RU2024112884A - Инструмент и способ для ослабления колебаний - Google Patents

Claims (35)

1. Ослабляющий колебания инструмент, содержащий:

наружный кожух, содержащий центральный канал кожуха;

шпиндель, расположенный в центральном канале кожуха; и

челнок, расположенный вокруг участка шпинделя и в центральном канале кожуха; причем челнок выполнен с возможностью вращения с наружным кожухом и передачи крутящего момента с наружного кожуха на шпиндель; при этом челнок выполнен с возможностью избирательного вращения относительно шпинделя и избирательного перемещения в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха для уменьшения амплитуды изменения крутящего момента, передаваемого с наружного кожуха на шпиндель.

2. Ослабляющий колебания инструмент по п.1, в котором шпиндель в осевом направлении скреплен с наружным кожухом подшипниковой секции; при этом шпиндель вращается относительно наружного кожуха.

3. Ослабляющий колебания инструмент по п.1, дополнительно содержащий поглощающий удар механизм, расположенный в центральном канале кожуха; при этом поглощающий удар механизм выполнен с возможностью уменьшения количества механической энергии, связанной с осевым перемещением челнока в центральном канале кожуха.

4. Ослабляющий колебания инструмент по п.3, в котором поглощающий удар механизм содержит текучую среду, которая может проходить через ограниченное пространство.

5. Ослабляющий колебания инструмент по п.3, в котором поглощающий удар механизм содержит текучую среду, которая может проходить через сопло или кольцевое пространство.

6. Ослабляющий колебания инструмент по п.3, в котором ослабление высокочастотных крутильных колебаний не зависит от осевой нагрузки на буровое долото бурильной колонны.

7. Ослабляющий колебания инструмент по п.1, в котором общая длина наружного кожуха остается постоянной, когда челнок перемещается в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха.

8. Ослабляющий колебания инструмент по п.7, в котором челнок выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха, когда крутящий момент, приложенный наружным кожухом, выходит за пределы заданного диапазона величины крутящего момента.

9. Ослабляющий колебания инструмент, содержащий:

наружный кожух, содержащий центральный канал кожуха;

челнок, содержащий центральный канал челнока, при этом центральный канал челнока содержит внутреннюю резьбовую секцию; при этом челнок расположен в центральном канале кожуха и выполнен с возможностью вращения с вращением наружного кожуха;

шпиндель, содержащий центральный канал шпинделя и наружную резьбовую секцию, выполненную с возможностью зацепления внутренней резьбовой секции челнока; при этом челнок выполнен с возможностью вращения шпинделя;

пружину, расположенную в центральном канале кожуха; причем пружина выполнена с возможностью отклонения челнока в положение по умолчанию; при этом челнок выполнен с возможностью избирательного вращения относительно шпинделя и избирательного перемещения в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха из положения по умолчанию в смещенное положение, благодаря сжатию пружины, когда крутящий момент, приложенный наружным кожухом, выходит за пределы заданного диапазона величины крутящего момента;

первую полость для текучей среды и вторую полость для текучей среды, окружающие челнок; при этом часть текучей среды, расположенной в первой полости вытесняется через путь с ограниченным рабочим сечением во вторую полость, когда челнок перемещается в осевом направлении из положения по умолчанию в смещенное положение; при этом общая длина наружного кожуха остается постоянной, когда челнок перемещается в осевом направлении из положения по умолчанию в смещенное положение.

10. Ослабляющий колебания инструмент по п.9, дополнительно содержащий вторую пружину, расположенную в центральном канале кожуха; при этом вторая пружина выполнена с возможностью отклонения челнока в положение по умолчанию; при этом челнок выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха из положения по умолчанию во второе смещенное положение, благодаря сжатию второй пружины, когда буровое долото, не напрямую прикрепленное ниже шпинделя, поднимают с забоя скважины в подземном пласте.

11. Ослабляющий колебания инструмент по п.10, в котором каждая пружина и вторая пружина являются винтовой пружиной, фрикционной пружиной или пружиной Бельвиля.

12. Ослабляющий колебания инструмент по п.11, в котором челнок перемещается в осевом направлении вверх по потоку в смещенное положение и сжимает пружину, когда крутящий момент, приложенный наружным кожухом, превышает заданный диапазон величины крутящего момента; и при этом челнок перемещается в осевом направлении вниз по потоку во второе смещенное положение и сжимает вторую пружину, когда сжимающая сила, приложенная челноком, становится больше сжимающей силы, требуемой для сжатия второй пружины.

13. Ослабляющий колебания инструмент по п.12, в котором челнок дополнительно содержит верхний заплечик и нижний заплечик; при этом перемещение челнока в осевом направлении вверх по потоку ограничивается взаимодействием верхнего заплечика с первым заплечиком наружного кожуха; и при этом перемещение челнока в осевом направлении вниз по потоку ограничивается взаимодействие нижнего заплечика со вторым заплечиком наружного кожуха.

14. Ослабляющий колебания инструмент по п.9, в котором челнок вращательно скреплен с наружным кожухом шлицами, линейными опорами качения или любыми другими линейным направляющими элементами.

15. Ослабляющий колебания инструмент по п.9, дополнительно содержащий шлицевую муфту, вращательно закрепленную в центральном канале кожуха, при этом шлицевая муфта содержит группу внутренних шлицов, выполненную с возможностью зацепления группы наружных шлицов на челноке для вращательного блокирования челнока с шлицевой муфтой.

16. Ослабляющий колебания инструмент по п.9, дополнительно содержащий верхнее флюидное уплотнение и нижнее флюидное уплотнение, выполненные с возможностью уплотнения первой полости для текучей среды и второй полости для текучей среды.

17. Ослабляющий колебания инструмент по п.16, в котором верхнее флюидное уплотнение или нижнее флюидное уплотнение содержит компенсирующий поршень.

18. Ослабляющий колебания инструмент по п.9, дополнительно содержащий подшипниковую секцию.

19. Способ ослабления крутильных колебаний для буровых компоновок, содержащий этапы, на которых:

а) обеспечивают ослабляющий колебания инструмент, содержащий: наружный кожух, содержащий центральный канал кожуха; шпиндель, расположенный в центральном канале кожуха; и челнок, расположенный вокруг участка шпинделя и в центральном канале кожуха; при этом челнок выполнен с возможностью вращения с наружным кожухом и передачи крутящего момента с наружного кожуха на шпиндель; при этом челнок выполнен с возможностью избирательного вращения относительно шпинделя и избирательного перемещения в осевом направлении относительно шпинделя и наружного кожуха для уменьшения амплитуды изменения крутящего момента, передаваемого с наружного кожуха на шпиндель;

b) закрепляют ослабляющий колебания инструмент в бурильной колонне; при этом наружный кожух ослабляющего колебания инструмента вращается с вращении бурильной колонны выше ослабляющего колебания инструмента; и при этом бурильная колонна ниже ослабляющего колебания инструмента вращается с вращении шпинделя ослабляющего колебания инструмента;

с) демпфируют любые пики крутящего момента от бурильной колонны и наружного кожуха, которые передаются на шпиндель и бурильную колонну ниже ослабляющего колебания инструмента, благодаря осевому перемещению челнока относительно шпинделя и наружного кожуха.

20. Способ по п.19, в котором ослабляющий колебания инструмент дополнительно содержит поглощающий удар механизм, расположенный в центральном канале кожуха; при этом поглощающий удар механизм выполнен с возможностью уменьшения количества механической энергии, связанной с осевым перемещением челнока в центральном канале кожуха; и который дополнительно содержит этапы, на которых:

d) уменьшают механическую энергию крутильных колебаний с бурового двигателя на буровое долото поглощающим удар механизмом ослабляющего колебания инструмента.

21. Способ по п.19, в котором на этапе (b) наружный кожух вращается с вращением бурового двигателя, закрепленного выше ослабляющего колебания инструмента в бурильной колонне, и буровое долото, закрепленное ниже ослабляющего колебания инструмента в бурильной колонне вращается с вращением шпинделя.

22. Способ по п.21, в котором на этапе (b) роторная управляемая система закреплена между ослабляющим колебания инструментом и буровым долотом.

23. Способ ослабления крутильных колебаний для одного или более инструментов в бурильной колонне, содержащий этап, на котором: преобразуют часть механической энергии крутильных колебаний в тепловую энергию.