RU2792052C1

RU2792052C1 - Vibration-absorbing coupling and a method for reducing high-frequency torsional vibrations in the drill string

Info

Publication number: RU2792052C1
Application number: RU2022109280A
Authority: RU
Inventors: Ханно РЕКМАН; Фолькер ПЕТЕРС; Аксель РИТТЕР; Янник П. ХАРТМАН
Original assignee: Бейкер Хьюз Оилфилд Оперейшнс Ллк
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2023-03-16

Abstract

FIELD: drilling.

SUBSTANCE: group of inventions relates to drilling, namely to a vibration-absorbing coupling and a method for reducing high-frequency torsional vibrations in a drill string. The vibration-absorbing coupling comprises the first part of the coupling comprising the outer surface and the inner surface, the second part of the coupling comprising the outer surface and the inner surface, and the vibration-absorbing part passing between the first part of the coupling and the second part of the coupling. The vibration-absorbing part comprises the first solid annular part forming the first end of the vibration-absorbing part, and the second solid annular part forming the second end of the vibration-absorbing part. The vibration-absorbing part includes a plurality of grooves extending from the first solid annular part to the second solid annular part, forming a plurality of vibration-absorbing elements, while each of the plurality of vibration-absorbing elements is disconnected from neighboring elements from the plurality of vibration-absorbing elements by means of the corresponding one of the plurality of grooves.

EFFECT: set of vibration-absorbing elements provide the possibility of rotation when the first part of the coupling is twisted relative to the second part of the coupling.

15 cl, 15 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СМЕЖНУЮ ЗАЯВКУCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет Предварительной заявки США с серийным номером 62/899,354, поданной 12 сентября 2019 г., Предварительной заявки США с серийным номером 62/899,291, поданной 12 сентября 2019 г., Предварительной заявки США с серийным номером 62/899,331, поданной в сентябре. 12, 2019 г., и предварительной заявки США с серийным номером 62/899,332, поданной 12 сентября 2019 г., полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims the priority of U.S. Provisional Application Serial No. 62/899,354 filed September 12, 2019, U.S. Provisional Application Serial No. 62/899,291 filed September 12, 2019, U.S. Provisional Application Serial No. 62/ 899,331, filed in September. 12, 2019, and U.S. Provisional Application Serial No. 62/899,332, filed September 12, 2019, the full disclosure of which is incorporated herein by reference.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Скважины бурятся вглубь земной коры для достижения многих целей, таких как секвестрация углекислого газа, поиск и разработка геотермальных источников, разведка и добыча углеводородов. Во всех случаях стволы скважин бурят так, чтобы они открывали доступ или проходили через место залегания материала (например, газа или жидкости), содержащегося в пласте (например, резервуаре), расположенном под поверхностью земли. В стволах скважин могут располагаться различные типы инструментов и устройств для выполнения различных задач и измерений.[0002] Wells are drilled deep into the earth's crust to achieve many goals, such as carbon dioxide sequestration, search and development of geothermal sources, exploration and production of hydrocarbons. In all cases, wellbores are drilled to expose or pass through a location of material (eg, gas or liquid) contained in a formation (eg, reservoir) below the earth's surface. Wellbores may contain various types of tools and devices to perform various tasks and measurements.

[0003] В процессе эксплуатации забойные компоненты могут подвергаться вибрации, которая может повлиять на эффективность их работы. Например, сильные вибрации в бурильных колоннах и компоновках низа бурильной колонны могут быть вызваны усилием резания на долоте или дисбалансом масс в скважинных инструментах, таких как гидравлические забойные двигатели. Вибрации могут принимать форму прерывистых колебаний и высокочастотных крутильных колебаний (ВЧКК). ВЧКК обычно возникают на частотах выше 50 Гц и могут быть локализованы в небольшой части бурильной колонны. Как правило, ВЧКК имеют высокие амплитуды на долоте. Воздействие таких вибраций может включать, помимо прочего, снижение скорости проходки, снижение качества измерений, а также чрезмерную усталость и износ забойных компонентов, инструментов и/или устройств. В US 4428443 описывается упругий амортизирующий инструмент для поглощения ударов и вибраций, возникающих во время бурения. Конфигурация этого инструмента допускает отклонение его частей для поглощения приложенных к нему сил и он упруго, подобно пружине, восстанавливает свою первоначальную недеформированную форму при снятии сил. Предлагаемый в US 4428443 амортизирующий инструмент обеспечивает поглощение приложенных осевых и скручивающих усилий при минимальном количестве деталей. Однако он не эффективен для демпфирования высокочастотных вибраций, которые могут оказывать отрицательное воздействие на эффективность, надежность и/или долговечность электронных и механических частей КНБК[0003] Downhole components may be subject to vibration during operation, which may affect their performance. For example, severe vibrations in drill strings and bottomhole assemblies can be caused by cutting force on bit or mass imbalance in downhole tools such as mud motors. Vibrations can take the form of intermittent vibrations and high frequency torsional vibrations (HFCC). HFCC usually occur at frequencies above 50 Hz and can be localized in a small part of the drill string. As a rule, HFCCs have high amplitudes at the bit. The effects of such vibrations may include, but are not limited to, reduced rate of penetration, reduced measurement quality, and excessive fatigue and wear of downhole components, tools, and/or devices. US 4,428,443 describes a resilient damping tool for absorbing shocks and vibrations that occur during drilling. The configuration of this tool allows the deflection of its parts to absorb the forces applied to it, and it resiliently, like a spring, restores its original undeformed shape when the forces are removed. The damping tool provided in US 4,428,443 absorbs applied axial and torsional forces with a minimum number of parts. However, it is not effective for damping high frequency vibrations that can have a negative impact on the efficiency, reliability and/or durability of electronic and mechanical parts of the BHA.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] В настоящем документе предлагается виброизолирующая муфта для снижения высокочастотных крутильных колебаний в бурильной колонне, включающая в себя первую часть муфты, включающую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, вторую часть муфты, включающую внешнюю поверхность и часть внутренней поверхности, и виброизолирующую часть, проходящую между первой частью муфты и второй частью муфты. Виброизолирующая часть включает в себя первую сплошную кольцевую часть, образующую первый конец виброизолирующей части, и вторую сплошную кольцевую часть, образующую второй конец виброизолирующей части. Виброизолирующая часть включает в себя множество пазов, проходящих от первой сплошной кольцевой части ко второй сплошной кольцевой части, образующих множество виброизолирующих элементов. Каждый из множества виброизолирующих элементов отсоединен от соседних элементов из множества виброизолирующих элементов посредством соответствующего одного из множества пазов. Множество виброизолирующих элементов обеспечивают возможность вращения при кручении первой части муфты относительно второй части муфты.[0004] Provided herein is a vibration isolation sleeve for reducing high frequency torsional vibrations in a drill string, including a first sleeve portion including an outer surface and an inner surface, a second sleeve portion including an outer surface and a portion of an inner surface, and a vibration isolation portion extending between the first clutch part and the second clutch part. The vibration isolating part includes the first solid annular part forming the first end of the vibration isolating part, and the second solid annular part forming the second end of the vibration isolating part. The vibration isolating part includes a plurality of grooves extending from the first solid annular part to the second solid annular part, forming a plurality of vibration isolating elements. Each of the plurality of anti-vibration elements is separated from neighboring elements of the plurality of vibration-isolating elements by means of a corresponding one of the plurality of grooves. Many anti-vibration elements provide the possibility of rotation during torsion of the first part of the clutch relative to the second part of the clutch.

[0005] Также в настоящем документе предлагается способ изоляции высокочастотных крутильных колебаний от одной части бурильной колонны, соединенной с другой частью бурильной колонны, посредством виброизолирующей муфты, имеющей первую часть муфты, соединенную со второй частью муфты, посредством виброизолирующей части, имеющей множество пазов, образующих множество виброизолирующих элементов. Способ включает введение крутильных колебаний в первую часть муфты и изоляцию крутильных колебаний от второй части муфты за счет крутильных колебаний виброизолирующей части.[0005] Also provided herein is a method for isolating high-frequency torsional vibrations from one part of a drill string connected to another part of the drill string by means of a vibration isolating sleeve having a first part of the sleeve connected to a second part of the sleeve, by means of a vibration isolating part having a plurality of slots forming many anti-vibration elements. The method includes introduction of torsional vibrations into the first part of the clutch and isolation of torsional vibrations from the second part of the clutch due to torsional vibrations of the vibration isolating part.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

[0006] Приведенные ниже описания не следует рассматривать как носящие какой-либо ограничительный характер. В описании со ссылкой на прилагаемые чертежи одинаковые элементы имеют одинаковую нумерацию.[0006] The descriptions below are not to be construed as being restrictive in any way. In the description with reference to the accompanying drawings, like elements are given the same numbering.

[0007] На ФИГ. 1 показана система разведки и добычи полезных ископаемых, включающая в себя виброизолирующую муфту, в соответствии с аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0007] FIG. 1 shows an exploration and production system including a vibration isolation clutch, in accordance with an aspect of an exemplary embodiment;

[0008] На ФИГ. 2А показана геометрия компоновки низа бурильной колонны (КНБК) без виброизолирующей муфты;[0008] FIG. 2A shows the geometry of the bottom hole assembly (BHA) without the anti-vibration collar;

[0009] На ФИГ. 2 В показаны моды высокочастотных крутильных колебаний (ВЧКК) без виброизолирующей муфты;[0009] FIG. 2B shows the modes of high-frequency torsional vibrations (HFTK) without a vibration isolating clutch;

[0010] На ФИГ. 3А показана геометрия КНБК с виброизолирующей муфтой в соответствии с иллюстративным аспектом;[0010] FIG. 3A shows the BHA geometry with a vibration isolating collar according to an illustrative aspect;

[0011] На ФИГ. 3В показаны моды ВЧКК с виброизолирующей муфтой в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления;[0011] FIG. 3B shows HFCC modes with a vibration isolating clutch in accordance with an illustrative embodiment;

[0012] На ФИГ. 4 показана виброизолирующая муфта в соответствии с аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0012] FIG. 4 shows a vibration isolation sleeve in accordance with an aspect of an exemplary embodiment;

[0013] На ФИГ. 5 показан вид в разрезе виброизолирующей муфты по ФИГ. 4 по линии 3-3 в соответствии с аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0013] FIG. 5 is a sectional view of the anti-vibration coupling of FIG. 4 along lines 3-3 in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

[0014] На ФИГ. 6 показан изометрический вид части виброизолирующей муфты, показанной на ФИГ. 4, в соответствии с аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0014] FIG. 6 is an isometric view of a portion of the anti-vibration coupling shown in FIG. 4, in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

[0015] На ФИГ. 7 показан осевой вид с торца части виброизолирующей муфты, показанной на ФИГ. 6, в соответствии с аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0015] FIG. 7 is an axial end view of a portion of the anti-vibration coupling shown in FIG. 6 in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

[0016] На ФИГ. 8 показан осевой вид с торца части виброизолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0016] FIG. 8 is an axial end view of a portion of a vibration isolating coupling according to another aspect of an illustrative embodiment;

[0017] На ФИГ. 9 показан осевой вид с торца части виброизолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0017] FIG. 9 is an axial end view of a portion of a vibration isolating coupling according to another aspect of an illustrative embodiment;

[0018] На ФИГ. 10 показан осевой вид с торца части виброизолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0018] FIG. 10 is an axial end view of a portion of a vibration isolating coupling according to another aspect of an exemplary embodiment;

[0019] На ФИГ. 11 показан вид в разрезе виброизолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0019] FIG. 11 is a sectional view of a vibration isolation sleeve according to another aspect of an exemplary embodiment;

[0020] На ФИГ. 12 показан осевой вид с торца части виброизолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления; и[0020] FIG. 12 is an axial end view of a portion of a vibration isolating coupling according to another aspect of an illustrative embodiment; And

[0021] На ФИГ. 13 показан вид в разрезе концевой части вибро изолирующей муфты в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления.[0021] FIG. 13 is a sectional view of an end portion of a vibration isolating sleeve according to another aspect of an exemplary embodiment.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0022] Подробное описание одного или более вариантов осуществления описанного устройства и способа приведено в настоящем документе в качестве примера со ссылкой на графические материалы и не имеет ограничительного характера.[0022] A detailed description of one or more embodiments of the described device and method is provided herein by way of example with reference to the drawings and is not restrictive.

[0023] На ФИГ. 1 показана схема системы разведки и добычи полезных ископаемых для выполнения внутрискважинных работ. Система разведки и добычи полезных ископаемых включает в себя внутрискважинную компоновку. Как показано, система разведки и добычи полезных ископаемых имеет форму буровой системы 10. Буровая система 10 включает в себя обычную буровую вышку 11, установленную на фундаменте 12, которая поддерживает поворотный стол 14, который приводится во вращение основным приводом, таким как электродвигатель (не показано), с требуемой скоростью вращения. Внутрискважинная компоновка на ФИГ. 1 имеет форму бурильной колонны 20, которая проходит через поворотный стол 14 и включает бурильную трубчатую часть 22, такую как бурильная труба, и проходит в ствол скважины 26, имеющий кольцевую стенку 27, проходящую в геологическую формацию 28. Бурильная колонна может представлять собой колонну горизонтально-направленного бурения, содержащую отклонитель, буровой двигатель и/или блок управления направлением бурения 65.[0023] FIG. 1 shows a diagram of an exploration and production system for downhole operations. The mineral exploration and production system includes a downhole assembly. As shown, the mining system is in the form of a drilling system 10. The drilling system 10 includes a conventional drilling derrick 11 mounted on a foundation 12 that supports a turntable 14 that is driven by a main drive such as an electric motor (not shown). ), with the desired rotation speed. Downhole assembly in FIG. 1 is in the form of a drill string 20 that extends through a turntable 14 and includes a drill tubular portion 22, such as a drill pipe, and extends into a wellbore 26 having an annular wall 27 extending into a subterranean formation 28. The drill string may be a horizontal - directional drilling, containing a whipstock, a drilling motor and/or a drilling direction control unit 65.

[0024] Инструмент для дробления породы 30, такой как буровое долото, прикрепленное к концу бурильной колонны 20, образует часть компоновки низа бурильной колонны (КНБК) 32. Инструмент для дробления породы 30 используется для разрушения частей геологической формации 28, тем самым формируя ствол скважины 26. Бурильная колонна 20 соединена с наземным оборудованием, таким как системы подъема, вращения и/или толкания, включая, помимо прочего, лебедку 33, через ведущую буровую трубу 35, вертлюг 38 и линию 39 через шкив 43. В некоторых вариантах осуществления наземное оборудование может включать в себя верхний привод (не показано). Во время буровых работ лебедка 33 используется для регулирования нагрузки на долото, что влияет на скорость проходки инструмента для дробления породы 30. Процесс работы лебедки 33 хорошо известен в данной области техники и поэтому подробно не описывается в настоящем документе.[0024] The rock breaking tool 30, such as a drill bit attached to the end of the drill string 20, forms part of the bottom hole assembly (BHA) 32. The rock breaking tool 30 is used to break parts of the geological formation 28, thereby forming the wellbore 26. The drill string 20 is connected to surface equipment such as lifting, rotating, and/or pushing systems, including but not limited to winch 33, via kelly 35, swivel 38, and line 39 via sheave 43. In some embodiments, surface equipment may include a top drive (not shown). During drilling operations, winch 33 is used to control WOB, which affects the rate of penetration of rock breaking tool 30. The operation of winch 33 is well known in the art and is therefore not described in detail here.

[0025] Во время буровых работ подходящий буровой раствор 45 из источника или приемной емкости для бурового раствора 48 циркулирует под давлением через внутреннее отверстие бурильной колонны 20 с помощью бурового насоса 50. Буровой раствор 45 поступает в бурильную колонну 20 через поглотитель гидравлического удара 56, трубопровод для жидкости 58 и ведущую буровую трубу 35. Буровой раствор 45 выпускается на дно 60 ствола скважины 26 через отверстие (не показано) в инструменте для дробления породы 30. Буровой раствор 45 циркулирует вверх по стволу скважины через кольцевое пространство 64 между бурильной колонной 20 и кольцевой стенкой 27 (стенкой ствола скважины) ствола скважины 26 и возвращается в приемную емкость для бурового раствора 48 по возвратному каналу 68. Датчик S1 в трубопроводе для жидкости 58 передает информацию о расходе жидкости. Наземный датчик крутящего момента S2 и датчик S3, связанные с бурильной колонной 20, соответственно передают информацию о крутящем моменте и скорости вращения бурильной трубы 22. Кроме того, один или несколько датчиков (не показано), связанных с линией 39, используются для получения данных о нагрузке на крюк бурильной колонны 20, а также других требуемых параметров, относящихся к бурению ствола скважины 26. Буровая система 10 может дополнительно включать один или несколько скважинных датчиков 70, расположенных на бурильной колонне 20 и/или КНБК 32.[0025] During drilling operations, suitable drilling fluid 45 from a drilling fluid source or receiving tank 48 is circulated under pressure through the bore of the drill string 20 by means of a mud pump 50. The drilling fluid 45 enters the drill string 20 through a hydraulic shock absorber 56, pipeline fluid 58 and a kelly 35. Mud 45 is discharged to the bottom 60 of the wellbore 26 through an opening (not shown) in the rock breaking tool 30. Mud 45 circulates up the wellbore through an annular space 64 between the drill string 20 and the annulus. wellbore wall 27 (wellbore wall) of wellbore 26 and returns to mud reservoir 48 via return path 68. Sensor S1 in fluid conduit 58 provides fluid flow information. The surface torque sensor S2 and the sensor S3 associated with the drill string 20, respectively, transmit information about the torque and rotational speed of the drill pipe 22. In addition, one or more sensors (not shown) associated with the line 39 are used to obtain data on the hook load of the drill string 20, as well as other required parameters related to the drilling of the wellbore 26. The drilling system 10 may further include one or more downhole sensors 70 located on the drill string 20 and/or the BHA 32.

[0026] В некоторых случаях инструмент для дробления породы 30 вращается за счет вращения бурильной трубы 22. Однако в других случаях буровой двигатель (не показано), такой как гидравлический забойный двигатель, может являться частью КНБК 32 и может приводиться в действие для вращения инструмента для дробления породы 30 и/или для дополнения усилия вращения бурильной колонны 20. В любом случае скорость проходки (СП) инструмента для дробления породы 30 в геологическую формацию 28 при определенной формации и определенной буровой компоновке в значительной степени зависит от нагрузки на долото и скорости вращения бурового долота.[0026] In some cases, the rock breaking tool 30 is rotated by the rotation of the drill pipe 22. However, in other cases, a drilling motor (not shown), such as a mud motor, may be part of the BHA 32 and may be driven to rotate the tool to crushing rock 30 and/or to supplement the rotational force of the drill string 20. In any case, the rate of penetration (ROP) of the rock crushing tool 30 into the geological formation 28 in a certain formation and a certain drilling arrangement is largely dependent on the weight on bit and the rotational speed of the drilling bits.

[0027] Наземный блок управления 80 получает сигналы от скважинных датчиков 70 и устройств через датчик 83, такой как датчик давления, размещенный в трубопроводе для жидкости 58, а также отдатчиков S1, S2, S3, датчиков нагрузки на крюк, датчиков оборотов, датчиков крутящего момента и любых других датчиков. Наземный блок управления 80 обрабатывает такие сигналы в соответствии с запрограммированными инструкциями. Наземный блок управления 80 может отображать требуемые параметры буровых работ и другую информацию на дисплее/мониторе 85. Такая информация может использоваться оператором на площадке для управления буровыми работами. Наземный блок управления 80 содержит компьютер, память для хранения данных, компьютерные программы, модели и алгоритмы, доступные для процессора в компьютере, записывающее устройство, такое как накопитель на магнитной ленте, блок памяти и т.д. для записи данных и другие периферийные устройства. Наземный блок управления 80 может также включать в себя имитационные модели для использования компьютером для обработки данных в соответствии с запрограммированными инструкциями. Наземный блок управления 80 может реагировать на команды пользователя, вводимые через подходящее устройство, такое как клавиатура. Наземный блок управления 80 предназначен для активации аварийных сигналов 87 при возникновении определенных небезопасных или нежелательных условий эксплуатации.[0027] Surface control unit 80 receives signals from downhole sensors 70 and devices through a sensor 83, such as a pressure sensor located in the fluid line 58, as well as output sensors S1, S2, S3, hook load sensors, RPM sensors, torque sensors moment and any other sensors. Ground control unit 80 processes such signals according to programmed instructions. The surface control unit 80 may display desired drilling parameters and other information on a display/monitor 85. Such information may be used by an operator at the site to control the drilling operation. Ground control unit 80 includes a computer, data storage memory, computer programs, models and algorithms available to the processor in the computer, a recording device such as a magnetic tape drive, a memory unit, and so on. for data recording and other peripheral devices. Ground control unit 80 may also include simulation models for use by a computer to process data in accordance with programmed instructions. Ground control unit 80 may respond to user commands entered through a suitable device, such as a keyboard. Ground control unit 80 is designed to activate alarms 87 when certain unsafe or undesirable operating conditions occur.

[0028] КНБК 32 также содержит другие датчики и устройства или инструменты для проведения различных измерений, относящихся к геологической формации 28 и бурению ствола скважины 26 по выбранной траектории. Такие устройства могут включать в себя устройство для измерения удельного сопротивления пласта вблизи и/или перед инструментом для дробления породы 30, зонд гамма-каротажа для измерения интенсивности гамма-излучения пласта и устройства для определения наклона, азимута и положения бурильной трубы 22. Другие устройства, такие как устройства для каротажа во время бурения (КВБ), обычно обозначенные позицией 90, такие как устройства для измерения пористости пласта, проницаемости, плотности, свойств горных пород, свойств флюидов и т.д., могут быть размещены в подходящих местах в КНБК 32 для передачи информации, необходимой для оценки геологической формации 28 ствола скважины 26. Такие устройства могут включать в себя, помимо прочего, инструменты для измерения температуры, инструменты для измерения давления, инструменты для измерения диаметра ствола скважины (например, кавернометр), акустические инструменты, инструменты для радиоактивного каротажа, инструменты для ядерного магнитного резонанса и инструменты для испытания пласта и отбора проб. Дополнительные инструменты для забойной телеметрии (ЗТ) (не показано) могут включать в себя инструменты измерения направления и динамики, которые измеряют магнитные поля, ускорение, нагрузки, а также производные свойства, такие как угол наклона, азимут, скорость вращения и т.п.[0028] The BHA 32 also includes other sensors and devices or tools for making various measurements related to the geological formation 28 and drilling the wellbore 26 along the selected trajectory. Such devices may include a device for measuring the resistivity of the formation near and/or before the rock breaking tool 30, a gamma ray probe for measuring the intensity of gamma radiation from the formation, and devices for determining the inclination, azimuth and position of the drill pipe 22. Other devices, such as logging-while-drilling (LWD) devices, usually indicated by 90, such as devices for measuring formation porosity, permeability, density, rock properties, fluid properties, etc., can be placed at suitable locations in the BHA 32 to communicate information necessary to evaluate the geological formation 28 of the wellbore 26. Such devices may include, but are not limited to, temperature measuring instruments, pressure measuring instruments, borehole diameter measuring instruments (e.g., caliper), acoustic instruments, for radioactive logging, nuclear magnetic resonance tools and tools for reservoir testing and sampling. Additional downhole telemetry (BT) tools (not shown) may include directional and dynamic measurement tools that measure magnetic fields, acceleration, loads, and derived properties such as inclination, azimuth, rotational speed, and the like.

[0029] Упомянутые выше устройства передают данные в систему скважинной телеметрии 92, которая, в свою очередь, передает полученные данные вверх по стволу скважины на наземный блок управления 80. Система скважинной телеметрии 92 также принимает сигналы и данные от наземного блока управления 80 и передает такие полученные сигналы и данные на соответствующие скважинные устройства. В одном аспекте система гидроимпульсной телеметрии может использоваться для передачи данных между скважинными датчиками, обычно обозначенными позицией 94, расположенными на бурильной колонне 20, и устройствами и наземным оборудованием во время буровых работ. Датчик 83, размещенный в трубопроводе для жидкости 58 (например, в трубопроводе подачи бурового раствора), фиксирует импульсы бурового раствора в ответ на данные, передаваемые системой скважинной телеметрии 92. Датчик 83 генерирует электрические сигналы в ответ на изменения давления бурового раствора и передает такие сигналы по проводнику 96 на наземный блок управления 80.[0029] The above devices transmit data to the downhole telemetry system 92, which, in turn, transmits the received data uphole to the surface control unit 80. The downhole telemetry system 92 also receives signals and data from the surface control unit 80 and transmits such received signals and data to the respective downhole devices. In one aspect, a mud pulse telemetry system may be used to communicate between downhole sensors, typically 94, located on the drill string 20 and devices and surface equipment during drilling operations. A sensor 83 located in fluid conduit 58 (e.g., a mud line) senses mud pulses in response to data transmitted by downhole telemetry system 92. Sensor 83 generates and transmits electrical signals in response to changes in mud pressure. through conductor 96 to ground control unit 80.

[0030] В других аспектах любая другая подходящая система телеметрии может использоваться для двусторонней передачи данных (например, по нисходящей линии связи и восходящей линии связи) между поверхностью и КНБК 32, включая, помимо прочего, систему акустической телеметрии, систему электромагнитной телеметрии, систему оптической телеметрии, систему проводной телеметрии, в которой могут использоваться беспроводные соединительные элементы или ретрансляторы, размещенные в бурильной колонне или стволе скважины. Система проводной телеметрии может быть образована путем соединения секций бурильных труб, при этом каждая секция трубы включает в себя линию передачи данных, такую как провод, проходящий вдоль трубы. Соединение для передачи данных между секциями трубы может быть выполнено любым подходящим способом, включая, помимо прочего, жесткие электрические или оптические соединения, индукционную, емкостную, резонансную связь, такую как электромагнитно-резонансная связь, или методы прямой связи. В случае использования колонны гибких труб в качестве бурильной трубы 22 линия передачи данных может проходить вдоль колонны гибких труб.[0030] In other aspects, any other suitable telemetry system may be used for two-way communication (e.g., downlink and uplink) between the surface and the BHA 32, including, but not limited to, an acoustic telemetry system, an electromagnetic telemetry system, an optical telemetry, a wired telemetry system that may use wireless connectors or repeaters placed in the drill string or wellbore. A wireline telemetry system may be formed by connecting sections of drill pipe, with each section of pipe including a data line, such as a wire, running along the pipe. The data connection between pipe sections may be made by any suitable method, including but not limited to hard electrical or optical connections, inductive, capacitive, resonant coupling such as electromagnetic resonance coupling, or direct coupling methods. In the case of using a coiled tubing string as the drill pipe 22, the data line may extend along the coiled tubing string.

[0031] Буровая система 10 относится к тем буровым системам, в которых используется бурильная труба для транспортировки КНБК 32 в ствол скважины 26, при этом нагрузка на долото контролируется с поверхности, обычно путем управления работой лебедки 33. Однако в большом количестве современных буровых систем, особенно для бурения сильно наклонных и горизонтальных стволов скважин, используются колонны гибких труб для транспортировки буровой компоновки в ствол скважины. В таком случае толкатель (не обозначено отдельно) может быть размещен в бурильной колонне 20, чтобы обеспечить требуемое усилие на инструменте для дробления породы 30. Кроме того, когда используется колонна гибких труб, труба не вращается поворотным столом, а вместо этого проталкивается в ствол скважины с помощью подходящего устройства ввода, в то время как забойный двигатель, такой как буровой двигатель (не показано), вращает инструмент для дробления породы 30. При подводном бурении для размещения бурового оборудования, включая бурильную колонну, может использоваться морская буровая установка или судно.[0031] The drilling system 10 refers to those drilling systems that use a drill pipe to transport the BHA 32 into the wellbore 26, while weight on bit is controlled from the surface, usually by controlling the operation of the winch 33. However, in a large number of modern drilling systems, especially for drilling highly deviated and horizontal wellbores, coiled tubing strings are used to transport the drilling assembly into the wellbore. In such a case, a pusher (not shown separately) may be placed in the drill string 20 to provide the required force on the rock breaking tool 30. Also, when a coiled tubing string is used, the tubing is not rotated by the turntable, but is instead pushed into the wellbore. with a suitable input device while a downhole motor, such as a drilling motor (not shown), rotates the rock breaking tool 30. In subsea drilling, an offshore drilling rig or a ship may be used to place the drilling equipment, including the drill string.

[0032] Также со ссылкой на ФИГ. 1, может быть предусмотрен прибор каротажа сопротивления 100, включающий в себя, например, множество антенн, включая, например, передатчики 104а или 104b и/или приемники 108а или 108b. Удельное сопротивление может быть одним из свойств пласта, которые представляют интерес при принятии решения о бурении. Специалистам в данной области техники понятно, что вместе с прибором каротажа сопротивления 100 или вместо него можно использовать другие инструменты для измерения свойств пласта.[0032] Also with reference to FIG. 1, a resistivity tool 100 may be provided including, for example, a plurality of antennas including, for example, transmitters 104a or 104b and/or receivers 108a or 108b. Resistivity may be one of the reservoir properties that is of interest in a drilling decision. Those skilled in the art will recognize that other tools may be used with or instead of the resistivity tool 100 to measure formation properties.

[0033] Бурение с обсадной колонной может представлять собой вид работ, который становится все более привлекательным в нефтегазовой отрасли, поскольку имеет ряд преимуществ по сравнению с обычным бурением. Один пример такой конфигурации показан и описан в совместном патенте США №9,004,195 под названием «Устройство и способ бурения ствола скважины, установки обсадной колонны и цементирования ствола скважины во время одной проходки», который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Важно отметить, что, несмотря на относительно низкую скорость проходки, время, необходимое для установки обсадной колонны на заданную глубину, сокращается, поскольку обсадная колонна опускается в ствол скважины при одновременном бурении ствола скважины. Это может быть полезно при работе в набухающих пластах, где сужение пробуренной скважины может помешать последующей установке обсадной колонны. Кроме того, бурение с обсадной колонной в истощенных и нестабильных коллекторах сводит к минимуму риск прихвата трубы или бурильной колонны из-за обрушения скважины.[0033] Casing drilling can be an activity that is becoming increasingly attractive in the oil and gas industry because it has a number of advantages over conventional drilling. One example of such a configuration is shown and described in U.S. Joint Patent No. 9,004,195 entitled "Apparatus and Method for Drilling a Wellbore, Installing a Casing and Cementing a Wellbore in a Single Run", which is incorporated herein by reference in its entirety. It is important to note that, despite the relatively low rate of penetration, the time required to set the casing to a given depth is reduced as the casing is lowered into the wellbore while the wellbore is being drilled. This can be useful when operating in swellable formations where the narrowing of the drilled hole may interfere with subsequent casing installation. In addition, drilling with casing in depleted and unstable reservoirs minimizes the risk of pipe or drill string sticking due to well collapse.

[0034] Хотя ФИГ. 1 показана и описана в отношении буровых работ, специалисты в данной области техники поймут, что подобные конфигурации, хотя и с использованием других компонентов, могут использоваться для выполнения различных внутрискважинных работ. Например, как известно в данной области техники, могут использоваться заканчивание, талевый канат, система проводной телеметрии, бурение с обсадной колонной, расширение, колонна гибких труб, повторный вход и/или другие конфигурации. Кроме того, различные производственные конфигурации могут использоваться для извлечения и/или нагнетания материалов из/в геологические формации. Таким образом, настоящее описание не должно ограничиваться буровыми работами, а может быть использовано для любых подходящих или желаемых внутрискважинных работ.[0034] Although FIG. 1 is shown and described in relation to drilling operations, those skilled in the art will appreciate that similar configurations, albeit using different components, may be used to perform various downhole operations. For example, as is known in the art, completion, wireline, wireline telemetry, casing drilling, reaming, coiled tubing, reentry, and/or other configurations may be used. In addition, various production configurations may be used to extract and/or inject materials from/into geological formations. Thus, the present disclosure should not be limited to drilling operations, but may be used for any suitable or desired downhole intervention.

[0035] Сильные вибрации в бурильных колоннах и компоновках низа бурильной колонны во время буровых работ могут быть вызваны усилием резания на инструменте для дробления породы 30 или дисбалансом масс в скважинных инструментах, таких как буровые двигатели. Такие вибрации могут привести к снижению скорости проходки, снижению качества ствола скважины, снижению качества измерений, проводимых приборами компоновки низа бурильной колонны, а также могут привести к износу, усталости и/или выходу из строя забойных компонентов. Как понятно специалистам в данной области техники, существуют различные колебания, такие как поперечные колебания, осевые колебания и крутильные колебания. Например, прерывистое перемещение всей буровой системы и высокочастотные крутильные колебания («ВЧКК») являются типами крутильных колебаний. Термины «вибрация», «колебание», а также «флуктуация» используются в широком смысле для обозначения повторяющихся и/или периодических движений или периодических отклонений от среднего значения, такого как среднее положение, средняя скорость и среднее ускорение. В частности, эти термины не ограничиваются гармоническими отклонениями, но могут включать все виды отклонений, такие как, помимо прочего, периодические, гармонические и статистические отклонения.[0035] Severe vibrations in drill strings and bottomhole assemblies during drilling operations can be caused by cutting force on the rock breaking tool 30 or mass imbalance in downhole tools such as drilling motors. Such vibrations can result in reduced ROP, reduced wellbore quality, reduced BHA measurements, and may also lead to wear, fatigue and/or failure of downhole components. As will be understood by those skilled in the art, there are various vibrations such as transverse vibrations, axial vibrations, and torsional vibrations. For example, intermittent movement of the entire drilling system and high frequency torsional vibrations ("HFTs") are types of torsional vibrations. The terms "vibration", "vibration", and "fluctuation" are used in a broad sense to refer to repetitive and/or periodic movements or periodic deviations from an average value such as average position, average speed and average acceleration. In particular, these terms are not limited to harmonic deviations, but may include all kinds of deviations, such as, but not limited to, periodic, harmonic and statistical deviations.

[0036] Крутильные колебания могут возбуждаться механизмами самовозбуждения, возникающими из-за взаимодействия инструмента для дробления породы 30 бура или любой другой режущей конструкции, такой как долото-расширитель, и пласта. Основным отличием между прерывистыми колебаниями и ВЧКК является частота и типичные формы мод: Например, ВЧКК имеют частоту, которая обычно выше 50 Гц по сравнению с прерывистыми крутильными колебаниями, которые обычно имеют частоту ниже 1 Гц. Как правило, представляющие особый интерес ВЧКК могут находиться в диапазоне от 50 Гц до 500 Гц. Эти ВЧКК называются критическими ВЧКК или критическими модами ВЧКК. Критерий для определения критических мод ВЧКК описан в Andreas Hohl et al., Journal of Sound and Vibration 342 (2015), 290-302. Более того, форма мод прерывистых колебаний в возбужденном состоянии обычно является первой формой мод колебаний всей буровой системы, тогда как форма мод ВЧКК может быть более высокого порядка и обычно локализована в меньших частях буровой системы со сравнительно высокими амплитудами в точке возбуждения, которой может быть инструмент для дробления породы 30 или любая другая режущая конструкция (такая как долото-расширитель), или любой контакт между буровой системой и пластом (например, при использовании стабилизатора).[0036] Torsional vibrations can be excited by self-excitation mechanisms arising from the interaction of the rock breaking tool 30 of the drill or any other cutting structure, such as a reamer bit, and the formation. The main difference between discontinuous vibrations and HFCC is the frequency and typical mode shapes: For example, HFCCs have a frequency that is typically above 50 Hz compared to torsional discontinuous vibrations that typically have a frequency below 1 Hz. As a rule, of particular interest HFCC can be in the range from 50 Hz to 500 Hz. These HFCCs are called critical HFCCs or critical HFCC modes. A criterion for determining the critical modes of HFCC is described in Andreas Hohl et al., Journal of Sound and Vibration 342 (2015), 290-302. Moreover, the excited state choppy mode shape is usually the first mode shape of the entire drilling system, while the HFCC mode shape can be of a higher order and is usually localized in smaller parts of the drilling system with relatively high amplitudes at the point of excitation, which can be a tool. rock crusher 30 or any other cutting structure (such as a reaming bit), or any contact between the drilling system and the formation (eg when using a stabilizer).

[0037] Из-за высокой частоты вибраций ВЧКК соответствуют высоким значениям ускорения и крутящего момента вдоль КНБК или только на отдельных частях КНБК. Специалистам в данной области техники понятно, что для проявления крутильных движений одна составляющая из ускорения, силы и крутящего момента всегда сопровождается двумя другими составляющими из ускорения, силы и крутящего момента. В этом смысле ускорение, сила и крутящий момент эквивалентны в том смысле, что ни один из этих элементов не может возникнуть без двух других. Нагрузки в виде высокочастотных вибраций или колебаний могут отрицательно сказаться на эффективности, надежности и/или долговечности электронных и механических частей КНБК. Варианты осуществления, представленные в данном документе, направлены на описание виброизолирующей муфты 140 для снижения ВЧКК. Виброизолирующая муфта 140 представляет собой модульный инструмент, который можно устанавливать в различных местах над, под или внутри КНБК 32.[0037] Due to the high frequency of vibrations, HFCs correspond to high values of acceleration and torque along the BHA or only on certain parts of the BHA. Those skilled in the art will recognize that, in order to exhibit torsional motions, one component of acceleration, force, and torque is always accompanied by two other components of acceleration, force, and torque. In this sense, acceleration, force, and torque are equivalent in the sense that none of these elements can occur without the other two. High frequency vibration or oscillation loads can adversely affect the efficiency, reliability and/or durability of the electronic and mechanical parts of the BHA. The embodiments presented herein are directed to a description of a vibration isolating clutch 140 for reducing HFCC. The Vibration Isolation Sleeve 140 is a modular tool that can be installed in various locations above, below, or inside the BHA 32.

[0038] Например, виброизолирующая муфта 140 может быть установлена над инструментом для дробления породы 30. В колонне горизонтально-направленного бурения (горизонтально-направленная КНБК) блок управления направлением бурения 65 может быть расположен над инструментом для дробления породы 30. В одном из вариантов осуществления стабилизатор (переходник стабилизатора) может быть размещен выше и/или ниже виброизолирующей муфты 140. Стабилизаторы, размещенные над и/или под виброизолирующей муфтой, центрируют виброизолирующую муфту в стволе скважины и предотвращают контакт поверхности виброизолирующей муфты с кольцевой стенкой 27. Блок управления направлением бурения 65 расположен рядом с инструментом для дробления породы 30, чтобы регулировать направление бурения. В одном из вариантов осуществления виброизолирующая муфта 140 расположена вверх по стволу от блока управления направлением бурения 65. Над виброизолирующей муфтой может располагаться один или несколько инструментов для оценки продуктивности пласта (ОПП).[0038] For example, a vibration isolation sleeve 140 may be positioned above the rock breaking tool 30. In a horizontal directional drilling string (horizontal directional BHA), the drilling direction control unit 65 may be positioned above the rock breaking tool 30. In one embodiment, a stabilizer (stabilizer adapter) can be placed above and/or below the anti-vibration collar 140. Stabilizers placed above and/or below the anti-vibration collar center the anti-vibration collar in the wellbore and prevent the surface of the anti-vibration collar from contacting the annular wall 27. Drill direction control unit 65 located next to the rock crusher 30 to control the drilling direction. In one embodiment, the vibration isolation sleeve 140 is located uphole from the drilling direction control unit 65. One or more reservoir evaluation tools (PRE) may be located above the vibration isolation sleeve.

[0039] Инструмент для дробления породы 30 является точкой возбуждения ВЧКК. Без использования виброизолирующей муфты в КНБК ВЧКК возбудили бы ВЧКК по всей КНБК выше требуемых порогов. Виброизолирующая муфта 140 изолирует часть КНБК над виброизолирующей муфтой 140 от распространения ВЧКК, возбуждаемых в части КНБК ниже виброизолирующей муфты. Виброизолирующая муфта 140 ограничивает ВЧКК, возбуждаемые усилием резания в инструменте для дробления породы 30, до КНБК ниже виброизолирующей муфты 140. Благодаря конструкции виброизолирующей муфты 140 динамика кручения КНБК изменяется, что позволяет выбранным формам мод ВЧКК иметь выбранную амплитуду только в части КНБК ниже виброизолирующей муфты 140. Виброизолирующая муфта 140 в КНБК позволяет части КНБК, находящейся ниже виброизолирующей муфты 140, совершать колебания (ВЧКК), изолируя колебания от части КНБК над виброизолирующей муфтой. Также виброизолирующая муфта изменяет количество возбуждаемых мод ВЧКК. В КНБК с виброизолирующей муфтой возбуждается меньшее количество мод ВЧКК.[0039] The rock breaking tool 30 is the trigger point for the HCC. Without the use of a vibration isolating sleeve in the BHA, the HFCC would excite the HFCC throughout the BHA above the required thresholds. The anti-vibration sleeve 140 isolates the part of the BHA above the anti-vibration sleeve 140 from the propagation of HFCC excited in the part of the BHA below the anti-vibration sleeve. The anti-vibration sleeve 140 limits the HFCC driven by the cutting force in the rock crushing tool 30 to the BHA below the anti-vibration sleeve 140. Due to the design of the anti-vibration sleeve 140, the dynamics of the BHA torsion is changed, which allows the selected forms of the HFCM modes to have a selected amplitude only in the part of the BHA below the anti-vibration sleeve 140 The anti-vibration collar 140 in the BHA allows the part of the BHA below the anti-vibration sleeve 140 to vibrate (VVKK), isolating vibrations from the part of the BHA above the anti-vibration sleeve. Also, the vibration isolating clutch changes the number of excited HFCC modes. In a BHA with a vibration isolating clutch, a smaller number of HFCC modes are excited.

[0040] Виброизолирующая муфта 140 действует как механический фильтр нижних частот для ВЧКК и включает в себя изолирующую частоту (собственную частоту или первую резонансную частоту). Изолирующий эффект виброизолирующей муфты 140 является результатом значительно меньшей изолирующей частоты виброизолирующей муфты по сравнению с частотами ВЧКК, возбуждаемыми в инструменте для дробления породы 30 или в любой другой режущей конструкции КНБК. Меньшая изолирующая частота может быть достигнута за счет использования виброизолирующей муфты 140 с достаточно малой жесткостью на кручение. Небольшая жесткость на кручение виброизолирующей муфты 140 изолирует массу, расположенную под виброизолирующей муфтой 140, от массы над виброизолирующей муфтой 140 в степени свободы при кручении для частот выше изолирующей частоты. Возбуждаемые на инструменте для дробления породы 30 моды ВЧКК с частотами выше изолирующей частоты изолируются от части КНБК над виброизолирующей муфтой 140. Подходящая изолирующая частота для виброизолирующей муфты во внутрискважинной компоновке в одном варианте осуществления составляет от 10 Гц до 100 Гц. В альтернативном варианте осуществления изолирующая частота может составлять от 10 Гц до 70 Гц. В еще одном варианте осуществления изолирующая частота (первая собственная частота или первая резонансная частота) может находиться в диапазоне от 20 Гц до 50 Гц. Моделирование показало, что изолирующая частота 30 Гц обеспечивает желаемую изоляцию мод ВЧКК. Изолирующая частота виброизолирующей муфты 140 зависит от коэффициента жесткости на кручение (или жесткости на кручение) частей виброизолирующей муфты 140 и массы, движущейся возвратно-поступательно, под виброизолирующей муфтой 140. Термин «малая жесткость на кручение» относится к соотношению между жесткостью на изгиб и жесткостью на кручение (жесткость на изгиб/жесткость на кручение (ЖИ/ЖК)) более 10, более 15, более 20, более 30, более 40, более 50.[0040] The vibration isolating clutch 140 acts as a mechanical low pass filter for the HFCC and includes an isolating frequency (natural frequency or first resonant frequency). The isolation effect of the isolation sleeve 140 is a result of the isolation frequency of the isolation sleeve 140 being much lower than the frequencies of the HFCC driven in the rock breaking tool 30 or any other BHA cutting structure. A lower isolating frequency can be achieved by using a vibration isolating coupling 140 with sufficiently low torsional rigidity. The slight torsional rigidity of the isolation sleeve 140 isolates the mass below the isolation sleeve 140 from the mass above the isolation sleeve 140 in torsional degrees of freedom for frequencies above the isolation frequency. Excited on the rock breaking tool 30, HFCC modes above the isolation frequency are isolated from the portion of the BHA above the isolation sleeve 140. A suitable isolation frequency for the isolation sleeve in a downhole assembly in one embodiment is 10 Hz to 100 Hz. In an alternative embodiment, the isolation frequency may be from 10 Hz to 70 Hz. In yet another embodiment, the isolation frequency (first natural frequency or first resonant frequency) may be in the range of 20 Hz to 50 Hz. Simulations have shown that an isolating frequency of 30 Hz provides the desired isolation of the HFCC modes. The isolating frequency of the anti-vibration coupling 140 depends on the coefficient of torsional stiffness (or torsional stiffness) of the parts of the anti-vibration coupling 140 and the reciprocating mass under the anti-vibration coupling 140. The term "low torsional stiffness" refers to the relationship between bending stiffness and stiffness torsion (flexural stiffness/torsional stiffness (FI/LC)) more than 10, more than 15, more than 20, more than 30, more than 40, more than 50.

[0041] В одном из вариантов осуществления размещение виброизолирующей муфты 140 над блоком управления направлением бурения 65 и инструментом для дробления породы 30 бурового инструмента образовывает достаточно большую массу, движущуюся возвратно-поступательно, которая обеспечивает изолирующую частоту около 30 Гц. При меньших массах, например, при использовании только инструмента для дробления породы 30, изолирующие частоты превышают 30 Гц, составляя, например, от примерно 150 Гц до примерно 200 Гц. Компоненты КНБК, расположенные рядом с инструментом для дробления породы 30, спроектированы так, чтобы выдерживать высокие уровни вибраций (осевых, боковых и крутильных). Изолирующая частота в 30 Гц ограничивает моды ВЧКК, связанные с ними нагрузки от крутящего момента и нагрузки от углового ускорения, действующие на блок управления направлением бурения 65 и инструмент для дробления породы 30, до нескольких выбранных мод ВЧКК. Более высокая изолирующая частота приведет к возбуждению большего количества мод ВЧКК в части КНБК ниже виброизолирующей муфты 140, что может привести к повреждению блока управления направлением бурения 65 и/или инструмента для дробления породы 30. В этом варианте осуществления нижняя часть КНБК (ниже виброизолирующей муфты 140) отсоединена (изолирована) по ВЧКК от верхней части КНБК (над виброизолирующей муфтой).[0041] In one embodiment, the placement of the isolation sleeve 140 over the drilling direction control unit 65 and the rock breaking tool 30 of the drilling tool forms a sufficiently large reciprocating mass that provides an isolation frequency of about 30 Hz. At lower masses, such as using only the rock crusher 30, isolation frequencies are in excess of 30 Hz, ranging from about 150 Hz to about 200 Hz, for example. The BHA components adjacent to the rock breaking tool 30 are designed to withstand high levels of vibration (axial, lateral and torsional). An isolating frequency of 30 Hz limits the HFCC modes, their associated torque loads and angular acceleration loads on the drilling direction control unit 65 and the rock breaking tool 30, to a few selected HFCC modes. A higher isolation frequency will excite more HFCC modes in the portion of the BHA below the isolation sleeve 140, which may result in damage to the directional control unit 65 and/or the rock breaking tool 30. In this embodiment, the bottom of the BHA (below the isolation sleeve 140 ) is disconnected (isolated) along the VChKK from the upper part of the BHA (above the anti-vibration sleeve).

[0042] В альтернативных вариантах осуществления моды ВЧКК могут возбуждаться в части КНБК над виброизолирующей муфтой (например, при использовании долота-расширителя). В таком примере виброизолирующая муфта 140 изолирует часть КНБК ниже виброизолирующей муфты от мод ВЧКК. В КНБК с виброизолирующей муфтой, описанной в данном документе, амплитуды формы мод ВЧКК выше виброизолирующей муфты 140 (часть КНБК без возбуждения ВЧКК) сравнительно малы по сравнению с амплитудами формы мод ВЧКК ниже виброизолирующей муфты 140 (часть КНБК с возбуждением ВЧКК).[0042] In alternative embodiments, the HFCC modes may be energized in the portion of the BHA above the anti-vibration collar (eg, when using a reamer bit). In such an example, the anti-vibration sleeve 140 isolates the portion of the BHA below the anti-vibration sleeve from HFCC modes. In the BHA with the anti-vibration collar described herein, the amplitudes of the HTS modal shape above the anti-vibration sleeve 140 (the part of the BHA without excitation of the VTSCH) are relatively small compared to the shape amplitudes of the VTSCH modes below the anti-vibration sleeve 140 (the part of the BHA with the excitation of the VTSCH).

[0043] На ФИГ. 2А и 2 В показана геометрия эталонной КНБК (размер инструмента 4,75 дюйма) в бурильной колонне без виброизолирующей муфты и смоделированы шесть форм мод ВЧКК с соответствующими частотами (f) в диапазоне от 119,4 Гц до 357,6 Гц. Параметр S_c является индикатором вероятности возникновения формы мод ВЧКК. Амплитуды формы мод ВЧКК показывают, где проявляется энергия крутильных колебаний в секции КНБК бурильной колонны.[0043] FIG. 2A and 2B show the geometry of a reference BHA (4.75 in. tool size) in a drill string without a vibration isolation collar and simulate six HFCC modes with corresponding frequencies (f) ranging from 119.4 Hz to 357.6 Hz. The parameter S _c is an indicator of the probability of occurrence of the shape of the HFCC modes. The HFCC mode shape amplitudes show where the torsional energy appears in the BHA section of the drill string.

[0044] На ФИГ. 3А и 3В показана геометрия эталонной КНБК в бурильной колонне с виброизолирующей муфтой 140, расположенной над инструментом для дробления породы 30 и блоком управления направлением бурения 65. Добавление виброизолирующей муфты 140 приводит к снижению количества мод ВЧКК в диапазоне частот от 50 Гц до 500 Гц. Имеются также другие моды на изолирующей частоте виброизолирующей муфты (30 Гц) или вблизи нее, вероятность возникновения которых высока. Однако эти моды ВЧКК с малой частотой/малой амплитудой не оказывают влияния, аналогичного модам ВЧКК с более высокими частотами/амплитудами, проявляющимися вдоль КНБК в эталонной КНБК без виброизолирующей муфты (ФИГ. 2А и 2В).[0044] FIG. 3A and 3B show the geometry of a reference BHA in a drillstring with a vibration isolation sleeve 140 positioned above a rock crusher 30 and a directional control unit 65. The addition of a vibration isolation sleeve 140 results in a reduction in the number of HFCC modes in the frequency range from 50 Hz to 500 Hz. There are also other modes at or near the isolation frequency of the anti-vibration coupling (30 Hz) that are highly likely to occur. However, these low frequency/low amplitude HFCC modes do not have the same effect as the higher frequency/amplitude HFCF modes that appear along the BHA in a reference BHA without a vibration isolating collar (FIGS. 2A and 2B).

[0045] Результаты моделирования, представленные на ФИГ. 2 и 3, показывают, что ВЧКК концентрируются в инструменте для дробления породы 30 и блоке управления направлением бурения 65. Над виброизолирующей муфтой 140 амплитуды формы мод ВЧКК значительно меньше по сравнению с амплитудами соответствующих амплитуд формы мод ниже виброизолирующей муфты 140. Формы мод ВЧКК, существующие в верхней части эталонной КНБК (ФИГ. 2) без виброизолирующей муфты 140, либо не возбуждаются в КНБК с виброизолирующей муфтой из-за измененной динамики кручения, либо проявляются со значительно меньшей амплитудой формы мод ВЧКК. Следовательно, инструменты для ОПП или инструменты для ЗТ, включая сложную электронику (печатные платы, керамические материалы, включая многокристальные модули (МКМ)), датчики, соединители, провода, гидравлические устройства и/или механические устройства, расположенные над виброизолирующей муфтой 140, подвергаются сниженным скручивающим динамическим нагрузкам, что приводит к более высокому качеству данных скважинных измерений (в частности, данных визуализации) и повышению надежности скважинных инструментов.[0045] The simulation results shown in FIG. 2 and 3 show that the HFCC is concentrated in the rock breaking tool 30 and the drilling direction control unit 65. Above the vibration isolating sleeve 140, the amplitudes of the shape of the HFCC modes are significantly smaller compared to the amplitudes of the corresponding amplitudes of the shape of the modes below the vibration isolating sleeve 140. The forms of the HFCC modes that exist in the upper part of the reference BHA (FIG. 2) without the anti-vibration sleeve 140, either are not excited in the BHA with the anti-vibration sleeve due to the changed torsion dynamics, or appear with a significantly lower amplitude of the HFCC mode shape. Therefore, PTO tools or CT tools, including complex electronics (printed circuit boards, ceramic materials, including multi-chip modules (MCMs)), sensors, connectors, wires, hydraulic devices, and/or mechanical devices located above the vibration isolating sleeve 140 are subject to reduced torsional dynamic loads, resulting in higher quality downhole measurement data (particularly visualization data) and increased reliability of downhole tools.

[0046] В одном из вариантов осуществления виброизолирующая муфта 140 имеет как можно меньшую длину, чтобы удерживать инструменты для ОПП рядом с инструментом для дробления породы 30. В одном варианте осуществления виброизолирующая муфта 140, как описано в настоящем документе, может быть короче 2 м. В другом варианте осуществления виброизолирующая муфта 140 может быть короче 1,5 м. В еще одном варианте осуществления виброизолирующая муфта 140 может быть короче 1,2 м. В еще одном варианте осуществления виброизолирующая муфта 140 может быть короче 1,1 м. В еще одном варианте осуществления виброизолирующая муфта 140 может быть короче 1 м. Для достижения изолирующей характеристики виброизолирующая муфта 140 имеет небольшую жесткость на кручение (мягкость на кручение, малую жесткость на кручение) для изоляции ВЧКК. В то же время виброизолирующая муфта 140 обладает высокой жесткостью на изгиб, чтобы облегчить управляемость направленной КНБК, а именно блока управления направлением бурения.[0046] In one embodiment, the anti-vibration sleeve 140 is as short as possible in order to keep the BOP tools close to the rock breaking tool 30. In one embodiment, the anti-vibration sleeve 140, as described herein, may be shorter than 2 m. In another embodiment, the vibration isolation sleeve 140 may be shorter than 1.5 m. In another embodiment, the vibration isolation sleeve 140 may be shorter than 1.2 m. In an embodiment, the anti-vibration sleeve 140 may be shorter than 1 m. In order to achieve the isolating characteristic, the anti-vibration sleeve 140 has a small torsional rigidity (torsional softness, low torsional rigidity) for isolating the HFCC. At the same time, the anti-vibration sleeve 140 has a high bending stiffness to facilitate the controllability of the directional BHA, namely the drilling direction control unit.

[0047] В настоящем документе представлены различные конструкции виброизолирующей муфты 140 в различных вариантах осуществления, которые обладают механическими свойствами, которые уравновешивают мягкость на кручение и жесткость на изгиб, сохраняя при этом механические напряжения ниже допустимого предела. Механические напряжения вызываются осевыми нагрузками (нагрузкой на долото (ННД)), крутящим моментом, прикладываемым наземным оборудованием (вращением бурильной колонны), динамическим изгибом из-за искривления ствола скважины и вибрацией (поперечной, осевой, крутильной). Виброизолирующая муфта 140 может быть выполнена как единый элемент, состоящий только из одной детали, или может быть выполнена из нескольких соединенных между собой компонентов.[0047] Various designs of anti-vibration coupling 140 in various embodiments are presented herein that have mechanical properties that balance torsional softness and bending rigidity while keeping mechanical stresses below an acceptable limit. Mechanical stresses are caused by axial loads (load on bit (WBW)), torque applied by the surface equipment (rotation of the drill string), dynamic bending due to the curvature of the wellbore, and vibration (transverse, axial, torsional). The anti-vibration coupling 140 can be made as a single element, consisting of only one part, or can be made from several interconnected components.

[0048] Виброизолирующая муфта, выполненная как единый элемент без соединений (таких как резьба, сварные соединения или соединения других видов), менее подвержена поломкам. Современные методы производства, такие как аддитивное производство, открывают возможности для создания виброизолирующей муфты в виде единой детали сложной формы. Виброизолирующая муфта, как описано в настоящем документе, не включает в себя подшипники или другие детали, вращающиеся относительно друг друга. Отсутствие подшипников позволяет снизить износ. В описанной в настоящем документе виброизолирующей муфте не используются фрикционные поверхности или силы трения для рассеивания энергии вращения. Трение в данном контексте включает вязкостное трение (вязкую силу). Следует понимать, что виброизолирующая муфта 140 изолирует только вращение, связанное с крутильными колебаниями. Вращение (апериодическое или непрерывное вращение), прикладываемое поворотным столом или верхним приводом, передается от КНБК выше виброизолирующей муфты 140 на КНБК ниже виброизолирующей муфты. Хотя виброизолирующая муфта 140 изолирует ВЧКК, КНБК выше и ниже виброизолирующей муфты соединены с возможностью вращения.[0048] A vibration isolation sleeve made as a single element without joints (such as threads, welds, or other types of joints) is less prone to breakage. Modern manufacturing methods, such as additive manufacturing, open up opportunities to create a vibration-isolating coupling in a single piece of complex shape. The anti-vibration coupling as described herein does not include bearings or other parts that rotate relative to each other. The absence of bearings reduces wear. The anti-vibration coupling described herein does not use friction surfaces or friction forces to dissipate rotational energy. Friction in this context includes viscous friction (viscous force). It should be understood that the vibration isolating sleeve 140 isolates only the rotation associated with torsional vibrations. Rotation (aperiodic or continuous rotation) applied by the turntable or top drive is transmitted from the BHA above the anti-vibration sleeve 140 to the BHA below the anti-vibration sleeve. While the anti-vibration sleeve 140 isolates the HFCC, the BHAs above and below the anti-vibration sleeve are rotatably coupled.

[0049] Также со ссылкой на ФИГ. 4-7, виброизолирующая муфта 140 включает в себя первую часть муфты 146, образующую первый конец 147, и вторую часть муфты 148, образующую второй конец 149, соединенные виброизолирующей частью 150. Виброизолирующая часть 150 включает в себя первый конец 151 и второй конец 152. Первая часть муфты 146 включает внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность (не обозначено отдельно), образующие центральный канал 141. Вторая часть муфты 148 включает внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность (также не обозначено отдельно), образующие центральный канал 142. Первая часть муфты 146 и вторая часть муфты 148 содержат соединительный элемент (не помечен отдельно), такой как резьбовая секция (не показано), которую можно использовать для соединения с соседними инструментами. Например, первая часть муфты 146 может иметь форму муфты с внутренней конической замковой резьбой, а вторая часть муфты 148 может иметь форму муфты с наружной конической замковой резьбой. Виброизолирующая муфта 140 проходит вдоль продольной оси «L».[0049] Also with reference to FIG. 4-7, the anti-vibration sleeve 140 includes a first sleeve part 146 forming a first end 147 and a second sleeve part 148 forming a second end 149 connected by a vibration isolating part 150. The anti-vibration part 150 includes a first end 151 and a second end 152. The first part of the sleeve 146 includes an outer surface and an inner surface (not indicated separately) defining the central channel 141. The second part of the sleeve 148 includes an outer surface and an inner surface (also not indicated separately) defining the central channel 142. The first part of the sleeve 146 and the second part couplings 148 include a connecting element (not separately labeled), such as a threaded section (not shown), which can be used to connect to adjacent tools. For example, the first sleeve portion 146 may be in the form of an internal tapered locking thread, and the second sleeve portion 148 may be in the form of an external tapered locking thread. Vibration isolation sleeve 140 extends along the longitudinal axis "L".

[0050] В альтернативном варианте осуществления муфта с наружной конической замковой резьбой может быть включена в первую часть муфты 146, а муфта с внутренней конической замковой резьбой может быть включена во вторую часть муфты 148. В одном из вариантов осуществления виброизолирующая муфта 140 представляет собой модульный инструмент, который может быть интегрирован в модульную КНБК. Как следствие, виброизолирующая муфта 140 также включает линию передачи данных и питания от части КНБК над виброизолирующей муфтой 140 к части КНБК, расположенной ниже, и наоборот, через шину питания и связи, такую как система шин питания (не показано). Шина питания и связи может включать в себя электрическое или оптическое соединение, которое проходит от первой соединительной части 146 через виброизолирующую часть 140 ко второй соединительной части 148. Соединение может быть обеспечено с помощью электрического (питание, данные) или оптического (данные) проводника или провода (также не показано).[0050] In an alternative embodiment, an external tapered locking threaded sleeve may be included in the first sleeve portion 146, and a female tapered locking threaded sleeve may be included in the second sleeve section 148. In one embodiment, the vibration isolation sleeve 140 is a modular tool , which can be integrated into a modular BHA. As a consequence, the isolation sleeve 140 also includes a data and power line from the portion of the BHA above the isolation sleeve 140 to the portion of the BHA below, and vice versa, through a power and communication bus, such as a power bus system (not shown). The power and communication bus may include an electrical or optical connection that extends from the first connection portion 146 through the vibration isolating portion 140 to the second connection portion 148. The connection may be provided by an electrical (power, data) or optical (data) conductor or wire. (also not shown).

[0051] Первая часть муфты 146 и вторая часть муфты 148 могут включать соединитель (не показано), который взаимодействует с системой шин питания и связи забойного компонента выше и/или ниже виброизолирующей муфты 140. Соединитель, включенный в первую и/или вторую части муфты 146/148, может иметь форму кольцевого соединителя (не показано) или, в альтернативном варианте осуществления, центрального соединителя (также не показано), расположенного во внутреннем отверстии (не обозначено отдельно) забойного компонента центральном канале 141 в первой части муфты 146 и центральном канале 142 во второй части муфты 148. Проводник или провод может проходить через виброизолирующую часть 150 либо через полость, либо через канал, как описано в настоящем документе. В альтернативных вариантах осуществления также могут использоваться другие типы соединителей.[0051] The first sleeve portion 146 and the second sleeve portion 148 may include a connector (not shown) that interfaces with the downhole component power and communication bus system above and/or below the vibration isolation sleeve 140. A connector included in the first and/or second sleeve portions 146/148, may be in the form of a ring connector (not shown) or, alternatively, a center connector (also not shown) located in the inner hole (not shown separately) of the downhole component of the central channel 141 in the first part of the sleeve 146 and the central channel 142 in the second part of the coupling 148. The conductor or wire may pass through the vibration isolating part 150 either through the cavity or through the channel, as described herein. In alternative embodiments, other types of connectors may also be used.

[0052] В одном из вариантов осуществления первая часть муфты 146, вторая часть муфты 148 и виброизолирующая часть 150 выполнены как единый элемент, например, с использованием технологий аддитивного производства. В альтернативном варианте осуществления первая часть муфты 146 соединяется с первым концом 151 виброизолирующей части 150, а вторая часть муфты 148 соединяется со вторым концом 152 виброизолирующей части 150 с помощью сварки (например, сварки встык) или с помощью других соединительных элементов, включая резьбовые соединения. Виброизолирующая часть 150 включает в себя множество виброизолирующих элементов, один из которых обозначен позицией 156. Как показано на ФИГ. 3-5, каждый из виброизолирующих элементов 156 включает внешнюю поверхность 158. В зависимости от конкретной формы виброизолирующие элементы могут также иметь внутреннюю поверхность 159, образующую камеру или полость 186. Центральная опора 170 проходит через виброизолирующую муфту 140 и соединяет первую часть муфты 146 и вторую часть муфты 148. Камеры или полости расположены в кольцевой области, окружающей центральную опору 170. Центральная опора 170 включает в себя часть внешней поверхности 172 и может включать часть внутренней поверхности 174, которая образует часть центрального канала 175.[0052] In one embodiment, the first clutch part 146, the second clutch part 148, and the vibration isolating part 150 are made as a single element, for example, using additive manufacturing techniques. In an alternative embodiment, the first part of the coupling 146 is connected to the first end 151 of the vibration isolating part 150, and the second part of the coupling 148 is connected to the second end 152 of the vibration isolating part 150 by welding (for example, butt welding) or using other connecting elements, including threaded connections. The anti-vibration portion 150 includes a plurality of anti-vibration elements, one of which is indicated at 156. As shown in FIG. 3-5, each of the anti-vibration elements 156 includes an outer surface 158. Depending on the specific shape, the anti-vibration elements may also have an internal surface 159 defining a chamber or cavity 186. The central support 170 passes through the anti-vibration sleeve 140 and connects the first part of the sleeve 146 and the second part of the sleeve 148. Chambers or cavities are located in the annular region surrounding the central support 170. The central support 170 includes a portion of the outer surface 172 and may include a portion of the inner surface 174 that forms part of the central channel 175.

[0053] В одном из вариантов осуществления множество соединительных элементов 180 проходят в радиальном направлении R (ФИГ. 7) от части внешней поверхности 172 центральной опоры 170 и соединяются с множеством виброизолирующих элементов 156. Термин «радиальный» относится к направлению, перпендикулярному продольной оси L виброизолирующей муфты 140. Множество виброизолирующих элементов 156 образует множество камер или полостей 186. В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 180 выполнены как единый элемент с центральной опорой 170 и соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 156. Как будет подробно описано в настоящем документе, полости 186 могут использоваться для передачи текучей среды вдоль бурильной колонны 20 или могут использоваться в качестве путей для прокладки проводников (электрических, оптических). Соединительные элементы 180, пазы 190 и виброизолирующие элементы 156 проходят более чем на половине длины виброизолирующей части 150 от первой части муфты 146 до второй части муфты 148. Пазы 190 заканчиваются частью виброизолирующей части 150, которая имеет закрытую поверхность и сплошную кольцевую часть. Сплошная кольцевая часть включает в себя первую сплошную кольцевую часть 143 и вторую сплошную кольцевую часть 144, расположенные на противоположных концах виброизолирующей части 150. Первая сплошная кольцевая часть 143 окружает центральный канал 141, а вторая сплошная кольцевая часть 144 окружает центральный канал 142.[0053] In one embodiment, a plurality of connecting elements 180 extend in a radial direction R (FIG. 7) from a portion of the outer surface 172 of the central support 170 and connect to a plurality of anti-vibration elements 156. The term "radial" refers to a direction perpendicular to the longitudinal axis L a plurality of vibration isolating elements 140. A plurality of vibration isolating elements 156 define a plurality of chambers or cavities 186. In an illustrative aspect, a plurality of connecting elements 180 are formed as a single element with a central support 170 and corresponding elements from a plurality of vibration isolating elements 156. As will be described in detail herein, cavities 186 can be used to convey fluid along the drill string 20 or may be used as paths for laying conductors (electrical, optical). Connecting elements 180, grooves 190 and vibration isolating elements 156 extend more than half the length of the vibration isolating part 150 from the first part of the coupling 146 to the second part of the coupling 148. The grooves 190 end with a part of the vibration isolating part 150, which has a closed surface and a solid annular part. The solid annular part includes a first solid annular part 143 and a second solid annular part 144 located at opposite ends of the vibration isolating part 150. The first solid annular part 143 surrounds the central channel 141, and the second solid annular part 144 surrounds the central channel 142.

[0054] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления виброизолирующая часть 150 включает в себя множество пазов или прорезей 190, которые разделяют и образуют множество виброизолирующих элементов 156. Пазы 190 проходят между первой частью муфты 146 и второй частью муфты 148. Каждый из множества пазов 190 включает в себя первую концевую часть 193 и вторую противоположную концевую часть 194. Первая концевая часть 193 расположена на расстоянии от первой концевой части 147, образуемой первой частью муфты 146, а вторая концевая часть 194 находится на расстоянии от второй концевой части 149, образуемой второй частью муфты 148. Первая концевая часть 193 расположена ближе к первой части муфты 146, чем ко второй части муфты 148, а вторая концевая часть 194 расположена ближе ко второй части муфты 148, чем к первой части муфты 146. Первая концевая часть 193 заканчивается на первой сплошной кольцевой части 143, а вторая концевая часть 194 заканчивается на второй сплошной кольцевой концевой части 144.[0054] In accordance with an exemplary embodiment, the vibration isolating portion 150 includes a plurality of slots or slots 190 that separate and form a plurality of vibration isolating members 156. The slots 190 extend between the first sleeve portion 146 and the second sleeve portion 148. Each of the plurality of slots 190 includes includes a first end portion 193 and a second opposite end portion 194. The first end portion 193 is located at a distance from the first end portion 147, formed by the first coupling part 146, and the second end portion 194 is located at a distance from the second end portion 149, formed by the second coupling part 148. The first end part 193 is located closer to the first part of the coupling 146 than to the second part of the coupling 148, and the second end part 194 is located closer to the second part of the coupling 148 than to the first part of the coupling 146. The first end part 193 ends on the first solid annular part 143, and the second end part 194 ends at the second solid annular ends oh part 144.

[0055] Пазы или прорези 190 по существу параллельны продольной оси L виброизолирующей муфты 140. Виброизолирующие элементы 156 проходят по длине виброизолирующей части 150 от первой части муфты 146 до второй части муфты 148. Виброизолирующие элементы 156 проходят в окружном направлении С (ФИГ. 7) (перпендикулярно продольной оси L) между соседними (смежными) пазами 190. Следует понимать, что при таком расположении множество пазов 190 не проходят по всей длине виброизолирующей части 140. Количество пазов может варьироваться.[0055] The slots or slots 190 are substantially parallel to the longitudinal axis L of the anti-vibration sleeve 140. The anti-vibration elements 156 extend along the length of the anti-vibration portion 150 from the first part of the sleeve 146 to the second part of the sleeve 148. The anti-vibration elements 156 extend in circumferential direction C (FIG. 7) (perpendicular to the longitudinal axis L) between adjacent (adjacent) slots 190. It should be understood that with this arrangement, the plurality of slots 190 do not extend the entire length of the vibration isolating portion 140. The number of slots may vary.

[0056] Первая концевая часть 193 и вторая концевая часть 194 множества пазов 190 включают в себя зону перехода к сплошной кольцевой части виброизолирующей части 150. Первая концевая часть 193 включает в себя первую зону перехода 153 к первой сплошной кольцевой части 143, а вторая концевая часть 194 включает вторую зону перехода 154 ко второй сплошной кольцевой части 144. Каждая из первой зоны перехода и второй зоны перехода включает плавный переход к первой и второй сплошным кольцевым частям 143 и 144. Плавный переход включает по крайней мере один радиус. В вариантах осуществления зона перехода может включать трехцентровую кривую или трехцентровую арку. Множество виброизолирующих элементов 156 включают зону перехода к сплошной кольцевой части виброизолирующей части 150. Зона перехода от множества виброизолирующих элементов 156 к сплошной кольцевой части включает в себя плавный переход, включающий по меньшей мере один радиус, трехцентровую кривую или трехцентровую арку. Множество соединительных элементов 180 включают зону перехода к центральной опоре 170 виброизолирующей части 150. Зона перехода от множества соединительных элементов 180 к центральной опоре 170 включает в себя плавный переход, включающий по меньшей мере один радиус, трехцентровую кривую или трехцентровую арку.[0056] The first end portion 193 and the second end portion 194 of the plurality of slots 190 include a transition zone to the solid annular portion of the vibration isolating portion 150. The first end portion 193 includes a first transition zone 153 to the first solid annular portion 143, and the second end portion 194 includes a second transition zone 154 to the second solid annular portion 144. Each of the first transition zone and the second transition zone includes a smooth transition to the first and second solid annular portions 143 and 144. The smooth transition includes at least one radius. In embodiments, the transition zone may include a three-center curve or a three-center arch. The plurality of anti-vibration elements 156 include a transition zone to the solid annular portion of the anti-vibration portion 150. The transition zone from the plurality of anti-vibration elements 156 to the solid annular portion includes a smooth transition including at least one radius, three-center curve, or three-center arch. The plurality of connectors 180 include a transition zone to the central support 170 of the vibration isolating portion 150. The transition zone from the plurality of connectors 180 to the central support 170 includes a smooth transition including at least one radius, three-center curve, or three-center arch.

[0057] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления крутящий момент на первой части муфты 146 передается через виброизолирующую часть 150 во вторую часть муфты 148. Множество пазов 190 позволяют первой части муфты 146 вращаться при кручении относительно второй части муфты 148 вокруг продольной оси L виброизолирующей муфты 140. Множество пазов 190 обеспечивают вращение вокруг продольной оси L за счет упругого изгибания или деформации множества виброизолирующих элементов 156 и кручения центральной опоры 170. Изгиб множества виброизолирующих элементов представляет собой изгиб, по существу являющийся перпендикулярным продольной оси L виброизолирующей муфты 140. Наличие множества пазов снижает жесткость на кручение виброизолирующей части 150.[0057] In accordance with an illustrative embodiment, the torque on the first clutch part 146 is transmitted through the vibration isolating part 150 to the second clutch part 148. A plurality of slots 190 allow the first clutch part 146 to rotate in torsion relative to the second clutch part 148 about the longitudinal axis L of the vibration isolating clutch 140 The plurality of slots 190 provide rotation about the longitudinal axis L by elastically bending or deforming the plurality of anti-vibration elements 156 and torsion of the center support 170. The flex of the plurality of anti-vibration members is a bend substantially perpendicular to the longitudinal axis L of the anti-vibration coupling 140. The presence of the plurality of slots reduces rigidity on torsion of the vibration isolating part 150.

[0058] В одном из вариантов осуществления первая и вторая части муфты 146 и 148, виброизолирующая часть 150, включая центральную опору, соединительные элементы 180 и множество виброизолирующих элементов 156 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты 146 относительно второй части муфты 148 и вращение при кручении (колебание) виброизолирующей части 150 вокруг продольной оси L виброизолирующей муфты изолирует ВЧКК, производимое инструментом для дробления породы 30 под виброизолирующей муфтой 140, от части КНБК над виброизолирующей муфтой 140. Инструмент для дробления породы 30 расположен под виброизолирующей муфтой 140 и находится ближе ко второй части муфты 148, чем к первой части муфты 146. Крутильные колебания происходят на частоте ВЧКК, возбуждаемой в инструменте для дробления породы 30 вследствие усилия резания. Амплитуда крутильных колебаний (перпендикулярно продольной оси L) уменьшается вдоль виброизолирующей части 150. В идеальном случае колебаний на первой части муфты 146 больше не наблюдается. Таким образом ВЧКК изолируются от первой части муфты 146 с помощью виброизолирующей части 150.[0058] In one embodiment, the first and second coupling portions 146 and 148, the vibration isolating portion 150, including the center support, the coupling elements 180, and the plurality of vibration isolating elements 156 are formed as a single element. The torsional rotation of the first part of the sleeve 146 relative to the second part of the sleeve 148 and the torsional rotation (oscillation) of the anti-vibration part 150 around the longitudinal axis L of the anti-vibration sleeve isolates the HFCC produced by the rock crushing tool 30 under the anti-vibration sleeve 140 from the part of the BHA above the anti-vibration sleeve 140. The rock breaking tool 30 is located below the vibration isolation sleeve 140 and is closer to the second part of the sleeve 148 than to the first part of the sleeve 146. Torsional vibrations occur at the frequency of the HFCC induced in the rock crushing tool 30 due to the cutting force. The amplitude of the torsional vibration (perpendicular to the longitudinal axis L) decreases along the anti-vibration part 150. Ideally, no more vibration is observed on the first part of the coupling 146. Thus, the VChKK are isolated from the first part of the coupling 146 using the vibration isolating part 150.

[0059] Изоляция крутильных колебаний между второй частью муфты 148 и первой частью муфты 146 достигается за счет мягкости на кручение виброизолирующей части 150, которая позволяет второй части муфты 148 вращаться относительно первой части муфты 146. В вариантах осуществления крутящий момент возникает на первой части муфты 146. Это может произойти, когда точка образования ВЧКК находится ближе к первой части муфты 146, чем ко второй части муфты 148, например, при использовании долота-расширителя, расположенного над виброизолирующей муфтой 140. В иллюстративном варианте осуществления инструмент для дробления породы 30 расположен ниже по стволу скважины относительно виброизолирующей муфты 140. Первая часть муфты 146 расположена выше по стволу скважины, а вторая часть муфты 148 расположена ниже по стволу скважины. В иллюстративном аспекте первая часть муфты 146 представляет собой конец виброизолирующей муфты 140, который расположен ближе к поверхности. Требуемая мягкость на кручение или гибкость виброизолирующей части 150 для достижения желаемой изоляции от ВЧКК части КНБК над виброизолирующей муфтой достигается за счет формирования виброизолирующей части 150 с использованием оптимизированной конфигурации.[0059] Torsional isolation between the second clutch portion 148 and the first clutch portion 146 is achieved by the torsional softness of the vibration isolating portion 150, which allows the second clutch portion 148 to rotate relative to the first clutch portion 146. In embodiments, torque is applied to the first clutch portion 146 This can occur when the point of HFCC formation is closer to the first part of the sleeve 146 than to the second part of the sleeve 148, for example, when using a reamer bit located above the vibration isolating sleeve 140. In an illustrative embodiment, the rock breaking tool 30 is located downstream. wellbore relative to vibration isolation sleeve 140. The first part of the sleeve 146 is located up the wellbore, and the second part of the sleeve 148 is located down the wellbore. In an illustrative aspect, the first part of the clutch 146 is the end of the vibration isolating clutch 140, which is located closer to the surface. The required torsional softness or flexibility of the anti-vibration part 150 to achieve the desired isolation from the HFCC of the BHA portion above the anti-vibration sleeve is achieved by forming the anti-vibration part 150 using an optimized configuration.

[0060] Жесткость на кручение рассчитывается по уравнению:[0060] Torsional stiffness is calculated by the equation:

Т=G * I_T T=G * I _T

где Т - жесткость на кручение, G - модуль сдвига, а I_T - момент кручения инерции, связанный с осью вращения (продольной осью L).where T is the torsional stiffness, G is the shear modulus, and I _T is the torsional moment of inertia associated with the axis of rotation (longitudinal axis L).

[0061] С помощью моделирования методом КЭ форма центральной опоры 170, соединительных элементов 180 и виброизолирующих элементов 156 регулируется для достижения момента кручения инерции 1 т, что позволяет достичь малой жесткости на кручение Т, и в то же время (i) сохранить требуемую жесткость на изгиб и (ii) не допустить превышения требуемой осевой длины виброизолирующей муфты 140 (обычно составляет 1 м). Небольшой момент кручения инерции 1 т приводит к малой жесткости на кручение Т.[0061] Using FE simulation, the shape of the central support 170, the connecting members 180, and the anti-vibration members 156 is adjusted to achieve a torsional moment of inertia of 1 t, which allows a low torsional stiffness T to be achieved while (i) maintaining the desired stiffness at bending and (ii) not exceed the required axial length of the anti-vibration coupling 140 (typically 1 m). A small torsional moment of inertia of 1 t results in a low torsional rigidity T.

[0062] Размещение виброизолирующих элементов 156 вдоль продольной оси L и размещение виброизолирующих элементов в окружном направлении С виброизолирующей муфты 140 позволяет достичь высокой жесткости на изгиб.[0062] Placing the anti-vibration elements 156 along the longitudinal axis L and placing the anti-vibration elements in the circumferential direction C of the anti-vibration sleeve 140 achieves high bending rigidity.

[0063] В одном из вариантов осуществления первая часть муфты 146 и вторая часть муфты 148 могут быть изготовлены из того же материала, что и виброизолирующая часть 150. В другом варианте осуществления первая часть муфты 146 и вторая часть муфты 148 могут быть выполнены из разных материалов. Пазы 190 служат для достижения выбранной мягкости на кручение за счет сохранения жесткости на изгиб. Жесткость на изгиб обеспечивается ориентацией пазов 190, по существу, параллельной продольной оси L. Пазы размещены для достижения вращательно-симметричной конфигурации, обеспечивающей равномерную жесткость на изгиб в любой ориентации изгиба и исключающей искривление материала при крутильных движениях. Распределение массы виброизолирующей части 150 в окружном направлении симметрично вращению за счет вращения вокруг продольной оси L.[0063] In one embodiment, the first coupling portion 146 and the second coupling portion 148 may be made from the same material as the vibration isolating portion 150. In another embodiment, the first coupling portion 146 and the second coupling portion 148 may be made from different materials. . The slots 190 serve to achieve a selected torsional softness by maintaining bending rigidity. The bending stiffness is provided by orienting the slots 190 substantially parallel to the longitudinal axis L. The slots are placed to achieve a rotationally symmetrical configuration that provides uniform bending stiffness in any bending orientation and prevents warping of the material during torsional movements. The mass distribution of the vibration isolating part 150 in the circumferential direction is rotationally symmetrical due to rotation around the longitudinal axis L.

[0064] Для достижения равномерного изгибания используются пазы в количестве 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более 10. Кроме того, форма виброизолирующих элементов 156 должна удовлетворять требованиям симметрии, чтобы избежать дисбаланса масс в виброизолирующей части 150 по отношению к вращению вокруг продольной оси L и поддерживать ее жесткость на изгиб (главным образом протяженность по окружности виброизолирующих элементов 156). Ширина пазов регулируется для обеспечения определенных углов скручивания а (ФИГ. 5) виброизолирующей части 150 до того, как пазы закроются и воспрепятствуют дальнейшему скручиванию.[0064] 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more than 10 slots are used to achieve uniform bending. part 150 with respect to rotation about the longitudinal axis L and maintain its bending rigidity (mainly the circumferential extent of the anti-vibration elements 156). The width of the slots is adjusted to provide certain twisting angles a (FIG. 5) of the vibration isolating portion 150 before the slots close and prevent further twisting.

[0065] Закрытие пазов при крутильных колебаниях приводит к блокировке виброизолирующей части 150. При выборе ширины пазов в виброизолирующей муфте предусматривается определенный ограничитель угла скручивания а или амплитуды крутильных колебаний. Пазы проходят по длине виброизолирующей части 150 параллельно продольной оси L и вдоль по меньшей мере 50%, 70%, 80%, 90%, 95% или 99% общей длины виброизолирующей муфты 140.[0065] Closing the slots during torsional vibrations results in blocking of the anti-vibration portion 150. When choosing the width of the slots, the anti-vibration sleeve provides a certain limiter for the angle of twisting a or the amplitude of torsional vibrations. The grooves extend along the length of the anti-vibration portion 150 parallel to the longitudinal axis L and along at least 50%, 70%, 80%, 90%, 95%, or 99% of the total length of the anti-vibration sleeve 140.

[0066] На ФИГ. 8 показана виброизолирующая муфта 200 в соответствии с другим аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 200 включает в себя виброизолирующую часть 202, образованную множеством виброизолирующих элементов, один из которых обозначен позицией 204. Каждый из множества виброизолирующих элементов 204 включает в себя внешнюю поверхность 206 и внутреннюю поверхность 208. Виброизолирующая муфта 200 включает в себя центральную опору 210, имеющую часть внешней поверхности 212, и может включать часть внутренней поверхности 214, образующую часть центрального канала 216.[0066] FIG. 8 shows a vibration isolation sleeve 200 in accordance with another aspect of an exemplary embodiment. The anti-vibration sleeve 200 includes an anti-vibration portion 202 formed by a plurality of anti-vibration elements, one of which is designated 204. Each of the plurality of anti-vibration elements 204 includes an outer surface 206 and an inner surface 208. The anti-vibration sleeve 200 includes a central support 210 having part of the outer surface 212, and may include a portion of the inner surface 214 forming part of the central channel 216.

[0067] В одном из вариантов осуществления виброизолирующая часть 202 включает в себя множество соединительных элементов 218, которые проходят от части внешней поверхности 212 центральной опоры 210 и соединяются с соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 204. Протяженность по окружности (не обозначено отдельно) соединительного элемента 218 меньше, чем протяженность по окружности (также не обозначено отдельно) виброизолирующего элемента 204, ведущая к множеству камер или полостей в кольцевой области виброизолирующей части 202, одна из которых указана на позиции 220. В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 218 выполнены как единый элемент с центральной опорой 210 и соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 204.[0067] In one embodiment, the vibration isolating portion 202 includes a plurality of connecting elements 218 that extend from a portion of the outer surface 212 of the central support 210 and connect to corresponding elements of the plurality of vibration isolating elements 204. A circumferential extent (not indicated separately) of the connecting element 218 is less than the circumferential extent (also not indicated separately) of the vibration isolating element 204 leading to a plurality of chambers or cavities in the annular region of the vibration isolating part 202, one of which is indicated at position 220. In an illustrative aspect, the plurality of connecting elements 218 are made as a single element with the central support 210 and the corresponding elements of the plurality of anti-vibration elements 204.

[0068] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления виброизолирующая муфта 200 включает в себя первое множество пазов или прорезей, одна из которых обозначена позицией 224, и второе множество пазов или прорезей, одна из которых обозначена позицией 226. Первое множество пазов 224 имеет первую ширину, а второе множество пазов 226 имеет вторую ширину, которая больше первой ширины. Следует понимать, что первое множество пазов 224 и второе множество пазов 226 не проходят по всей длине виброизолирующей части 202.[0068] In accordance with an illustrative embodiment, the vibration isolating clutch 200 includes a first set of slots or slots, one of which is indicated by 224, and a second set of slots or slots, one of which is indicated by 226. The first set of slots 224 has a first width, and the second plurality of slots 226 has a second width that is greater than the first width. It should be understood that the first plurality of slots 224 and the second plurality of slots 226 do not extend the entire length of the vibration isolating portion 202.

[0069] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления крутящий момент, поступающий на первую часть муфты (не показано) виброизолирующей муфты 200, передается на вторую часть муфты (также не показано). Виброизолирующая часть 202 позволяет первой части муфты вращаться при кручении относительно второй части муфты за счет упругого кручения центральной опоры 210 и изгиба или деформации множества соединительных элементов 218. В одном из вариантов осуществления первая и вторая части муфты вместе с каждым из множества виброизолирующих элементов 204, соединительных элементов 218 и центральной опоры 210 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты относительно второй части муфты, которому способствует мягкость на кручение виброизолирующей части 202, уменьшает ВЧКК, создаваемые инструментом для дробления породы 30.[0069] According to an exemplary embodiment, the torque supplied to the first clutch part (not shown) of the vibration isolation clutch 200 is transmitted to the second clutch part (also not shown). The vibration isolating part 202 allows the first part of the clutch to rotate in torsion relative to the second part of the clutch due to the elastic torsion of the central support 210 and bending or deformation of the plurality of connecting elements 218. elements 218 and the central support 210 are made as a single element. The torsional rotation of the first sleeve part relative to the second sleeve part, assisted by the torsional softness of the vibration isolating part 202, reduces the FCC created by the rock breaking tool 30.

[0070] На ФИГ. 9 показана виброизолирующая муфта 228 в соответствии с другим аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 228 включает в себя виброизолирующую часть 230, содержащую множество виброизолирующих элементов, один из которых обозначен позицией 231. Каждый из множества виброизолирующих элементов 231 включает в себя внешнюю поверхность 237 и внутреннюю поверхность 238. Центральная опора 240 проходит через виброизолирующую муфту 228 и включает в себя часть внешней поверхности 241 и сплошное поперечное сечение (не обозначено отдельно). Высокая прочность центральной опоры положительно влияет на изолирующую способность изолятора.[0070] FIG. 9 shows a vibration isolation sleeve 228 in accordance with another aspect of an exemplary embodiment. The anti-vibration sleeve 228 includes an anti-vibration portion 230 comprising a plurality of anti-vibration members, one of which is designated 231. Each of the plurality of anti-vibration elements 231 includes an outer surface 237 and an inner surface 238. The central support 240 extends through the anti-vibration sleeve 228 and includes itself part of the outer surface 241 and a solid cross section (not labeled separately). The high strength of the central support has a positive effect on the insulating capacity of the insulator.

[0071] В одном из вариантов осуществления множество соединительных элементов, один из которых показан позицией 243, отходит от части внешней поверхности 241 центральной опоры 240 и соединяется с соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 231, образующих множество кольцевых камер или полостей 233. В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 243 может быть выполнено как единый элемент с центральной опорой 240 и соответствующими элементами из множества вибро изолирующих элементов 231. Протяженность по окружности (не обозначено отдельно) соединительного элемента 243 меньше, чем протяженность по окружности виброизолирующих элементов 231, ведущих к множеству кольцевых камер или полостей 233 в кольцевой области виброизолирующей части 228.[0071] In one embodiment, a plurality of connecting elements, one of which is shown at 243, extends from a portion of the outer surface 241 of the central support 240 and is connected to the corresponding elements of the plurality of vibration isolating elements 231, forming a plurality of annular chambers or cavities 233. In an illustrative aspect a plurality of connecting elements 243 may be made as a single element with a central support 240 and corresponding elements from a plurality of vibration isolating elements 231. The circumferential extent (not indicated separately) of the connecting element 243 is less than the circumferential extent of the vibration isolating elements 231 leading to a plurality of annular chambers or cavities 233 in the annular region of the vibration isolating part 228.

[0072] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления виброизолирующая часть 230 включает в себя множество пазов или прорезей 244, которые разделяют и образуют множество виброизолирующих элементов 231 и способствуют вращению при кручении виброизолирующей муфты 228 способом, аналогичным описанному в настоящем документе. Следует понимать, что множество пазов не проходят по всей длине виброизолирующей части 230.[0072] In accordance with an exemplary embodiment, the anti-vibration portion 230 includes a plurality of slots or slots 244 that separate and form a plurality of anti-vibration members 231 and facilitate torsional rotation of the anti-vibration sleeve 228 in a manner similar to that described herein. It should be understood that the plurality of slots do not extend the entire length of the vibration isolating portion 230.

[0073] В одном из вариантов осуществления один или несколько из множества виброизолирующих элементов 231 могут включать канал 252. Канал 252 может проходить в соответствующие соединительные элементы из множества соединительных элементов 243. Количество, геометрия и расположение каналов 252 могут варьироваться. Канал(ы) 252 облегчают прохождение потока жидкости через виброизолирующую муфту 228. Канал(ы) 252 могут также содержать проводник. Жидкость может иметь вид бурового раствора, который проходит к инструменту для дробления породы 30. Буровой раствор может проходить через гидравлический забойный двигатель (не показано) для придания движущей силы инструменту для дробления породы 30. Проводник может передавать данные, питание и управляющие сигналы внутри КНБК от одного забойного компонента к другому забойному компоненту, например, между забойными/подземными приборами, устройствами, датчиками и т.п.[0073] In one embodiment, one or more of the plurality of anti-vibration elements 231 may include a channel 252. The channel 252 may extend into appropriate connectors from the plurality of connectors 243. The number, geometry, and arrangement of the channels 252 may vary. The channel(s) 252 facilitate fluid flow through the isolation sleeve 228. The channel(s) 252 may also include a conductor. The fluid may be in the form of drilling fluid that is passed to the rock breaking tool 30. The drilling fluid may be passed through a downhole hydraulic motor (not shown) to provide propulsion to the rock breaking tool 30. A conductor may transmit data, power, and control signals within the BHA from one downhole component to another downhole component, for example, between downhole/downhole tools, devices, sensors, etc.

[0074] Аналогично описанному в настоящем документе, крутящий момент, поступающий на первую часть муфты (не показано) виброизолирующей муфты 228, передается на вторую часть муфты (также не показано). Множество пазов 244 позволяют первой части муфты вращаться при кручении относительно второй части муфты за счет упругого изгибания или деформации множества соединительных элементов 243 и кручения центральной опоры способом, подобным описанному в настоящем документе. В одном из вариантов осуществления центральная опора 240 вместе с множеством виброизолирующих элементов 231 и соединительных элементов 243 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты относительно второй части муфты, которому способствует мягкость на кручение виброизолирующей части 230, уменьшает ВЧКК, создаваемые инструментом для дробления породы 30.[0074] As described herein, the torque applied to the first clutch part (not shown) of the anti-vibration clutch 228 is transmitted to the second clutch part (also not shown). The plurality of slots 244 allow the first coupling portion to rotate relative to the second coupling portion by resiliently bending or deforming the plurality of coupling members 243 and twisting the center support in a manner similar to that described herein. In one embodiment, the central support 240, together with the plurality of anti-vibration elements 231 and connecting elements 243, is made as a single element. The torsional rotation of the first sleeve part relative to the second sleeve part, assisted by the torsional softness of the vibration isolating part 230, reduces the FCC created by the rock breaking tool 30.

[0075] На ФИГ. 10 показана виброизолирующая муфта 300 в соответствии с другим аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 300 включает в себя виброизолирующую часть 304, содержащую множество виброизолирующих элементов 306. Каждый из множества виброизолирующих элементов 306 включает в себя внешнюю поверхность 314 и внутреннюю поверхность 316. Центральная опора 320 проходит через виброизолирующую муфту 300. Центральная опора 320 включает часть внешней поверхности 322 и сплошное поперечное сечение (не обозначено отдельно).[0075] FIG. 10 shows a vibration isolation sleeve 300 in accordance with another aspect of an exemplary embodiment. The anti-vibration sleeve 300 includes an anti-vibration portion 304 including a plurality of anti-vibration elements 306. Each of the plurality of anti-vibration elements 306 includes an outer surface 314 and an inner surface 316. and a solid cross section (not labeled separately).

[0076] В одном из вариантов осуществления множество соединительных элементов, один из которых показан позицией 324, проходят от части внешней поверхности 322 центральной опоры 320 и соединяются с соответствующим одним из множества виброизолирующих элементов 306, образующих множество камер или полостей (не обозначено отдельно). В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 324 выполнены как единый элемент с центральной опорой 320 и соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 306.[0076] In one embodiment, a plurality of connecting elements, one of which is shown at 324, extend from a portion of the outer surface 322 of the central support 320 and connect to a corresponding one of a plurality of anti-vibration elements 306 forming a plurality of chambers or cavities (not indicated separately). In an illustrative aspect, a plurality of connecting elements 324 are made as a single element with a central support 320 and corresponding elements from a plurality of anti-vibration elements 306.

[0077] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления виброизолирующая часть 304 включает в себя множество пазов или прорезей, одна из которых обозначена позицией 328, которые способствуют вращению при кручении первой части муфты (не показано) относительно второй части муфты (также не показано) способом, аналогичным описанному в настоящем документе. Следует понимать, что множество пазов не проходят по всей длине виброизолирующей части 304. Также следует понимать, что количество пазов может варьироваться.[0077] In accordance with an illustrative embodiment, the vibration isolating portion 304 includes a plurality of slots or slots, one of which is indicated at 328, which facilitate rotation during torsion of the first clutch part (not shown) relative to the second clutch part (also not shown) in a manner, similar to that described in this document. It should be understood that the plurality of slots do not extend the entire length of the vibration isolating portion 304. It should also be understood that the number of slots may vary.

[0078] В одном из вариантов осуществления один или несколько из множества соединительных элементов 324 могут включать в себя канал 330, который облегчает прохождение потока жидкости через виброизолирующую муфту 300. В канале 330 также может размещаться проводник. Жидкость может иметь вид бурового раствора, который проходит к инструменту для дробления породы 30. Буровой раствор может проходить через гидравлический забойный двигатель (не показано) для придания движущей силы инструменту для дробления породы 30. Проводник может передавать управляющие сигналы между, например, наземным блоком управления 80 и скважинными/подземными инструментами, устройствами, датчиками и т.п.[0078] In one embodiment, one or more of the plurality of connectors 324 may include a conduit 330 that facilitates fluid flow through the isolation sleeve 300. Conduit 330 may also receive a conductor. The fluid may be in the form of drilling fluid that is passed to the rock breaking tool 30. The drilling fluid may be passed through a downhole hydraulic motor (not shown) to provide propulsion to the rock breaking tool 30. The conductor may transmit control signals between, for example, a surface control unit. 80 and downhole/underground tools, devices, sensors, etc.

[0079] Аналогично описанному в настоящем документе, крутящий момент, поступающий на первую часть муфты (не показано) виброизолирующей муфты 300, передается на вторую часть муфты (также не показано). Множество пазов 328 позволяют первой части муфты вращаться при кручении относительно второй части муфты за счет упругого изгибания или деформации множества соединительных элементов 324 и кручения центральной опоры 320. В одном из вариантов осуществления центральная опора 320 вместе с множеством виброизолирующих элементов 306 и соединительных элементов 324 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты относительно второй части муфты, которому способствует мягкость на кручение виброизолирующей части 304, уменьшает ВЧКК, создаваемые инструментом для дробления породы 30.[0079] As described herein, the torque applied to the first clutch part (not shown) of the anti-vibration clutch 300 is transmitted to the second clutch part (also not shown). The plurality of slots 328 allow the first coupling portion to rotate relative to the second coupling portion by elastically bending or deforming the plurality of coupling members 324 and torsion of the central support 320. single element. The torsional rotation of the first sleeve part relative to the second sleeve part, assisted by the torsional softness of the vibration isolating part 304, reduces the FCC created by the rock breaking tool 30.

[0080] На ФИГ. 11 показана виброизолирующая муфта 350 в соответствии с другим аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 350 включает в себя виброизолирующую часть 352, включающую в себя множество виброизолирующих элементов, один из которых обозначен позицией 354. Каждый из множества виброизолирующих элементов 354 включает в себя внешнюю поверхность 362 и внутреннюю поверхность 364. Центральная опора 368 проходит через центральное отверстие. Центральная опора 368 включает часть внешней поверхности 372 и центральный канал 374.[0080] FIG. 11 shows a vibration isolation sleeve 350 in accordance with another aspect of an exemplary embodiment. The anti-vibration sleeve 350 includes an anti-vibration portion 352 including a plurality of anti-vibration elements, one of which is designated 354. Each of the plurality of anti-vibration elements 354 includes an outer surface 362 and an inner surface 364. The central support 368 extends through the central hole. The central support 368 includes a portion of the outer surface 372 and a central channel 374.

[0081] В одном из вариантов осуществления множество соединительных элементов, один из которых обозначен позицией 376, отходит от части внешней поверхности 372 центральной опоры 368 и соединяется с соответствующим одним из множества виброизолирующих элементов 354, образующих множество камер или полостей (не обозначено отдельно). В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 376 выполнены как единый элемент с центральной опорой 368 и соответствующими элементами из множества виброизолирующих элементов 354.[0081] In one embodiment, a plurality of connecting elements, one of which is designated 376, extends from a portion of the outer surface 372 of the central support 368 and connects to a corresponding one of the plurality of anti-vibration elements 354 forming a plurality of chambers or cavities (not indicated separately). In an illustrative aspect, a plurality of connecting elements 376 are made as a single element with a central support 368 and corresponding elements from a plurality of anti-vibration elements 354.

[0082] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления виброизолирующая часть 352 включает в себя множество пазов или прорезей, одна из которых обозначена позицией 390, которые способствуют вращению при кручении первой части муфты (не показано) относительно второй части муфты (также не показано) способом, аналогичным описанному в настоящем документе. Следует понимать, что множество пазов 390 не проходят по всей длине виброизолирующей части 352. Кроме того, следует понимать, что количество пазов 390 может варьироваться.[0082] In accordance with an exemplary embodiment, the vibration isolating portion 352 includes a plurality of slots or slots, one of which is indicated at 390, that assist in torsionally rotating the first coupling portion (not shown) relative to the second coupling portion (also not shown) in a manner, similar to that described in this document. It should be understood that the plurality of slots 390 do not extend the entire length of the vibration isolating portion 352. In addition, it should be understood that the number of slots 390 may vary.

[0083] В иллюстративном варианте осуществления каждый из множества виброизолирующих элементов 354 включает в себя первую секцию 392, проходящую наружу от одного из множества соединительных элементов 376 в первом окружном направлении С (ФИГ. 7), и вторую секцию 394, проходящую наружу от одного из множества соединительных элементов 376 во втором окружном направлении. В иллюстративном аспекте вторая секция 394 смещена радиально внутрь относительно первой секции 392. Термин «радиально внутрь» относится к радиальному направлению R (ФИГ. 7). В другом иллюстративном аспекте первая секция 392, отходящая от одного из множества соединительных элементов 376, перекрывается второй секцией 394, отходящей от соседнего одного из множества соединительных элементов 376. Термин «соседний» или «смежный» по отношению к соединительному элементу, виброизолирующему элементу или пазу относится к соседнему соединительному элементу, виброизолирующему элементу или пазу.[0083] In an exemplary embodiment, each of the plurality of anti-vibration members 354 includes a first section 392 extending outward from one of the plurality of connecting members 376 in a first circumferential direction C (FIG. 7) and a second section 394 extending outward from one of the a plurality of connecting elements 376 in the second circumferential direction. In an illustrative aspect, the second section 394 is offset radially inward relative to the first section 392. The term "radially in" refers to the radial direction R (FIG. 7). In another illustrative aspect, the first section 392 extending from one of the plurality of connecting elements 376 overlaps with the second section 394 extending from an adjacent one of the plurality of connecting elements 376. refers to an adjacent connecting element, anti-vibration element or groove.

[0084] Аналогично описанному в настоящем документе, крутящий момент на первой части муфты (не показано) передается на вторую часть муфты (также не показано). Множество пазов 390 позволяют первой части муфты вращаться при кручении относительно второй части муфты за счет упругого изгибания или деформации множества соединительных элементов 376 способом, аналогичным описанному в настоящем документе. В одном из вариантов осуществления центральная опора 368, каждый из множества виброизолирующих элементов 354 вместе с множеством соединительных элементов 376 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты относительно второй части муфты, которому способствует мягкость на кручение виброизолирующей части 352, уменьшает ВЧКК, создаваемые инструментом для дробления породы 30.[0084] As described herein, the torque on the first clutch part (not shown) is transmitted to the second clutch part (also not shown). The plurality of slots 390 allow the first coupling portion to rotate relative to the second coupling portion by elastically bending or deforming the plurality of coupling elements 376 in a manner similar to that described herein. In one embodiment, the central support 368, each of the plurality of anti-vibration elements 354, together with the plurality of connecting elements 376, are made as a single element. The torsional rotation of the first sleeve part relative to the second sleeve part, aided by the torsional softness of the vibration isolating part 352, reduces the FCC created by the rock breaking tool 30.

[0085] На ФИГ. 12 показана виброизолирующая муфта 400 в соответствии с другим аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 400 включает в себя виброизолирующую часть 406, имеющую множество виброизолирующих элементов 407, отделенных друг от друга множеством пазов, один из которых обозначен позицией 408. Следует понимать, что множество пазов 408 не проходят по всей длине виброизолирующей части 406. Кроме того, количество пазов 408 может варьироваться. Каждый из множества виброизолирующих элементов 407 включает в себя внешнюю поверхность 420 и внутреннюю поверхность 422, образующие полость (не обозначено отдельно). Центральная опора 409 расположена в центральном отверстии и включает в себя часть внешней поверхности 432 и сплошное поперечное сечение (не обозначено отдельно).[0085] FIG. 12 shows a vibration isolation sleeve 400 in accordance with another aspect of an exemplary embodiment. The anti-vibration sleeve 400 includes an anti-vibration portion 406 having a plurality of anti-vibration elements 407 separated from each other by a plurality of slots, one of which is indicated at 408. slots 408 may vary. Each of the plurality of anti-vibration elements 407 includes an outer surface 420 and an inner surface 422 forming a cavity (not individually indicated). Central support 409 is located in the central hole and includes a portion of the outer surface 432 and a solid cross section (not labeled separately).

[0086] В одном из вариантов осуществления множество соединительных элементов 440 отходят от части внешней поверхности 432 центральной опоры 409 и соединяются с соответствующим одним из множества виброизолирующих элементов 407, образующих множество камер или полостей 448. В иллюстративном аспекте множество соединительных элементов 440 выполнены как единый элемент с соответствующим одним из множества виброизолирующих элементов 407 и центральной опорой 409.[0086] In one embodiment, a plurality of connectors 440 extend from a portion of the outer surface 432 of the central support 409 and connect to a corresponding one of a plurality of anti-vibration members 407 forming a plurality of chambers or cavities 448. In an illustrative aspect, the plurality of connectors 440 are configured as a single member with a corresponding one of the plurality of anti-vibration elements 407 and the central support 409.

[0087] В иллюстративном варианте осуществления трубопровод 460 проходит через одну или несколько из множества полостей 448. Трубопровод 460 может облегчать прохождение потока жидкости или проводников через виброизолирующую муфту 400. Жидкость может иметь вид бурового раствора, который проходит к инструменту для дробления породы 30. Буровой раствор может проходить через гидравлический забойный двигатель (не показано) для придания движущей силы инструменту для дробления породы 30. Проводник может передавать управляющие сигналы между, например, наземным блоком управления 80 и скважинными/подземными инструментами, устройствами, датчиками и т.п.[0087] In an exemplary embodiment, conduit 460 extends through one or more of a plurality of cavities 448. Conduit 460 may facilitate flow of fluid or conductors through isolation sleeve 400. The fluid may be in the form of a drilling fluid that passes to rock breaking tool 30. the fluid may pass through a mud motor (not shown) to provide propulsion to the rock breaking tool 30. The conductor may transmit control signals between, for example, surface control unit 80 and downhole/subterranean tools, devices, sensors, and the like.

[0088] Аналогично описанному в настоящем документе, крутящий момент на первой муфте (не показано) виброизолирующей муфты 400 передается второй муфте (также не обозначено отдельно). Множество пазов 408 позволяют первой части муфты вращаться при кручении относительно второй части муфты за счет упругого изгибания или деформации множества соединительных элементов 440 и кручения центральной опоры 409. В одном из вариантов осуществления множество виброизолирующих элементов 407, центральная опора 409 вместе с множеством соединительных элементов 440 выполнены как единый элемент. Вращение при кручении первой части муфты относительно второй части муфты, которому способствует мягкость на кручение виброизолирующей части 406, уменьшает ВЧКК, создаваемые инструментом для дробления породы 30.[0088] As described herein, the torque on the first clutch (not shown) of the anti-vibration clutch 400 is transmitted to the second clutch (also not separately labeled). The plurality of slots 408 allow the first coupling portion to rotate relative to the second coupling portion by elastically bending or deforming the plurality of coupling elements 440 and torsion of the central support 409. as a single element. The torsional rotation of the first sleeve part relative to the second sleeve part, aided by the torsional softness of the vibration isolating part 406, reduces the FCC created by the rock breaking tool 30.

[0089] Далее ссылка будет указывать на ФИГ. 13 при описании виброизолирующей муфты 500 в соответствии с еще одним аспектом иллюстративного варианта осуществления. Виброизолирующая муфта 500 включает в себя первую часть муфты 504, которая проходит ко второй части муфты (не показано) через виброизолирующую часть 510. Виброизолирующая часть 510 включает в себя множество виброизолирующих элементов, один из которых обозначен позицией 520 и отделен от другого множеством пазов, один из которых обозначен позицией 525. Следует понимать, что множество пазов 525 не проходят по всей длине виброизолирующей части 510. Кроме того, количество пазов 525 может варьироваться. Первая часть муфты 504 и вторая часть муфты (не показано) не имеют пазов. Часть первой части муфты и часть второй части муфты, не содержащие пазов, имеют закрытую внешнюю поверхность и могут содержать твердую кольцевую часть, окружающую центральный канал внутри первой и второй частей муфты. Каждая из первой части муфты 504 и второй части муфты (не показано) включает канал для передачи текучей среды.[0089] Reference will now be made to FIG. 13 in describing a vibration isolation sleeve 500 in accordance with yet another aspect of an exemplary embodiment. The vibration isolating clutch 500 includes a first clutch part 504 that extends to a second clutch part (not shown) through the vibration isolating part 510. of which is indicated by 525. It should be understood that the plurality of slots 525 do not extend the entire length of the vibration isolating portion 510. In addition, the number of slots 525 may vary. The first sleeve portion 504 and the second sleeve portion (not shown) are not slotted. The part of the first part of the sleeve and the part of the second part of the sleeve, which do not contain grooves, have a closed outer surface and may contain a solid annular part surrounding the central channel inside the first and second parts of the sleeve. Each of the first sleeve portion 504 and the second sleeve portion (not shown) includes a fluid passageway.

[0090] Каждый из множества виброизолирующих элементов 520 включает в себя внешнюю поверхность 530 и внутреннюю поверхность 532, образующие кольцевую полость 526. Трубопровод 540, также называемый обсадной колонной, проходит через кольцевую полость. В одном из вариантов осуществления трубопровод 540 может располагаться на расстоянии от внутренней поверхности 532. Обсадная колонна 540 может способствовать прохождению текучей среды через виброизолирующую муфту 500 и соединяться с центральным каналом в первой и второй частях соединительного элемента. Жидкость может иметь вид бурового раствора, который проходит к инструменту для дробления породы 30. Буровой раствор может проходить через гидравлический забойный двигатель (не показано) для придания движущей силы инструменту для дробления породы 30. Кроме того, один или несколько из множества виброизолирующих элементов 520 могут включать в себя канал 550, который содержит один или несколько проводников, по которым могут передаваться управляющие сигналы между, например, наземным блоком управления 80 и скважинными/подземными инструментами, устройствами, датчиками и т.п.Обсадная колонна 540, множество виброизолирующих элементов 520 и сплошная кольцевая часть могут быть выполнены как единый элемент. Моделирование методом конечных элементов (моделирование КЭ, моделирование методом КЭ) может использоваться для моделирования виброизолирующих муфт с различными свойствами материала, размерами и формами различных частей виброизолирующей муфты 140 (например, количества, размера и формы виброизолирующих элементов или количества, длины и ширины пазов или конфигурации центральной опоры) для оптимизации и точной настройки отношения жесткости на изгиб к жесткости на кручение (ЖИ/ЖК) до максимально возможного значения, например, более 15.[0090] Each of the plurality of anti-vibration members 520 includes an outer surface 530 and an inner surface 532 defining an annular cavity 526. Conduit 540, also referred to as casing, extends through the annular cavity. In one embodiment, conduit 540 may be spaced away from inner surface 532. Casing 540 may facilitate passage of fluid through isolation collar 500 and communicate with a central channel in the first and second portions of the connector. The fluid may be in the form of drilling fluid that is passed to the rock breaking tool 30. The drilling fluid may be passed through a mud motor (not shown) to provide propulsion to the rock breaking tool 30. In addition, one or more of the plurality of anti-vibration members 520 may include a conduit 550 that contains one or more conductors through which control signals can be transmitted between, for example, a surface control unit 80 and downhole/subterranean tools, devices, sensors, and the like. Casing 540, a plurality of anti-vibration elements 520, and a solid annular part can be made as a single element. Finite element modeling (FE modeling, FE modeling) can be used to model anti-vibration sleeves with different material properties, sizes and shapes of various parts of the anti-vibration sleeve 140 (for example, the number, size and shape of the anti-vibration elements or the number, length and width of the grooves or configuration center support) to optimize and fine-tune the bending stiffness to torsional stiffness ratio (FI/TR) to the highest possible value, e.g. more than 15.

[0091] Ниже приведены некоторые варианты осуществления вышеприведенного описания.[0091] The following are some embodiments of the above description.

[0092] Вариант 1 осуществления. Виброизолирующая муфта для снижения высокочастотных крутильных колебаний в бурильной колонне, содержащая: первую часть муфты, включающую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность; вторую часть муфты, включающую в себя внешнюю поверхность и часть внутренней поверхности; и виброизолирующую часть, проходящую между первой частью муфты и второй частью муфты, при этом виброизолирующая часть включает в себя первую сплошную кольцевую часть, образующую первый конец виброизолирующей части, и вторую сплошную кольцевую часть, образующую второй конец виброизолирующей части, виброизолирующая часть включает в себя множество пазов, проходящих от первой сплошной кольцевой части ко второй сплошной кольцевой части, образующих множество виброизолирующих элементов, каждый из множества виброизолирующих элементов отсоединен от соседних элементов из множества виброизолирующих элементов с помощью соответствующего одного из множества пазов, при этом множество виброизолирующих элементов обеспечивают возможность вращения при кручении первой части муфты относительно второй части муфты.[0092] Embodiment 1. Vibration isolation sleeve for reducing high-frequency torsional vibrations in the drill string, comprising: the first part of the sleeve, including the outer surface and the inner surface; a second sleeve part including an outer surface and a portion of an inner surface; and a vibration isolating part extending between the first clutch part and the second clutch part, wherein the vibration isolating part includes a first solid annular part forming the first end of the vibration isolating part, and a second solid annular part forming the second end of the vibration isolating part, the vibration isolating part includes a plurality grooves extending from the first solid annular part to the second solid annular part, forming a plurality of vibration isolating elements, each of the plurality of vibration isolating elements is disconnected from neighboring elements of the plurality of vibration isolating elements using the corresponding one of the plurality of grooves, while the plurality of vibration isolating elements provide the possibility of rotation during torsion the first part of the clutch relative to the second part of the clutch.

[0093] Вариант осуществления 2. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая: центральную опору, при этом каждый из множества виброизолирующих элементов соединен с центральной опорой через соответствующий один из множества соединительных элементов.[0093] Embodiment 2. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, further comprising: a center support, wherein each of the plurality of anti-vibration elements is connected to the center support through a respective one of the plurality of connecting elements.

[0094] Вариант осуществления 3. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом центральная опора включает в себя центральный канал.[0094] Embodiment 3. A vibration isolation sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the center support includes a center channel.

[0095] Вариант осуществления 4. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом центральная опора включает часть внешней поверхности и сплошное поперечное сечение.[0095] Embodiment 4. A vibration isolation sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the center support includes an outer surface portion and a solid cross section.

[0096] Вариант осуществления 5. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом каждый из множества виброизолирующих элементов, соединительных элементов и центральной опоры выполнен как единый элемент.[0096] Embodiment 5. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the plurality of anti-vibration elements, the connecting elements, and the center support are each formed as a single element.

[0097] Вариант осуществления 6. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом один из по меньшей мере одного из множества виброизолирующих элементов и по меньшей мере один из множества соединительных элементов включает в себя канал, при этом канал проходит от первой части муфты и второй части муфты.[0097] Embodiment 6. The anti-vibration coupling according to any of the preceding embodiments, wherein one of at least one of the plurality of anti-vibration elements and at least one of the plurality of connecting elements includes a channel, the channel extending from the first a clutch part and a second clutch part.

[0098] Вариант осуществления 7. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом первая часть муфты и вторая часть муфты содержат резьбовую часть.[0098] Embodiment 7. The anti-vibration coupling according to any of the preceding embodiments, wherein the first coupling portion and the second coupling portion comprise a threaded portion.

[0099] Вариант осуществления 8. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом виброизолирующая муфта включает в себя продольную ось и множество пазов, проходящих по существу параллельно продольной оси.[0099] Embodiment 8. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the anti-vibration sleeve includes a longitudinal axis and a plurality of slots extending substantially parallel to the longitudinal axis.

[0100] Вариант осуществления 9. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая множество полостей, образованных между соседними полостями множества соединительных элементов.[0100] Embodiment 9. The anti-vibration coupling according to any of the preceding embodiments, further comprising a plurality of cavities formed between adjacent cavities of the plurality of connecting members.

[0101] Вариант осуществления 10. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая трубопровод, расположенный по меньшей мере в одной из множества полостей, при этом трубопровод проходит через виброизолирующую муфту.[0101] Embodiment 10. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, further comprising a pipeline located in at least one of the plurality of cavities, the pipeline passing through the anti-vibration sleeve.

[0102] Вариант осуществления 11. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом каждый из множества виброизолирующих элементов включает в себя первую секцию, которая проходит наружу от одного из множества соединительных элементов в первом направлении, и вторую секцию, которая проходит наружу от одного из множество соединительных элементов во втором направлении.[0102] Embodiment 11. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein each of the plurality of anti-vibration elements includes a first section that extends outward from one of the plurality of connecting elements in a first direction and a second section that extends outward from one of the plurality of connecting elements in the second direction.

[0103] Вариант осуществления 12. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом вторая секция смещена радиально внутрь относительно первой секции.[0103] Embodiment 12. A vibration isolation sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the second section is offset radially inward relative to the first section.

[0104] Вариант осуществления 13. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом виброизолирующая часть выполнена как единый элемент из различных материалов.[0104] Embodiment 13. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein the anti-vibration portion is formed as a single member of various materials.

[0105] Вариант осуществления 14. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом каждый из множества виброизолирующих элементов включает в себя внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, при этом внутренняя поверхность каждого из множества виброизолирующих элементов образует кольцевую полость.[0105] Embodiment 14. The anti-vibration sleeve according to any of the preceding embodiments, wherein each of the plurality of anti-vibration members includes an outer surface and an inner surface, wherein the inner surface of each of the plurality of anti-vibration members forms an annular cavity.

[0106] Вариант осуществления 15. Виброизолирующая муфта в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая: обсадную колонну, проходящую через кольцевую полость, при этом обсадная колонна расположена на расстоянии от внутренней поверхности виброизолирующих элементов, и обсадная колонна включает канал для жидкости.[0106] Embodiment 15. The anti-vibration collar according to any of the preceding embodiments, further comprising: a casing extending through the annulus, the casing being spaced from an inner surface of the anti-vibration elements, and the casing including a fluid passage.

[0107] Вариант осуществления 16. Виброизолирующая муфта по п. 1, при этом виброизолирующая часть выполнена как единый элемент с первой частью муфты и второй частью муфты.[0107] Embodiment 16. The anti-vibration coupling of claim 1, wherein the anti-vibration portion is integral with the first coupling portion and the second coupling portion.

[0108] Вариант осуществления 17. Способ изоляции высокочастотных крутильных колебаний от одной части бурильной колонны, соединенной с другой частью бурильной колонны, посредством виброизолирующей муфты, имеющей первую часть муфты, соединенную со второй частью муфты, посредством виброизолирующей части, имеющей множество пазов, образующих множество виброизолирующих элементов, при этом способ включает: введение крутильных колебаний в первую часть муфты; и изоляцию крутильных колебаний от второй части муфты за счет крутильных колебаний виброизолирующей части.[0108] Embodiment 17. A method of isolating high-frequency torsional vibrations from one part of the drill string connected to another part of the drill string, by means of a vibration isolating sleeve having a first part of the sleeve connected to the second part of the sleeve, by means of a vibration isolating part having a plurality of slots forming a plurality of anti-vibration elements, the method includes: introducing torsional vibrations into the first part of the clutch; and isolation of torsional vibrations from the second part of the coupling due to torsional vibrations of the vibration isolating part.

[0109] Вариант осуществления 18. Способ в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом крутильные колебания виброизолирующей части включают в себя упругое изгибание множества виброизолирующих элементов.[0109] Embodiment 18. The method according to any of the preceding embodiments, wherein the torsional vibration of the vibration isolating portion includes elastic bending of the plurality of vibration isolating members.

[0110] Вариант осуществления 19. Способ в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно включающий: прохождение текучей среды из первой части муфты через вторую часть муфты.[0110] Embodiment 19. The method according to any of the preceding embodiments, further comprising: passing fluid from the first sleeve portion through the second sleeve portion.

[0111] Вариант осуществления 20. Способ в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом прохождение текучей среды включает направление текучей среды через центральный канал, проходящий через виброизолирующую часть.[0111] Embodiment 20. The method according to any of the preceding embodiments, wherein the passage of the fluid includes directing the fluid through a central channel passing through the vibration isolating portion.

[0112] Вариант осуществления 21. Способ в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, при этом множество виброизолирующих элементов соединено с центральной опорой посредством множества соединительных элементов, и при этом каждый из множества виброизолирующих элементов, соединительных элементов и центральной опоры выполнен как единый элемент.[0112] Embodiment 21. The method according to any of the preceding embodiments, wherein the plurality of anti-vibration elements are connected to the central support via a plurality of connecting elements, and wherein each of the plurality of anti-vibration elements, the connecting elements and the central support is made as a single element.

[0113] Использование форм единственного и множественного числа и аналогичных отсылок в контексте описания изобретения (особенно в контексте представленной ниже формулы изобретения) следует понимать как охватывающее как единственное, так и множественное число, если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту. Дополнительно следует отметить, что термины «первый», «второй» и т.п. в настоящем документе не означают какой-либо порядок, количество или важность, а использованы для различения одного элемента от другого.[0113] The use of singular and plural forms and similar references in the context of the description of the invention (especially in the context of the following claims) should be understood as covering both the singular and the plural, unless otherwise indicated herein or unless this is clearly contradicted context. Additionally, it should be noted that the terms "first", "second", etc. in this document do not indicate any order, quantity or importance, but are used to distinguish one element from another.

[0114] Термины «приблизительно» и «по существу» подразумевают включение степени погрешности, связанной с измерением конкретного количества, для оборудования, доступного во время подачи настоящей заявки. Например, термин «приблизительно» и/или «по существу» может включать диапазон ±8%, или 5%, или 2% от заданного значения.[0114] The terms "approximately" and "substantially" are intended to include the degree of error associated with measuring a particular quantity for equipment available at the time of filing this application. For example, the term "approximately" and/or "substantially" may include a range of ±8%, or 5%, or 2% of a given value.

[0115] Идеи, представленные в настоящем описании, могут быть использованы во множестве разнообразных операций на скважине. Эти операции могут включать использование одного или более средств для обработки при обработке пласта, флюидов, находящихся в пласте, ствола скважины и/или оборудования в стволе скважины, такого как эксплуатационная насосно-компрессорная труба. Средства для обработки могут быть представлены в форме жидкостей, газов, твердых веществ, полутвердых веществ и их смесей. Примеры средств обработки включают, без ограничений, гидроразрывные флюиды, кислоты, пар, воду, солевой раствор, антикоррозионные средства, цемент, модификаторы проницаемости, буровые растворы, эмульгаторы, деэмульгаторы, индикаторы, противотурбулентные присадки и т.п. Примеры операций на скважине включают без ограничений гидравлический разрыв пласта, интенсификацию, введение индикаторов, очистку, кислотную обработку, нагнетание пара, заводнение, цементирование и т.п.[0115] The ideas presented herein can be used in a wide variety of well operations. These operations may include the use of one or more treatment means to treat the formation, the fluids in the formation, the wellbore, and/or equipment in the wellbore, such as production tubing. Treatment agents may be in the form of liquids, gases, solids, semi-solids and mixtures thereof. Examples of treatment agents include, without limitation, fracturing fluids, acids, steam, water, brine, anti-corrosion agents, cement, permeability modifiers, drilling fluids, emulsifiers, demulsifiers, indicators, anti-turbulence additives, and the like. Examples of well operations include, but are not limited to, hydraulic fracturing, stimulation, tracer injection, cleanup, acidizing, steam injection, flooding, cementing, and the like.

[0116] Хотя в настоящем описании изобретения приведены ссылки на пример осуществления или варианты осуществления, специалистам в данной области будет понятно, что допускается внесение различных изменений и замена отдельных элементов на эквивалентные без отступления от объема изобретения. Кроме того, допускается внесение множества модификаций для адаптации идей изобретения к конкретной ситуации или материалу без отступления от его существенного объема. Таким образом, предполагается, что изобретение не ограничивается конкретным вариантом осуществления, описанным как лучший способ реализации, предусмотренный для осуществления настоящего изобретения, но предполагается, что изобретение включает в себя все варианты осуществления, входящие в объем формулы изобретения. Кроме того, в графических материалах и описании представлены примеры осуществления изобретения, и, хотя могли быть использованы конкретные термины, если не указано иное, их используют только в общем и описательном смысле, а не в целях ограничения, и это не ограничивает объем изобретения.[0116] While reference is made herein to an exemplary embodiment or embodiments, those skilled in the art will appreciate that various changes and substitutions of equivalent elements may be made without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt the ideas of the invention to a particular situation or material without departing from its essential scope. Thus, the invention is not intended to be limited to the specific embodiment described as the best mode of implementation provided for carrying out the present invention, but the invention is intended to include all embodiments falling within the scope of the claims. In addition, the drawings and description present exemplary embodiments of the invention, and although specific terms may be used unless otherwise indicated, they are used only in a general and descriptive sense, and not for the purpose of limitation, and this does not limit the scope of the invention.

Claims

1. Vibration isolation sleeve (140) to reduce high-frequency torsional vibrations in the drill string (20), containing: the first part of the sleeve (146), including the outer surface (158) and the inner surface (159);

the second part of the coupling (148), including the outer surface (158) and the inner surface (174); And

a vibration isolating part (150) passing between the first part of the coupling (146) and the second part of the coupling (148), while the vibration isolating part (150) includes the first solid annular part (143) forming the first end (147) of the vibration isolating part (150 ), and a second solid annular part (144) forming the second end (149) of the vibration isolating part (150), the vibration isolating part (150) includes a plurality of grooves (190) extending from the first solid annular part to the second solid annular part (144 ) forming a plurality of vibration isolating elements (156), each of the plurality of vibration isolating elements (156) is disconnected from neighboring elements of the plurality of vibration isolating elements (156) using the corresponding one of the plurality of grooves (190), while the plurality of vibration isolating elements (156) provide the ability rotation during torsion of the first part of the clutch (146) relative to the second part of the clutch (148).

2. Vibration isolating clutch (140) according to claim 1, additionally containing: a central support (170), wherein each of the plurality of vibration isolating elements (156) is connected to the central support (170) through the corresponding one of the plurality of connecting elements (180).

3. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, wherein the central support (170) includes a central channel (175).

4. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, wherein the central support (170) includes part of the outer surface (172) and a solid cross section.

5. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, wherein each of the plurality of anti-vibration elements (156), connecting elements (180) and the central support (170) is made as a single element.

6. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, wherein one of at least one of the plurality of vibration isolating elements (156) and at least one of the plurality of connecting elements (180) contains a channel (252), while the channel (252 ) extends from the first sleeve part (146) and the second sleeve part (148).

7. Anti-vibration coupling (140) according to claim 1, wherein the first coupling portion (146) and the second coupling portion (148) comprise a threaded portion.

8. The anti-vibration sleeve (140) of claim 1, wherein the anti-vibration sleeve (140) includes a longitudinal axis and a plurality of slots (190) extending substantially parallel to the longitudinal axis.

9. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, further comprising: a plurality of cavities (186) formed between adjacent cavities of a plurality of connecting elements (180).

10. Anti-vibration coupling (140) according to claim 9, further comprising a conduit (460) located in at least one of the plurality of cavities (186), while the conduit (460) passes through the vibration isolating coupling (140).

11. Anti-vibration coupling (140) according to claim 2, wherein each of the plurality of vibration isolating elements (156) includes a first section (392) that extends outward from one of the plurality of connecting elements (180) in the first direction and a second section ( 394) that extends outward from one of the plurality of connecting elements (180) in the second direction.

12. Anti-vibration clutch (140) according to claim 1, wherein each of the plurality of vibration isolating elements (156) includes an outer surface (158) and an inner surface (159), while the inner surface (159) of each of the plurality of vibration isolating elements ( 156) forms an annular cavity (526).

13. A method of isolating high-frequency torsional vibrations from one part of the drill string (20) connected to another part of the drill string (20) by means of a vibration-isolating coupling (140) according to any paragraph. 1-12, wherein the method includes:

introduction of torsional vibrations (342) into the first part of the coupling (146); And

isolation of torsional vibrations (342) from the second part of the coupling (148) due to torsional vibrations of the vibration isolating part (150).

14. The method according to claim 13, wherein the torsional vibrations of the vibration isolating part (150) include elastic bending of the plurality of vibration isolating elements (156).

15. The method of claim 13, further comprising:

passing fluid from the first part of the sleeve (146) through the second part of the sleeve (148) and the first continuous annular part (143).