной головки, который податливо взаимодействует с несущей конструкцией и на который свободно подвешивается вибрационная головка.Another object of the invention is a vibrating drilling device comprising a vibrating head, a supporting structure of a drill string held on a vibrating head and having a rotational drive of an attached boring string or string to be attached, a supporting structure of a vibrating head and a mounting unit for a vibrating head on the supporting structure of a vibrating head, which malleablely interacts with the supporting structure and on which the vibration head is freely suspended.

Предпочтительно податливое взаимодействие включает в себя по меньшей мере одну газовую оболочку.Preferably, the compliant interaction includes at least one gaseous envelope.

Предпочтительно несущая конструкция бурильной колонны и привод вращения предоставляют возможность вибрационной головке не вращаться с бурильной колонной.Preferably, the supporting structure of the drill string and the rotational drive allow the vibrating head not to rotate with the drill string.

Еще одним объектом изобретения является вибрационное устройство, способное подавать выходную вибрационную мощность, содержащее компоновку, имеющую челночное устройство, способное к возвратно-поступательному перемещению между комплементарными структурами, по меньшей мере одна из которых подает выходную вибрационную мощность, причем устройство, отличающееся тем, что в нем имеется привод для вращения челночного устройства и имеется магнитное взаимодействие между вращающимся челночным устройством и комплементарными структурами, такое, что результатом взаимодействия с каждой комплементарной структурой и фазирования комплементарных структур, относиAnother object of the invention is a vibration device capable of supplying output vibration power, comprising an arrangement having a shuttle device capable of reciprocating between complementary structures, at least one of which provides output vibration power, wherein the device differs in it has a drive for rotating the shuttle device and there is a magnetic interaction between the rotating shuttle device and the complementary structures, such e, that the result of interaction with each complementary structure and phasing of complementary structures, relate

- 7 012662 тельно челночного устройства, меняющего магниты, является возвратно-поступательное перемещение челночного устройства.- 7 012662 of the shuttle device, which changes the magnets, is the reciprocating movement of the shuttle device.

податливое несение нагрузки от веса или инерции вибрационного устройства и любой присоединенной бурильной колонны;supple bearing load from the weight or inertia of the vibrating device and any attached drill string;

верхняя несущая компоновка для свободного подвешивания вибрационной головки.Upper carrier layout for free hanging of the vibrating head.

Предпочтительно магнитные взаимодействия создаются действием постоянных магнитов.Preferably, magnetic interactions are created by the action of permanent magnets.

Предпочтительно привод челночного устройства является ременным или другим внешним приводом самого челночного устройства или его осевого удлинения, присоединенного к челночному устройству, не чувствительным к перемещениям челночного устройства между пределами возвратнопоступательного перемещения (предпочтительно задаваемыми магнитами).Preferably, the drive of the shuttle device is a belt or other external drive of the shuttle device itself or its axial extension connected to the shuttle device that is not sensitive to the movements of the shuttle device between the limits of reciprocating movement (preferably given by magnets).

Отсутствует расчет на обеспечение внешне сжатой текучей среды, как средства для предоставления возможности перемещения челночного устройства введением для создания давления без дополнительного действия между комплементарной структурой и упомянутым челночным устройством.There is no calculation to provide an externally compressed fluid, as a means for allowing the shuttle device to move by introducing pressure without additional action between the complementary structure and said shuttle device.

Другим объектом изобретения является использование состояния податливого опирания со свободным подвешиванием для долота наклонно-направленного бурения с несением бурильной колонны, как средства сброса давления с долота или приложения веса на долото через бурильную колонну.Another object of the invention is the use of a state of supple bearing with free suspension for directional drilling bits with bearing drill string, as a means of pressure relief from the bit or applying weight to the bit through the drill string.

Применительно к настоящему документу термин «челночное устройство» имеет самое широкое значение относительно того, что перемещается и что нет и т.д. Предпочтительно именно челночному устройству надлежит перемещаться по прямой. Оно может находиться под воздействием любого привода в одну или обе стороны.As used in this document, the term “shuttle device” has the broadest meaning as to what moves and what does not, etc. Preferably, the shuttle device should move in a straight line. It can be affected by any drive on one or both sides.

Применительно к настоящему документу термин «и/или» означает «и» или «или» или там, где это соответствует контексту, оба.As used herein, the term “and / or” means “and” or “or” or, where appropriate, the context, both.

Применительно к настоящему документу термин «содержит» или «содержащий» может означать «включает в себя» или «включающий в себя».As used herein, the term “comprises” or “comprising” can mean “includes” or “including”.

Применительно к настоящему документу окончание множественного числа после существительного может означать единственное и множественное значение существительного.For the purposes of this document, the ending of the plural after the noun may mean the singular and plural meaning of the noun.

Применительно к настоящему документу термин «ход» или «предел хода» может относиться к пределам прямолинейного хода и любого криволинейного хода (т. е. может быть амплитудой колебаний относительно оси колебания или другой опоры, закрепленной или перемещающейся).As used in this document, the term “stroke” or “stroke limit” can refer to the limits of a straight stroke and any curvilinear stroke (i.e., it can be the amplitude of oscillations about the axis of oscillation or other support, fixed or moving).

Применительно к настоящему документу термин «податливый» и его вариации относится к характеристике любой структуры, или газовой оболочки, или газовой пружины или подобного, или нет, способной достигать необходимого установленного результата (например, ограничения хода, ограничения удара, компенсации, избежание столкновения и т. д.), или в случае несущей конструкции вибрационной головки (т. е. веса, инерции и осевого усилия на ней и усилий от бурильной колонны/долота и подобного) и что удерживает любые такие устройства (т.е. оболочки текучей среды, емкости текучей среды и/или газа и т.п. и любые магнитные или другие плавающие подвески или чистые опоры).As used herein, the term “malleable” and its variations refer to the characteristics of any structure, or gas envelope, or gas spring or the like, or not, capable of achieving the desired established result (for example, stroke limitation, impact limitation, compensation, collision avoidance and .), or in the case of a supporting structure of a vibrating head (i.e., weight, inertia and axial force on it and forces from a drill string / bit and the like) and that holds any such devices (i.e., shells of media, fluid and / or gas capacitances, etc., and any magnetic or other floating suspensions or clean supports).

Применительно к настоящему документу термин «плавающий» для не наклонно-направленного бурения обычно, но не единственно, включает в себя, по меньшей мере, расположение, близкое к вертикальному, оси челночного устройства, но не обязательно такое. Он может означать «плавающий» и в отношении горизонтальной оси бурильной колонны.As used in this document, the term “floating” for non-directional drilling typically, but not uniquely, includes, at least a location close to vertical, the axis of the shuttle, but not necessarily that. It can also mean “floating” in relation to the horizontal axis of the drill string.

Предпочтительные варианты настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:Preferred embodiments of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings, in which the following is depicted:

фиг. 1 является схематичным видом сбоку предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, при котором вибрационная головка свободно подвешена на верхней несущей компоновке на воздушных оболочках;FIG. 1 is a schematic side view of a preferred embodiment of the present invention in which the vibrating head is freely suspended from the upper carrier arrangement on the air shells;

фиг. 2 является видом, аналогичным показанному на фиг. 1, но с размещением внутри воздушных или газовых оболочек, показанных на фиг. 1, нескольких разнесенных магнитных устройств, способствующих силе отталкивания, которая может частично преодолеваться, при необходимости, для предоставления возможности выхода вибрационной мощности с вибрационной головки на бурильную колонну и, вдобавок, может частично преодолеваться при желании сбросить давление с бурильной колонны на забое в зависимости от некоторого механического воздействия, например при выдавливании вверх или надувании и/или сдувании;FIG. 2 is a view similar to that shown in FIG. 1, but with placement within the air or gas envelopes shown in FIG. 1, several separated magnetic devices contributing to the repulsive force, which can be partially overcome, if necessary, to allow the vibratory power to exit the vibrating head to the drill string and, in addition, can be partially overcome if you wish to release pressure from the drill string to the bottomhole depending on some mechanical impact, for example when squeezing up or inflating and / or blowing;

фиг. 3 является видом, аналогичным показанному на фиг. 2, но без воздушных оболочек, только с магнитными взаимодействиями, с иными магнитными или другими податливыми демпферами, чтобы держать горизонтальное положение несущей конструкции против смещения, при этом понятно (наприFIG. 3 is a view similar to that shown in FIG. 2, but without air envelopes, only with magnetic interactions, with other magnetic or other compliant dampers, in order to keep the horizontal position of the supporting structure against displacement, while it is understandable (for example,

- 8 012662 мер, с помощью показа воздушных оболочек пунктирными линиями), как могут использоваться гибриды устройств, показанных на фиг. 1-3;- 8 012662 measures, by showing air shells with dashed lines), how the hybrids of the devices shown in FIG. 1-3;

фиг. 4 является видом, показывающим изменение, происходящее в устройстве, показанном на фиг. 1 под действием надувания/сдувания или механического прокола, когда нижние оболочки, показанные на фиг. 1, могут заставить частично подняться вибрационную головку и тем самым сбросить давление с долота на забое скважины;FIG. 4 is a view showing the change occurring in the device shown in FIG. 1 under the action of inflation / deflation or mechanical puncture, when the lower envelopes shown in FIG. 1, may cause the vibration head to partially rise and thereby release pressure from the bit to the bottom of the well;

фиг. 5 является изометрическим видом с частичным вырезом вибрационной головки, имеющей возможность работы под действием давления текучей среды (т.е. гидравлики и/или пневматики), в которой каждый конец челночного устройства, попеременно приводится в действие притоком нагнетаемой текучей среды, управляемым поворотным золотником, тогда как на другом конце предоставляет возможность оттока (предпочтительно также посредством поворотного золотника);FIG. 5 is an isometric view with a partial cut-out of a vibrating head having the ability to operate under the action of fluid pressure (i.e. hydraulics and / or pneumatics), in which each end of the bobbin is alternately driven by a pressurized fluid flow controlled by a rotary slide, while at the other end it provides the possibility of outflow (preferably also by means of a rotary slide);

фиг. 6 также является видом устройства, показанного на фиг. 5, но показанного с другим вырезом для лучшей демонстрации челночного устройства, включающего вращающийся вал, в качестве направляющего или несущего вала, предпочтительно с выходом вибрационной мощности от неподвижных деталей типа поршней, а не от непосредственного соединения с самим челночным устройством;FIG. 6 is also a view of the device shown in FIG. 5, but shown with a different cut-out for better demonstration of the shuttle device including a rotating shaft as a guide or carrier shaft, preferably with vibratory power output from fixed parts such as pistons rather than directly connecting with the shuttle itself;

фиг. 7А и 7В показывают принцип магнитных взаимодействий возвратно-поступательного перемещения, который описан на фиг. 2 и 4 описания к заявке Ρ0Τ/ΝΖ2005/000329, опубликованного 22 июня 2006 г., как \νϋ 2006/065155, показывающих относительное вращение для притяжения (А) и отталкивания (В) челночного устройства;FIG. 7A and 7B show the principle of reciprocating magnetic interactions, which is described in FIG. 2 and 4 of the description of the application Ρ0Τ / ΝΖ2005 / 000329, published on June 22, 2006, as \ νϋ 2006/065155, showing the relative rotation for attraction (A) and repulsion (B) of the shuttle device;

фиг. 8 вид, аналогичный показанному на фиг. 1-4 варианта осуществления головки возвратнопоступательного перемещения, с магнитным взаимодействием, как показано на фиг. 8 нашего νθ 2006/065155;FIG. 8 is a view similar to that shown in FIG. 1-4 of an embodiment of a reciprocating moving head, with magnetic interaction, as shown in FIG. 8 of our νθ 2006/065155;

фиг. 9 показывает долото наклонно-направленного бурения, имеющее возможность прикрепления к концу бурильной колонны для возможности вращения более чем на 360°, для бурения по прямой и для частичного вращения менее чем на 360° для наклонно-направленного бурения;FIG. 9 shows an inclined directional drill bit, having the possibility of attaching to the end of the drill string to allow rotation of more than 360 °, for drilling in a straight line and for partial rotation of less than 360 ° for directional drilling;

фиг. 10 является видом сбоку, показывающим асимметрию долота, показанного на фиг. 9;FIG. 10 is a side view showing the asymmetry of the bit shown in FIG. 9;

фиг. 11 является видом долота со стороны рабочего конца;FIG. 11 is a bit view from the working end;

фиг. 12 показывает долото, показанное на фиг. 9-11 с поверхностью наведения под углом приблизительно 12,5° при работе в режиме бурения по прямой, т.е. при вращении более чем на 360°, при котором создается показанный профиль забоя;FIG. 12 shows the chisel shown in FIG. 9-11 with a pointing surface at an angle of approximately 12.5 ° when working in drilling mode in a straight line, i.e. when rotating more than 360 °, at which the bottom profile shown is created;

фиг. 13 аналогична фиг. 12, но показывает долото перемещенным вперед после вращения менее чем на 360°, т.е. в режиме с наведением, при котором создается некоторая асимметрия профиля забоя, когда долото продвинулось вперед на 8-10 мм;FIG. 13 is similar to FIG. 12, but shows the bit moved forward after rotating by less than 360 °, i.e. in the hover mode, in which a certain asymmetry of the face profile is created, when the bit has moved forward by 8-10 mm;

фиг. 14 аналогична фиг. 13 с долотом, работающим в режиме с наведением, но прошедшим вперед приблизительно на 50 мм;FIG. 14 is similar to FIG. 13 with a chisel operating in guided mode, but passed forward by approximately 50 mm;

фиг. 15 аналогична фиг. 14, но показывает продвижение долота вперед на 110 мм от положения продвижения на 50 мм, показанного на фиг. 14;FIG. 15 is similar to FIG. 14, but indicates a bit advance 110 mm from the 50 mm advance position shown in FIG. 14;

фиг. 16 аналогична фиг. 15, но показывает дополнительное продвижение на 25 мм, т.е. всего около 135 мм в режиме с наведением;FIG. 16 is similar to FIG. 15, but shows an additional advance by 25 mm, i.e. only about 135 mm in hover mode;

фиг. 17 аналогична фиг. 16, но показывает дополнительное продвижение вперед еще на 25 мм, т. е. всего около 160 мм в режиме с наведением;FIG. 17 is similar to FIG. 16, but shows an additional advance of another 25 mm, i.e. only about 160 mm in guided mode;

фиг. 18 иллюстрирует результат начала работы с полным вращением долота исходя из условий, показанных на фиг. 17;FIG. 18 illustrates the result of starting the operation with full bit rotation based on the conditions shown in FIG. 17;

фиг. 19 показывает взаимосвязанные графики, показывающие для увеличения глубины бурения частичное вращение по часовой стрелке для резания породы, сброс давления на долото, частичное вращение против часовой стрелки и т.д. (вращение «по часовой стрелке» показано на нижнем графике восходящей линией, частичное вращение «против часовой стрелки» показано на нижнем графике нисходящей линией, «подача назад» без вращения показана горизонтальными линиями вверху и «подача вперед» без вращения показана горизонтальными линиями внизу);FIG. 19 shows interconnected graphs showing, in order to increase the depth of drilling, partial clockwise rotation for cutting rock, pressure drop on the bit, partial counterclockwise rotation, etc. (“clockwise” rotation is shown in the lower graph by the ascending line, partial counterclockwise rotation is shown in the lower graph by the descending line, “reverse feed” without rotation is shown by horizontal lines at the top and forward feed without rotation is shown by horizontal lines at the bottom) ;

фиг. 20 показывает ограниченное вращение от 10 до 12 ч, показанное на графиках на фиг. 19;FIG. 20 shows the limited rotation from 10 to 12 hours shown in the graphs of FIG. nineteen;

фиг. 21 показывает схему подачи давления по трубопроводам, работающим под давлением, на надувные емкости устройства, показанного на фиг. 1, такие трубопроводы, работающие под давлением, предоставляют возможность варьирования с помощью надувания и сдувания, чтобы влиять на результат во время частичного реверсивного вращения и перед ним (в режиме наведения) буровой установкой исходя из условий, показанных на фиг. 4;FIG. 21 shows a scheme for supplying pressure through pressure pipelines to inflatable tanks of the device shown in FIG. 1, such pressure pipelines provide the option of varying by inflation and deflation to influence the result during partial reverse rotation and in front of it (in the guidance mode) of the drilling rig, based on the conditions shown in FIG. four;

фиг. 22 показывает предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором две пластины, соединенные стержнями, работают на пластине передачи осевого усилия, когда соединительные стержни не допускают совмещения лицевой и обратной пластин;FIG. 22 shows a preferred embodiment of the invention in which two plates connected by rods operate on an axial force transmission plate when the connecting rods prevent the front and back plates from aligning;

фиг. 23 показывает гидравлическую схему гидропривода, челночного устройства и бурильной колонны и пневматическую схему контура надувания/сдувания воздушных оболочек, например, для показанных на фиг. 1 и 4.FIG. 23 shows a hydraulic circuit of a hydraulic actuator, a shuttle device and a drill string, and a pneumatic circuit of an inflation / deflation circuit of air shells, for example, for those shown in FIG. 1 and 4.

Все вышеупомянутые описания изобретений к патентам включены в настоящее описание путемAll of the above patent disclosures are incorporated herein by

- 9 012662 ссылки, и это относится к публикации №0 2004/009298.- 9 012662 references, and this applies to publication number 0 2004/009298.

Настоящее изобретение в его предпочтительной форме относится к свободно подвешенной вибрационной головке и ее приводу (включая в себя любые муфты сцепления и другие механизмы) и включающим в себя любые устройства управления, предоставляющие возможность вращения на 360° и более для бурения и для целей наклонно-направленного бурения, по арке в направлении бурения менее чем 360° и при подаче назад по арке в другом направлении (т.е. номинально по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно).The present invention in its preferred form relates to a freely suspended vibration head and its drive (including any clutch and other mechanisms) and includes any control devices that allow 360 ° rotation or more for drilling and for directional purposes. drilling, along the arch in the direction of drilling less than 360 ° and when feeding back along the arch in another direction (i.e. nominally clockwise and counterclockwise, respectively).

В предпочтительном варианте настоящего изобретения несущая конструкция содержит поддерживаемую прижимную пластину, с каждой стороны которой установлены (предпочтительно с помощью соединительных стержней и т.п.) другие пластины, условно «передняя» и «задняя» или «нижняя» и «верхняя». Между этими пластинами и прижимной пластиной должно быть податливое взаимодействие (предпочтительно сверху и снизу).In a preferred embodiment of the present invention, the supporting structure contains a supported pressure plate, on each side of which there are installed (preferably with the help of connecting rods, etc.) other plates, conventionally “front” and “rear” or “lower” and “upper”. Between these plates and the pressure plate there should be a compliant interaction (preferably from above and below).

Следует понимать, что при выполнении верхних и нижних пластин, и подвески, и свободной подвески для целей бурения и наклонно-направленного бурения расположение вибрационной головки часто может быть иным, чем близким к вертикальному, например горизонтальное расположение вибрационной головки на ее несущей конструкции также предполагается в объеме настоящего изобретения, и поэтому термины свободно висящий, нижний, верхний и т.п. должны принимать надлежащее значение, когда используется устройство с таким расположением. При таком горизонтальном использовании предпочтительны направляющие, например соединительные болты и т.п., описанные в этом документе, выполненные исходя из важности обеспечения большей надежности, чтобы податливые средства оставались на месте для защиты несущей конструкции от вибраций, в основном от вибраций челночного устройства.It should be understood that when performing the upper and lower plates, and suspension, and free suspension for drilling and directional drilling, the arrangement of the vibrating head can often be other than close to vertical, for example, the horizontal arrangement of the vibrating head on its supporting structure is also assumed the scope of the present invention, and therefore the terms free hanging, lower, upper, etc. should take proper value when using a device with that location. With such horizontal use, guides such as connecting bolts and the like described in this document are preferable, based on the importance of ensuring greater reliability so that the pliable means remain in place to protect the supporting structure from vibrations, mainly from the vibrations of the shuttle.

Предпочтительно, чтобы между пластинами распылялось податливое средство или средство, обеспечивающее податливое взаимодействие.Preferably, between the plates spraying means or means providing a flexible interaction is sprayed.

Упоминаемые в этом документе «воздушные или с текучей средой (газовые) оболочки» включают в себя любые замкнутые структуры или содержащие газ формы с возможностью применения, способные реагировать на заполнение текучей средой и выпуск текучей среды под управляющим воздействием или способные реагировать надлежащим образом, претерпевая надлежащие изменения при соответствующих обстоятельствах, без перемещения текучей среды внутрь или наружу.“Air or fluid (gas) envelopes” referred to in this document include any closed structures or gas-containing forms that can be used, capable of responding to fluid filling and release of the fluid under control, or undergoing appropriate changes under appropriate circumstances, without moving the fluid in or out.

Такая емкость может быть образована из любого подходящего натурального или синтетического материала типа резины. Также может использоваться любой тканый или нетканый гибкий материал (вне зависимости от того, эластичный или нет) и, если необходимо, с пропиткой резиной с надлежащим покрытием или без него. Подходящие тканые материалы включают в себя синтетические волокна, такие как тефлоновые, стеклянные, нейлоновые и подобные.Such a container may be formed from any suitable natural or synthetic rubber type material. It can also use any woven or non-woven flexible material (regardless of whether it is elastic or not) and, if necessary, with rubber impregnation with proper coating or without it. Suitable woven materials include synthetic fibers such as teflon, glass, nylon and the like.

Также могут использоваться другие материалы.Other materials may also be used.

На фиг. 1 показана основная группа оболочек 4 с текучей средой (газовых), действующих совместно между частью 11 вибрационного устройства («вибрационная головка» с челночным устройством, с выходом вибрационной мощности с его корпуса) и закрепленной или маневроспособной компоновки 6 рамы бурильной головки. Эта компоновка создает возможность для бурильной колонны 7 «плавать» в стволе скважины в процессе операций бурения, вне зависимости от веса бурильной колонны, поскольку может, если необходимо, регулироваться с помощью воздушных клапанов для обеспечения равного давления на фиксатор бурильной колонны, удерживаемый между показанными воздушными оболочками 4.FIG. 1 shows the main group of shells 4 with a fluid medium (gas) acting together between the vibrating device part 11 (“vibrating head” with the shuttle device, vibrating power output from its body) and the fixed or maneuverable layout 6 of the boring head frame. This arrangement makes it possible for the drill string 7 to “float” in the wellbore during drilling operations, regardless of the weight of the drill string, since it can, if necessary, be adjusted by means of air valves to ensure equal pressure on the drill string fixator held between shells 4.

Эта компоновка также обеспечивает изолирование перемещающейся массы бурильной колонны 7 и компоновки челночного устройства от конструкции буровой установки или несущей конструкции/рамы 6.This arrangement also provides for isolating the moving mass of the drill string 7 and the arrangement of the bobbin from the structure of the drilling rig or the supporting structure / frame 6.

Эти две функции предпочтительны и могут доказать, что являются критичными при работе головки.These two functions are preferred and can prove that they are critical when the head is working.

Перемещающаяся масса (челночное устройство) 5 может иметь воздушные оболочки или податливое средство у каждого конца внутри концевых пластин. Концевая пластина 12 обеспечивает передачу выходной мощности на бурильную колонну. Воздушные оболочки 8 используются для установки челночного устройства в положение по центру его рабочего возвратно-поступательного перемещения. Это предпочтительно и может доказать, что является критичным, когда челночное устройство могло бы касаться дна концевых пластин 12 и 13 (позиции 11) в процессе работы. Давление в этих воздушных оболочках 8 может варьироваться симметрично или асимметрично для изменения операционных параметров челночного устройства, т.е. для ограничения или увеличения перемещения челночного устройства. Эта компоновка предоставляет возможность компоновке челночного устройства быть полностью подвешенной, когда она прикреплена к бурильной колонне.The moving mass (shuttle device) 5 may have air shells or pliable means at each end within the end plates. End plate 12 provides the transmission of output power to the drill string. Air shells 8 are used to install the Shuttle device in the position in the center of its working reciprocating movement. This is preferable and can prove that it is critical when the shuttle device could touch the bottom of the end plates 12 and 13 (position 11) during operation. The pressure in these air shells 8 can vary symmetrically or asymmetrically to change the operating parameters of the shuttle device, i.e. to limit or increase the movement of the shuttle. This arrangement allows the arrangement of the shuttle to be fully suspended when attached to a drill string.

Вращающийся несущий узел обеспечивает возможность вращения бурильной колонне 7. Над этим узлом устройство отбора вибрационной мощности не вращается, т.е. закреплено или независимо от вращения бурильной колонны, но вибрирует. Передача вращения предпочтительно обеспечивается узлом 2 с широким зубчатым приводным ремнем, приводимого в действие закрепленным электродвигателем 1. Расстояние между приводами таково, что перемещение бурильной колонны и вибрация рассеиваются ременным приводом и поэтому не передаются на конструкцию буровой установки. Ременный привод также не отказывает под действием вибрации.The rotating bearing unit allows the drill string to rotate 7. Above this node, the vibration power take-off device does not rotate, i.e. fixed or independent of the rotation of the drill string, but vibrates. The transmission of rotation is preferably provided by unit 2 with a wide toothed belt driven by a fixed electric motor 1. The distance between the drives is such that the movement of the drill string and the vibration are dissipated by a belt drive and therefore are not transmitted to the rig structure. Belt drive also does not fail under the action of vibration.

- 10 012662- 10 012662

Фиг. 1-4 показывают упорную пластину 10, расположенную в варианте, показанном на фиг. 1, 2 и 4 между пластинами 14.FIG. 1 to 4 show an abutment plate 10 disposed in the embodiment shown in FIG. 1, 2 and 4 between the plates 14.

Для того чтобы каждая газовая оболочка 4 устанавливалась, как показано на фиг. 1, и была способна воспринимать перемещения под вибрационным воздействием вверх (как показано на фиг. 4) или вниз в обратной ситуации, с изменениями, показанными на фиг. 4 в сравнении с показанными на фиг. 1. При необходимости, такие перемещения могут наводиться надлежащим надуванием и сдуванием оболочек 4, как будет описано в этом документе ниже.In order for each gas jacket 4 to be installed as shown in FIG. 1, and was able to perceive movements under the vibration effect upwards (as shown in FIG. 4) or downward in the reverse situation, with the changes shown in FIG. 4 in comparison with those shown in FIG. 1. If necessary, such movements can be induced by properly inflating and deflating the shells 4, as will be described in this document below.

Фиг. 2 показывает вариант, в котором магниты 15 расположены внутри или снаружи оболочек 4 так, чтобы создавать эффект отталкивания одного от другого, т. е. от магнитов, совмещенных на одной из пластин 14 относительно упорной пластины 10, тем самым не допуская контакта. Это является системой самих воздушных оболочек. Создание комбинации магнитного взаимодействия и взаимодействия воздушных оболочек обеспечивает возможность вибрационного перемещения с помощью надлежащего средства или вызывает смещение вверх или вниз без контакта с магнитом 15.FIG. 2 shows an embodiment in which the magnets 15 are located inside or outside the shells 4 so as to create a repulsive effect from one another, i.e. from the magnets aligned on one of the plates 14 relative to the anvil plate 10, thereby preventing contact. This is a system of air shells themselves. Creating a combination of magnetic interaction and interaction of air shells provides the possibility of vibratory movement using appropriate means or causes a shift up or down without contact with the magnet 15.

Челночное устройство предназначено для передачи энергии на примыкающие детали при возвратно-поступательном перемещении. Такая передача энергии может достигаться, например, нагнетанием масла между челночным устройством и примыкающими деталями в надлежащее время, чтобы заставить челночное устройство перемещаться возвратно-поступательно, тем самым заставляя бурильную колонну линейно перемещаться параллельно перемещению челночного устройства, тем самым передавая энергию вниз по бурильной колонне на буровое долото, самым эффективным способом. Также для авторов предпочтительным является использование магнитного взаимодействия, раскрытого ниже.The shuttle device is designed to transfer energy to adjacent parts during reciprocating movement. Such energy transfer can be achieved, for example, by injecting oil between the shuttle and the adjacent parts at the proper time to cause the shuttle to move reciprocally, thereby causing the drill string to move linearly parallel to the movement of the shuttle, thereby transferring energy down the drill string to drill bit in the most efficient way. Also for authors it is preferable to use magnetic interaction, disclosed below.

Масса челночного устройства является ключевым фактором передачи энергии на примыкающие детали. Изменение направления перемещения передает энергию на примыкающие детали. Чем больше масса челночного устройства, тем больше энергия, требуемая для достижения изменения направления, напрямую связываемая с требуемой мощностью в лошадиных силах. Соотношение между массой челночного устройства и общей массой бурильной колонны, которой передается вибрация, должно надлежащим образом рассчитываться и подбираться.The mass of the shuttle device is a key factor in energy transfer to adjacent parts. Changing the direction of movement transfers energy to adjacent parts. The greater the mass of the shuttle device, the greater the energy required to achieve a change in direction, directly related to the required horsepower. The ratio between the mass of the shuttle and the total mass of the drill string to which the vibration is transmitted must be properly calculated and matched.

Действие челночного устройства (челночное устройство является независимым от отбора вибрационной мощности) имеет преимущество в том, что вибрационная головка не останавливается в ситуации застопоривания или связывания бурильной колонны в стволе скважины. Челночное устройство может подавать полную мощность на бурильную колонну или прикрепленные к ней элементы.The action of the shuttle device (the shuttle device is independent of the selection of vibration power) has the advantage that the vibration head does not stop in a situation of stalling or binding of the drill string in the wellbore. The shuttle device can supply full power to the drill string or attached elements.

Фиг. 5 и 6 аналогичны фиг. 11 и 10, соответственно, публикации ШО 2005/087393. На них показано челночное устройство 17, способное к возвратно-поступательному перемещению на валу 18 (предпочтительно оснащенном узлами несения нагрузки на каждом конце). Челночное перемещение, как описано в упомянутом ранее описании изобретения, происходит, соответственно, с введением в камеры 19 и 20 и удалением из них текучей среды, которая действует на закрепленные поршни 21 и 22 соответственно. Вращающиеся клапанные устройства 23 и 24 выполнены с возможностью обеспечения входа и выхода текучей среды, соответственно, из камер 19 или 20, тем самым обеспечивая выход вибрационной мощности, например, через закрепленный поршень 21, а не вал 18, если вал скреплен с челночным устройством 19. Если вал не скреплен с челночным устройством 19, на него подается мощность от этого вала независимо от того, имеет ли он вращение или просто уплотнен в закрепленных поршнях.FIG. 5 and 6 are similar to FIG. 11 and 10, respectively, the publication SHO 2005/087393. They show a shuttle device 17 capable of reciprocating movement on a shaft 18 (preferably equipped with load bearing units at each end). Shuttle movement, as described in the aforementioned description of the invention, occurs, respectively, with the introduction of fluid into the chambers 19 and 20, which acts on the fixed pistons 21 and 22, respectively. Rotating valve devices 23 and 24 are arranged to provide input and output of fluid, respectively, from chambers 19 or 20, thereby providing an output of vibratory power, for example, through a fixed piston 21, and not a shaft 18, if the shaft is attached to the shuttle 19 If the shaft is not fastened to the shuttle device 19, power is supplied to it from this shaft, regardless of whether it has a rotation or is simply sealed in fixed pistons.

Надлежащие пневматические устройства управления, проходящие на вибрационную головку и от нее, которые показаны на фиг. 5 и 6, подробно описываются в описании изобретения к патенту, на который имеется ссылка.Proper pneumatic control devices extending to and away from the vibrating head, which are shown in FIG. 5 and 6 are described in detail in the description of the invention to the patent referred to.

Для головки с магнитным взаимодействием, такой как в публикации ШО 2006/065155, на фиг. 7А показана схема вращения челночного устройства по часовой стрелке между закрепленными комплементарными деталями, где «В» и «А» указывают ситуацию отталкивания и притяжения, соответственно, между комплементарной деталью и челночным устройством и между челночным устройством и другой комплементарной деталью такую, что создается результирующее осевое усилие для возвратнопоступательного перемещения в направлении, указанном стрелками. На фиг. 7В показано устройство, показанное на фиг. 3, в момент времени, более поздний, когда действуют обратные силы притяжения «А» и отталкивания «В» между парами закрепленных комплементарных деталей и челночного устройства, причем челночное устройство совершает возвратно-поступательное перемещение в направлении, указанном стрелками.For a magnetic interaction head, such as in publication SHO 2006/065155, in FIG. 7A shows a clockwise rotation of the shuttle device between fixed complementary parts, where “B” and “A” indicate a situation of repulsion and attraction, respectively, between the complementary part and the shuttle device and between the shuttle device and another complementary part such that a resultant axial part is created force for reciprocating movement in the direction indicated by the arrows. FIG. 7B shows the device shown in FIG. 3, at a later time, when the reverse forces of attraction “A” and repulsion “B” between pairs of fixed complementary parts and the shuttle device act, with the shuttle device reciprocating in the direction indicated by the arrows.

На фиг. 7 А и 7В показан эффект от соотнесения областей различной полярности постоянных или других магнитов. Зигзагообразная стрелка показывает отбор мощности с первой комплементарной структуры. Показанное устройство содержит вторую комплементарную структуру, показанную не в фазе, если принимать во внимание полюсы «плюс» и «минус». Предпочтительно челночное устройство имеет одноименные полюсы на каждом конце, так что в условии, показанном на фиг. 3, имеется результирующее осевое усилие, возникающее от совмещения полюсов «плюс» и «плюс» между челночным устройством и первой комплементарной структурой, в то время как имеется сила притяжения «А» «плюса» и «минуса» между челночным устройством и второй комплементарной структурой. Через короткий промежуток времени возникает противоположная ситуация, как показано на фиг. 7В, и именно эта быстFIG. 7 A and 7B show the effect of correlating regions of different polarities of permanent or other magnets. A zig-zag arrow shows a power take-off from the first complementary structure. The device shown contains a second complementary structure, shown out of phase, if we take into account the plus and minus poles. Preferably, the shuttle device has poles of the same name at each end, so that in the condition shown in FIG. 3, there is a resultant axial force arising from the combination of the plus and plus poles between the shuttle device and the first complementary structure, while there is a positive force A and plus and minus between the shuttle device and the second complementary structure . After a short time, the opposite situation arises, as shown in FIG. 7B, and it is this fast

- 11 012662 рая смена «Я» на «А» и «А» на «Я» приводит к реверсу направления перемещения челночного устройства при его вращении.- 11 012662 Paradise, the change of “I” to “A” and “A” to “I” leads to the reverse of the direction of movement of the shuttle device during its rotation.

В некоторых вариантах настоящего изобретения показанная ситуация несовпадения по фазе в 180° для комплементарных структур может варьироваться.In some embodiments of the present invention, the situation shown in a phase mismatch of 180 ° for complementary structures may vary.

Отбор вибрационной мощности предпочтительно является таким, какой показан на фиг. 7 А и 7В, через первую комплементарную структуру.The selection of vibration power is preferably as shown in FIG. 7 A and 7B, through the first complementary structure.

Челночное устройство предпочтительно возвратно-поступательно перемещается магнитным средством. Концы челночного устройства имеют электромагниты или (предпочтительно) магниты из редкоземельных металлов, установленные таким образом, что, когда челночное устройство вращается, оно должно пульсировать под воздействием примыкающих деталей, также магниты, установленные таким образом, что заставляют челночное устройство перемещаться возвратно-поступательно.The shuttle device is preferably reciprocated by a magnetic means. The ends of the shuttle device have electromagnets or (preferably) magnets made of rare earth metals, installed in such a way that, when the shuttle device rotates, it should pulsate under the influence of adjacent parts, also magnets installed in such a way that cause the shuttle device to move reciprocatingly.

Могут применяться комбинации описанных выше приводов и/или другие приводы.Combinations of the drives described above and / or other drives may be used.

Все варианты, приведенные выше, имеют следующие общие черты.All the options above have the following common features.

Предпочтительно челночному устройству физически не соприкасаться с соседними деталями, поскольку этим можно повредить магниты и звенья бурильной колонны вместе с присоединенным скважинным оборудованием.It is preferable that the shuttle device does not physically come into contact with adjacent parts, since this can damage the magnets and the links of the drill string together with the attached downhole equipment.

Перемещение челночного устройства никогда не зависит от бурильной колонны и прикрепленного оборудования, которое свободно для перемещения относительно перемещения челночного устройства.The movement of the shuttle is never dependent on the drill string and the attached equipment, which is free to move relative to the movement of the shuttle.

Действие челночного устройства осуществляет привод на колонну при перемещении движения в обоих направлениях, т. е. в скважину и из скважины, чтобы предоставить возможность буровому долоту вращаться с очень малым сопротивлением на твердосплавных резцах. Это действие предоставляет возможность проработки ствола при обратном перемещении.The action of the shuttle device drives the string when moving in both directions, i.e., into the well and out of the well, to allow the drill bit to rotate with very little resistance on the carbide tools. This action provides the opportunity to study the trunk in the reverse movement.

Предпочтительным является применение постоянных магнитов, особенно магнитов из редкоземельных металлов с высокой магнитной индукцией, например неодимовых магнитов, таких как из ΝάΕοΒ. который может быть стабильным при 180°С и самариево-кобальтовых магнитов (8тСо), которые могут применяться при температуре до 400°С.It is preferable to use permanent magnets, especially rare earth metal magnets with high magnetic induction, such as neodymium magnets, such as from ΝάΕοΝάΕ. which can be stable at 180 ° С and samarium-cobalt magnets (8тСо), which can be used at temperatures up to 400 ° С.

Могут использоваться другие виды магнитов, включающие в себя магниты, которые будут разработаны в будущем. При этом электромагниты нежелательны вследствие размеров и необходимости обеспечения адекватного подведения электроэнергии в конструкции, которая вибрирует и подвергается воздействию агрессивных сред.Other types of magnets may be used, including magnets to be developed in the future. In this case, electromagnets are undesirable due to the size and the need to ensure adequate supply of electricity in a structure that vibrates and is exposed to corrosive media.

Предусматривается, что скорость вращения челночного устройства может значительно варьироваться. Например, такая скорость вращения может быть 1600 об/мин, что достаточно для магнитов, которые показаны, для создания достаточных ходов челночного устройства вперед и назад, для создания достаточной вибрационной мощности на выходе. Обычный диапазон может быть 1000-2000 об/мин, но также выше и ниже; 2000 об/мин эквивалентны примерно 130 Гц.It is envisaged that the speed of rotation of the shuttle device can vary considerably. For example, such a rotational speed can be 1600 rpm, which is enough for the magnets, which are shown, to create sufficient strokes of the shuttle device back and forth, to create sufficient vibration power at the output. The normal range may be 1000-2000 rpm, but also higher and lower; 2000 rpm are equivalent to about 130 Hz.

На фиг. 8 показана бурильная головка согласно нашему изобретению \¥О 2006/065155, подвешенная так, чтобы свободно нести вибрационную головку согласно настоящему изобретению, само вибрационное устройство показано частично в разрезе. Полное содержание описания изобретения включено путем ссылки.FIG. 8 shows a drilling head according to our invention \ ¥ O 2006/065155, suspended so as to freely carry the vibration head according to the present invention, the vibration device itself is shown partially in section. The full content of the description of the invention is incorporated by reference.

В устройстве, показанном на фиг. 8, например, если челночное устройство имеет длину 1,5, его амплитуда колебаний может быть 0,1-15 мм (в зависимости от скорости вращения челночного устройства, массы челночного устройства, магнитной решетки, силы магнитов, геометрии и просветов).In the device shown in FIG. 8, for example, if the shuttle device has a length of 1.5, its oscillation amplitude may be 0.1-15 mm (depending on the speed of rotation of the shuttle device, the mass of the shuttle device, the magnetic lattice, the magnet strength, geometry, and gaps).

Предпочтительная циклическая частота 20-200 циклов/с предполагается для установившегося режима. Частота 200 циклов/с может легко генерироваться использованием 4/8 магнитных взаимодействий при частоте вращения челночного устройства около 3000 об/мин.Preferred cyclic frequency of 20-200 cycles / s is assumed for steady state. A frequency of 200 cycles / s can easily be generated using 4/8 magnetic interactions at a rotational speed of the shuttle device at about 3000 rpm.

Концевые пластины и соединительные стержни связывают между собой примыкающие детали и передают энергию возвратно-поступательного перемещения на бурильную колонну.End plates and connecting rods interconnect adjacent parts and transfer the energy of reciprocating movement to the drill string.

На фиг. 8 показана компоновка конструкции бурильной головки с основной группой воздушных или с текучей средой (газовых) оболочек, совместно действующих между частью вибрационного устройства, закрепленной или подвижной, предпочтительно свободно подвешенной на раме компоновки бурильной головки. Эта компоновка предоставляет бурильной колонне 25 возможность плавающей подвески в стволе скважины вне зависимости от веса бурильной колонны, поскольку это возможно регулировать воздушными клапанами (не показаны) для создания эквивалентного давления на крепление бурильной колонны, расположенное между воздушными оболочками, или может быть предоставлена сама себе. Эта компоновка также создает изоляцию между перемещающейся массой бурильной колонны 25 и компоновкой 26 челночного устройства и конструкцией или несущей конструкцией/рамой 27 буровой установки.FIG. 8 shows the layout design of the drill head with the main group of air or fluid (gas) shells, working together between the part of the vibrating device, fixed or movable, preferably freely suspended on the frame layout of the drill head. This arrangement allows the drill string 25 to float in the wellbore, regardless of the weight of the drill string, since it is possible to adjust it with air valves (not shown) to create equivalent pressure on the drill string attachment between air shells or it can be left to itself. This arrangement also creates isolation between the moving mass of the drill string 25 and the bobbin arrangement 26 and the structure or supporting structure / frame 27 of the drilling rig.

Эти две функции предпочтительны и могут доказывать свою важность для работы головки. Это также предоставляет преимущества для наклонно-направленного бурения, как будет рассмотрено более подробно ниже.These two functions are preferred and can prove their importance for the operation of the head. It also provides benefits for directional drilling, as will be discussed in more detail below.

- 12 012662- 12 012662

Концевые пластины 28 и 29 взаимодействуют с челночным устройством. Концевая пластина 28 обеспечивает передачу мощности на бурильную колонну через вал 30 и его продолжение 31. Вращающийся несущий узел 32 обеспечивает возможность вращения бурильной колонны. Над узлом 32 устройство отбора выходной вибрационной мощности является независимым от вращения бурильной трубы, т.е. не требует вращения. Предпочтительно передача вращения на шпиндель бурильной трубы осуществляется посредством компоновки 33 широкого зубчатого ремня с приводом от закрепленного электродвигателя 34. Расстояние от электродвигателя 34 такое, что перемещение бурильной колонны и связанная с ней вибрация рассеивается ременным приводом 33 и поэтому не передается от бурильной конструкции к электродвигателю 34. Ременный привод также не должен отказывать вследствие вибрации.End plates 28 and 29 interact with the shuttle. End plate 28 provides power transfer to the drill string through the shaft 30 and its continuation 31. The rotating carrier unit 32 provides the ability to rotate the drill string. Above the node 32, the output vibration power take-off device is independent of the rotation of the drill pipe, i.e. does not require rotation. Preferably, the rotation is transmitted to the drill pipe spindle by means of a wide toothed belt arrangement 33 driven by a fixed electric motor 34. The distance from the electric motor 34 is such that the movement of the drill string and the associated vibration is dissipated by a belt drive 33 and therefore not transmitted from the boring structure to the electric motor 34 The belt drive should also not fail due to vibration.

Челночное устройство 25 также несет (как показано на фиг. 7А и 7В) группы магнитов 36 и 37 для взаимодействия, как описано выше с группами магнитов 38 и 39 соответственно.The shuttle device 25 also carries (as shown in FIGS. 7A and 7B) groups of magnets 36 and 37 for interaction, as described above with groups of magnets 38 and 39, respectively.

Предпочтительно приведение челночного устройства во вращение электрическим, пневматическим или гидравлическим двигателем 40 с помощью гибкого привода, например приводных ремней 41. Предпочтительно используется несколько приводных ремней. Такие ремни 41 предпочтительно могут выдерживать требуемые амплитуды колебаний.It is preferable to bring the shuttle device to rotation by an electric, pneumatic or hydraulic motor 40 using a flexible drive, for example driving belts 41. Preferably, several driving belts are used. Such belts 41 can preferably withstand the required vibration amplitudes.

При других вариантах привода челночное устройство может приводиться во вращение от лопаток турбины, по которым ударяет текучая среда (например, воздух, вода или подобные). Также существуют и могут использоваться другие варианты привода, например привод на осевое удлинение челночного устройства (не обязательно внешняя трансмиссия).In other drive options, the shuttle device may be rotated from turbine blades that are hit by a fluid (for example, air, water, or the like). Other variants of the drive also exist and can be used, for example, a drive for axial extension of the bobbin (not necessarily an external transmission).

Что касается вибрационного устройства, то челночное устройство несет концевые пластины 42 и 43 (например, закрепленные болтами надлежащим образом к челночному устройству или выступающие и прикрепляющиеся радиально к краям челночного устройства), каждая из которых прижимает к челночному устройству группы магнитов 36 и 37 для взаимодействия (как показано на фиг. 7А и 7В) с группами магнитов 38 и 39 пластин 28 и 29.As for the vibration device, the shuttle device carries end plates 42 and 43 (for example, bolted properly to the shuttle device or protruding and attached radially to the edges of the shuttle device), each of which presses groups of magnets 36 and 37 to interact ( as shown in Fig. 7A and 7B) with groups of magnets 38 and 39 of the plates 28 and 29.

По меньшей мере, на челночном устройстве каждый из магнитов может быть выполнен с возможностью захвата удерживающими пластинами 42 и 43 и прижатия к основному корпусу челночного устройства. Тоже может использоваться, если необходимо, для пластин 28 и 29 и их групп магнитов 38 и 39.At least on the shuttle device, each of the magnets may be configured to be gripped by holding plates 42 and 43 and pressed against the main body of the shuttle device. It can also be used, if necessary, for plates 28 and 29 and their groups of magnets 38 and 39.

Основной корпус челночного устройства предпочтительно облицовывается постоянными магнитами 44 первого полюса, которые обеспечивают магнитную левитацию относительно магнитной облицовки 45 второго полюса на валу.The main body of the shuttle device is preferably lined with permanent magnets 44 of the first pole, which provide magnetic levitation relative to the magnetic facing 45 of the second pole on the shaft.

Хотя предпочтительно магниты являются открытыми на концах каждого челночного устройства, в некоторых случаях может быть выполнено защитное покрытие при условии, что оно не влияет на эффективность магнитного взаимодействия. Аналогично для соответствующих неподвижных магнитов концевых пластин. Они могут удерживаться на челночном устройстве аналогично или может быть достаточной простая адгезия.Although preferably the magnets are open at the ends of each shuttle device, in some cases a protective coating can be provided, provided that it does not affect the effectiveness of the magnetic interaction. Similarly for the corresponding fixed magnets of the end plates. They can be held on the shuttle device in the same way or simple adhesion can be sufficient.

Предусматривается возможность поворота каждой из концевых пластин (например, на 45°) так, что когда необходимо, челночное устройство можно держать в стабильном состоянии между концевыми пластинами вне зависимости от того, вращается оно или нет.It is possible to rotate each of the end plates (for example, by 45 °) so that when necessary, the shuttle device can be kept in a stable state between the end plates, regardless of whether it rotates or not.

Магнитная опора челночного устройства на направляющей оси предпочтительна, но могут обеспечиваться и другие альтернативные формы воздушной или другой опоры. Это выполняется, чтобы избежать ненужного увеличения нагрева, который может ослабить действие постоянных магнитов.Magnetic support of the shuttle device on the guide axis is preferred, but other alternative forms of air or other support may be provided. This is done to avoid an unnecessary increase in heat, which can weaken the effect of permanent magnets.

Целесообразен канал 46 текучей среды, проходящей через устройство в бурильную колонну, таким образом обеспечивая возможность промывки, а также функцию охлаждения. Текучей средой может быть воздух, жидкость (например, вода), смазывающая текучая среда (например, суспензия), обычно используемая в бурении.Suitable channel 46 of the fluid passing through the device into the drill string, thus providing the possibility of flushing, as well as the function of cooling. The fluid can be air, liquid (eg, water), lubricating fluid (eg, slurry), commonly used in drilling.

На фиг. 9 показано долото для наклонно-направленного бурения с возможностью прикрепления к концу бурильной колонны, при вращении которого на угол более 360° получается бурение по прямой, а при вращении на угол менее 360° получается наклонно-направленное бурение, зависящее от асимметрии, создаваемой его плоской гранью 47. Фиг. 10 показывает на виде сбоку асимметрию долота, показанного на фиг. 9. Фиг. 11 показывает вид со стороны рабочего конца долота с резцами.FIG. 9 shows a chisel for directional drilling with the possibility of attaching to the end of the drill string, during rotation of which at an angle of more than 360 °, drilling is obtained in a straight line, while rotation at an angle of less than 360 ° results in directional drilling, depending on the asymmetry created by its flat edge 47. FIG. 10 shows, in side view, the asymmetry of the bit shown in FIG. 9. FIG. 11 shows a view from the side of the working end of the bit with cutters.

На фиг. 12 показано долото, показанное на фиг. 9-11, с углом наклона приблизительно 12,5° грани 47 наведения в процессе работы в режиме бурения по прямой, т.е. с вращением более 360° для создания симметричного профиля 48 забоя, например, с диаметром корпуса зонда 95 мм в долоте наклоннонаправленного бурения, создающего ствол диаметром 145 мм.FIG. 12 shows the chisel shown in FIG. 9-11, with an inclination angle of approximately 12.5 ° to the face 47 of the guidance in the course of work in the drilling mode in a straight line, i.e. with a rotation of more than 360 ° to create a symmetric face profile 48, for example, with a probe body diameter of 95 mm in the inclined drill bit, creating a barrel with a diameter of 145 mm.

На фиг. 13 показан вид, аналогичный показанному на фиг. 12, но с перемещением вперед после вращения менее 360°, т.е. в режиме с наведением, когда получается некоторая асимметрия в профиле забоя скважины при прохождении долота дополнительно вперед на расстояние 8-10 мм.FIG. 13 is a view similar to that shown in FIG. 12, but moving forward after rotation less than 360 °, i.e. in the mode of guidance, when there is some asymmetry in the profile of the bottom hole with the passage of the bit further forward to a distance of 8-10 mm.

На фиг. 14 показан вид, аналогичный показанному на фиг. 13, но показывающий долото, после прохождения вперед на расстояние приблизительно 50 мм в режиме бурения с наведением.FIG. 14 is a view similar to that shown in FIG. 13, but showing the chisel, after passing forward a distance of approximately 50 mm in drilling mode with guidance.

На фиг. 15 показан вид, аналогичный показанному на фиг. 14, но показывающий долото, после прохождения вперед на расстояние приблизительно 110 мм от положения прохождения 50 мм, показанного на фиг. 14.FIG. 15 is a view similar to that shown in FIG. 14, but showing the chisel, after passing forward a distance of approximately 110 mm from the 50 mm passage position shown in FIG. 14.

- 13 012662- 13 012662

На фиг. 16 показан вид, аналогичный показанному на фиг. 15, но показывающий долото, после прохождения вперед на дополнительные 25 мм, т.е. около 135 мм в режиме бурения с наведением.FIG. 16 is a view similar to that shown in FIG. 15, but showing the chisel, after passing forward an additional 25 mm, i.e. about 135 mm in drilling mode with guidance.

На фиг. 17 показан вид, аналогичный показанному на фиг. 16, но показывающий долото, после прохождения вперед еще на дополнительные 25 мм, т.е. всего на расстояние около 160 мм в режиме бурения с наведением. Здесь показан материал 49 области 50 асимметричного профиля, который подлежит удалению при полном вращении/бурении в новом направлении на угол более 360°.FIG. 17 is a view similar to that shown in FIG. 16, but showing the chisel, after passing forward another 25 mm, i.e. just a distance of about 160 mm in drilling mode with guidance. This shows material 49 of the region 50 of the asymmetric profile, which is to be removed during full rotation / drilling in a new direction through an angle of more than 360 °.

На фиг. 18 изображен результат начала бурения с полным вращением в условиях, показанных на фиг. 17.FIG. 18 depicts the result of the start of drilling with full rotation under the conditions shown in FIG. 17

На фиг. 19 приведены графики зависимости [действий от времени (внизу) и глубины от времени (вверху)], показывающие при увеличивающейся глубине на графике бурения частичное вращение по часовой стрелке для резки породы, сброс нагрузки на долото, вращение против часовой стрелки и т. д. (вращение по часовой стрелке показано на нижнем графике восходящими линиями, частичное вращение против часовой стрелки показано нисходящими линиями, подача назад («РВ») без вращения показана горизонтальными линиями вверху, подача вперед («РР») без вращения показана горизонтальными линиями внизу).FIG. 19 shows graphs of [action versus time (bottom) and depth versus time (top)] showing, with increasing depth on the drilling graph, partial clockwise rotation for cutting the rock, load relief for the bit, counterclockwise rotation, etc. (clockwise rotation is shown in the lower graph by ascending lines, partial counterclockwise rotation is shown by descending lines, backward feed (“PB”) without rotation is shown by horizontal lines above, forward feed (“PP”) without rotation is shown ontalnymi lines below).

На фиг. 19 пары сближенных вертикальных пунктирных линий соответствуют поочередно интервалу времени в 200 мс для приложения осевого давления («РР») (т. е. для нижней горизонтальной площадки на нижнем графике) и, соответственно, интервалу времени в 200 мс для сброса осевого давления («РВ») (т.е. для верхней горизонтальной площадки на нижнем графике). Эти положения относятся попеременно к подаче вперед с нулевым вращением и подаче назад с нулевым вращением соответственно.FIG. 19 pairs of contiguous vertical dashed lines correspond alternately to a time interval of 200 ms for the application of axial pressure (“PP”) (i.e., for the lower horizontal area on the lower graph) and, accordingly, a time interval of 200 ms for the axial pressure release (“ RV ") (i.e., for the upper horizontal area on the lower graph). These positions refer alternately to the forward feed with zero rotation and the reverse feed with zero rotation, respectively.

Проходка показана на нижнем графике восходящими линиями при скорости вращения буровой штанги примерно 10 об/мин. Но только между графиком времени внизу наклонной линии, когда он находится в положении на 10 ч, показанном на фиг. 20 наверх по восходящей линии, когда он находится в положении на 2 ч, показанном на фиг. 20. Положение на 12 ч является центральной линией графика, проходящей горизонтально посредине восходящих и нисходящих линий графика.The penetration is shown in the lower graph by ascending lines at a rotational speed of the drill rod at about 10 rpm. But only between the timeline at the bottom of the sloping line when it is at the 10 o'clock position shown in FIG. 20 up along the ascending line when it is at the 2 o'clock position shown in FIG. 20. The 12 o'clock position is the central line of the chart, running horizontally in the middle of the ascending and descending lines of the chart.

В противоположность восходящим линиям нижнего графика на фиг. 19 нисходящие линии показывают вращение против часовой стрелки перед подачей вперед.In contrast to the ascending lines of the lower graph in FIG. The 19 descending lines show counterclockwise rotation before forward feed.

Необходимо понимать показанные на нижнем графике вращение проходки по часовой стрелке, показанное восходящими линиями, и вращение без проходки против часовой стрелки, показанное нисходящими линиями.It is necessary to understand the clockwise rotation shown in the lower graph, shown by the ascending lines, and counterclockwise rotation without penetrating, shown by the descending lines.

Верхний график точно соответствует по времени нижнему графику. Он показывает график, состыкованный с нижним графиком в стартовой точке для плоскости забоя (горизонтальная линия графика), и показывает последовательное перемещение долота вниз в соответствии с различными условиями, описанными для нижнего графика.The upper graph exactly corresponds in time to the lower graph. It shows a graph, docked with the lower graph at the starting point for the bottom plane (horizontal line of the graph), and shows the successive movement of the bit downwards in accordance with the various conditions described for the lower graph.

Фиг. 20 показывает ограниченные вращения от 10 до 12 ч, показанные на графике фиг. 19.FIG. 20 shows limited rotations from 10 to 12 hours shown in the graph of FIG. nineteen.

На фиг. 21 показана схема подачи давления по трубопроводам, работающим под давлением, на надувные емкости устройства, показанного на фиг. 1, такие трубопроводы, работающие под давлением, предоставляют возможность варьирования с помощью надувания и сдувания, чтобы влиять на результат во время частичного реверсивного вращения и перед ним (в режиме наведения) буровой установкой, исходя из условий, показанных на фиг. 4. Буровая установка может быть такой, какая показана, или зеркальной.FIG. 21 shows the pressure supply through the pressure pipelines to the inflatable containers of the device shown in FIG. 1, such pressure pipelines provide the option of varying by inflation and deflation to influence the result during the partial reverse rotation and in front of it (in the guidance mode) of the drilling rig, based on the conditions shown in FIG. 4. The drilling rig may be as shown or mirrored.

Важно то, что камеры, баллоны или оболочки 51 и 52 могут надуваться/сдуваться раздельно в зависимости от гидравлической и/или пневматической подачи в цилиндры 53 и 54 соответственно, чтобы поднимать/снижать давление в соответствующей оболочке (оболочках) 51/52.It is important that chambers, cylinders or shells 51 and 52 can inflate / deflate separately, depending on the hydraulic and / or pneumatic supply to the cylinders 53 and 54, respectively, in order to raise / lower the pressure in the corresponding shell (shells) 51/52.

На фиг. 22 показан предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором две пластины, соединенные стержнями, работают на пластине передачи осевого усилия, когда соединительные стержни не допускают совмещения лицевой и обратной пластин. Здесь камеры, эластичные баллоны 57, 58 или т.п., каждая, способны перемещать соединительные стержни 59 вверх и вниз через пластину 60, действуя на пластины 60 и 61 в одном случае и пластины 60 и 62 в другом случае. Закрепленная, или подвешенная, или подобно опираемая рама может быть такой или стыковаться с неподвижным креплением к пластине 60.FIG. 22 shows a preferred embodiment of the invention in which two plates connected by rods operate on an axial force transmission plate when the connecting rods do not allow the front and reverse plates to align. Here, chambers, elastic cylinders 57, 58 or the like, each, are capable of moving the connecting rods 59 up and down through the plate 60, acting on the plates 60 and 61 in one case and the plates 60 and 62 in another case. A fixed, or suspended, or similarly supported frame may be such or be joined with a fixed attachment to the plate 60.

На фиг. 23 показаны гидравлическая схема гидропривода и челночного устройства и бурильной колонны и пневматическая схема контура надувания/сдувания воздушных оболочек, например, показанных на фиг. 1 и 4.FIG. 23 shows the hydraulic circuit of the hydraulic drive and the shuttle device and the drill string, and the pneumatic circuit of the inflating / blowing loop of air shells, for example, shown in FIG. 1 and 4.

На этой фигуре показаны пластины 60, 61 и 62, соединительные стержни 59 и баллоны, оболочки и т.п.57, 58, показанные на фиг. 22, цилиндры 66 и 67, питающие, соответственно, оболочки 57 и 58, которые соответствуют цилиндрам 53 и 54, показанным на фиг. 21. Здесь цилиндрами 66 и 67 управляет клапанное устройство, принимающее на входе текучую среду (гидравлическое и/или пневматическое) и способное проводить ее к нижней стороне толкателей в цилиндрах 66 и 67, как показано, и, когда необходимо, надувать или сдувать соответствующую присоединенную газовую камеру, баллон, оболочку 57 или 59 или подобное.This figure shows plates 60, 61 and 62, connecting rods 59 and cylinders, shells, and the like, 57, 58, shown in FIG. 22, cylinders 66 and 67, feeding respectively shells 57 and 58, which correspond to cylinders 53 and 54 shown in FIG. 21. Here, cylinders 66 and 67 are controlled by a valve device that receives fluid (hydraulic and / or pneumatic) at the inlet and is able to conduct it to the underside of the pushers in cylinders 66 and 67, as shown, and, when necessary, inflate or blow away the associated gas chamber, balloon, shell 57 or 59 or the like.

- 14 012662- 14 012662

В корпусе 63 перемещается челночное устройство (не показано), как описывается выше, предпочтительно с подведением мощности с помощью ремня 65 от электрического или гидравлического двигателя 64, который придает вращение предпочтительному типу челночного устройства для создания челночного магнитного взаимодействия магнитов, расположенных на концевых пластинах.In the housing 63, a shuttle device (not shown) is moved, as described above, preferably with power applied by a belt 65 from an electric or hydraulic motor 64, which gives rotation to a preferred type of shuttle device to create a shuttle magnetic interaction of magnets located on the end plates.

Блок 69 управления управляет золотниковым механизмом 68 и золотниковым устройством 70 для приема и выпуска текучей среды, которая приводит в действие гидравлические двигатели 71 вращения, передающие необходимое вращение шпинделю 74 бурильной колонны. Эти ремни 72 и 73 с соответствующими гидравлическими моторами 71 предоставляют возможность под управлением блока 69 управления и его золотникового устройства 70 придавать, по меньшей мере, вращение более 360°, относящееся к бурению для проходки по прямой, или избирательное вращение менее 360° для вращательного бурения вперед и назад, как упоминалось выше.The control unit 69 controls the spool mechanism 68 and the spool device 70 for receiving and discharging fluid, which drives the hydraulic rotary motors 71, transmitting the required rotation to the drill string spindle 74. These belts 72 and 73 with corresponding hydraulic motors 71 allow, under the control of the control unit 69 and its spool device 70, to impart at least more than 360 ° rotation related to drilling for straight drilling, or selective rotation less than 360 ° for rotary drilling back and forth, as mentioned above.

В этом описании изобретения, где выполнены ссылки на описания изобретений к патентам, другие внешние документы и другие источники информации, это, по существу, предназначается для целей создания контекста для рассмотрения признаков изобретения. Если специально не заявлено, ссылки на такие внешние документы надлежит рассматривать как согласование того, что такие документы или источники информации, в любой юрисдикции являются существующим уровнем техники или формируют обычное общее знание в уровне техники.In this specification, where references to patent inventions, other external documents, and other sources of information are made, it is essentially intended for the purpose of creating a context for considering the features of the invention. Unless specifically stated, references to such external documents should be considered as agreeing that such documents or sources of information, in any jurisdiction, are the existing level of technology or form the usual general knowledge of the level of technology.

Claims

CLAIM

1. A vibration device comprising a support structure, a vibration head capable of selectively acting to create an output vibration power, and a unit for receiving the output vibration power directly or not directly from the vibration head, while the vibration head and the node for directly or not directly connected to it receiving the output vibration power installed in a floating way on the supporting structure.

2. Vibrating device according to claim 1, in which the floating unit is based on at least one compliant gas container located between the supporting structure and the vibrating head.

3. Vibrating device according to claim 1 or 2, which contains at least one compliant gas tank located between the supporting structure and the vibrating head to resist movement in a first direction parallel to the output vibration power from the vibrating head, and at least one compliant a gas tank located between the supporting structure and the vibration head to resist movement in a second direction opposite to the first direction.

4. The vibration device according to one of claims 1 to 3, in which the vibration head includes a shuttle device and the output vibration power is not taken directly from the shuttle device.

5. The vibration device of claim 4, wherein the shuttle device operates through a fluid to supply the output vibration power to the node for receiving the output power.

6. Vibrating device according to claim 4 or 5, in which the shuttle device is capable of reciprocating movement on the axis of the shuttle device relative to at least one complementary structure of the vibrating head, which has a vibration power output, and has a drive for rotating the shuttle device around axis of rotation, which is the axis of the shuttle device, or an axis parallel to the axis of the shuttle device, to create a magnetic interaction, leading to reciprocating n remescheniyu bobbin.

7. Vibrating device according to any one of the preceding paragraphs, in which each gas tank is a gas envelope.

8. Vibrating device according to any one of the preceding paragraphs, in which the node for receiving the output power is the layout of the drill string.

9. Vibrating device of claim 8, which includes a drive to rotate the layout of the drill string, located at the vibrating head or adjacent to it.

10. Vibrating device of claim 8 or 9, in which the layout of the drill string is able to rotate in any direction.

11. A boring device comprising a supporting structure and a vibrating head configured to connect directly or not directly with the drill string so as to carry the drill string as a freely suspended arrangement and create axial vibration, selectively driving the drill string when connected to it, selectively a drill string connected directly or indirectly or having the ability to connect to a vibrating head to selectively create vibration in the drill string and with such a connection adapted to be selectively driven to rotate, the vibratory head and connected directly or indirectly drillstring floatingly mounted on the supporting structure.

- 15 012662

12. Drilling device according to claim 11, in which the floating unit is based on at least one compliant gas container located between the supporting structure and the vibrating head.

13. Drilling device according to claim 11 or 12, in which the drill string is attached.

14. The drilling device according to any one of claims 11-13, having a drive for rotating the drill string.

15. The boring device according to claim 14, in which said drive is located at or adjacent to the vibrating head.

16. The drilling device according to any one of claims 11 to 15, in which the floating unit is capable of transmitting axial vibration to any attached drill string, regardless of whether the drill string is under pressure or not.

17. The boring device according to any one of claims 11-16, in which the floating unit is capable of transmitting vibration to any connected drill string, regardless of the position of the drill string relative to the bottom plane.

18. Drilling device according to any one of claims 11-17, which contains at least one pliable gas tank located between the carrier and the vibrating head to resist movement in a first direction parallel to the output vibration power from the vibrating head, and at least one flexible gas container located between the supporting structure and the vibrating head to resist movement in a second direction opposite to the first direction.

19. The boring device according to any one of claims 11 to 18, in which the vibrating head includes a shuttle device and the output of vibratory power from the vibrating head to any attached drill string is not performed directly from the shuttle device.

20. The boring device according to claim 19, in which the shuttle device is capable of acting through a fluid to supply the output vibration power to the drill string.

21. A boring device according to any one of claims 18, 19, in which the shuttle device is capable of reciprocating movement on the axis of the shuttle device relative to at least one complementary structure of the vibration head, from which the vibration power is output and there is a drive for rotating the shuttle device around the axis, which is the axis of the shuttle device, or an axis parallel to the axis of the shuttle device, to create an electromagnetic interaction leading to reciprocation Yelnia movement of the shuttle.

22. A boring device according to any one of claims 11-21, in which each of the compliant gas tanks is a gas envelope.