RU2794053C1 - Vibration isolating connecting element (variants) and method for isolation of torsional vibrations in the drill string (variants) - Google Patents

Vibration isolating connecting element (variants) and method for isolation of torsional vibrations in the drill string (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2794053C1
RU2794053C1 RU2022109204A RU2022109204A RU2794053C1 RU 2794053 C1 RU2794053 C1 RU 2794053C1 RU 2022109204 A RU2022109204 A RU 2022109204A RU 2022109204 A RU2022109204 A RU 2022109204A RU 2794053 C1 RU2794053 C1 RU 2794053C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
connecting element
annular wall
vibration
vibration isolating
Prior art date
Application number
RU2022109204A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фолькер ПЕТЕРС
Original Assignee
Бейкер Хьюз Оилфилд Оперейшнс Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бейкер Хьюз Оилфилд Оперейшнс Ллк filed Critical Бейкер Хьюз Оилфилд Оперейшнс Ллк
Application granted granted Critical
Publication of RU2794053C1 publication Critical patent/RU2794053C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: vibration isolation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to variants of a vibration isolating connecting element for isolating torsional vibration in a drill string, as well as to variants of a method for isolating torsional vibrations from one section of the drill string connected to another section of the drill string through a vibration isolating connecting element. The vibration isolating connecting element contains the first section of the connecting element, the second section of the connecting element and a plurality of connecting elements. The first section of the connecting element contains the first annular wall having an outer surface and an inner surface defining the first section of the central channel. The second section of the connecting element is located inside the first section of the central channel. The second section of the connecting element contains a second annular wall having an outer surface section and an inner surface section defining a second section of the central channel. A number of connecting elements extend from the inner surface of the first annular wall through the second annular wall in the second section of the central channel and connect to the section of the inner surface of the second annular wall. The vibration isolating connecting element provides isolation of torsional vibrations by elastic bending of the plurality of connecting elements.
EFFECT: reducing the negative impact of vibrations in the drill string.
30 cl, 8 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СМЕЖНУЮ ЗАЯВКУCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0001] Настоящая заявка испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США №62/899,354, поданной 12 сентября 2019 г., предварительной заявки на патент США №62/899,291, поданной 12 сентября 2019 г., предварительной заявки на патент США №62/899,331, поданной 12 сентября 2019 г. и предварительной заявки на патент США №62/899,332, поданной 12 сентября 2019 г., полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/899,354 filed September 12, 2019, U.S. Provisional Application No. 62/899,291 filed September 12, 2019, U.S. Provisional Application No. 62/899,331 , filed September 12, 2019, and U.S. Provisional Application No. 62/899,332, filed September 12, 2019, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] В случае многих областей применения, таких как секвестрация диоксида углерода, геотермальное производство, и разведка, и добыча углеводородов, вглубь земли бурят стволы скважин. Во всех областях применения буровые скважины бурят таким образом, что они проходят через материал или обеспечивают доступ к материалу (например, газ или флюид), который содержится в формации (например, участке), расположенной ниже поверхности земли. В стволах скважин для выполнения различных задач и измерений могут быть размещены различные типы инструментов и приборов.[0002] In the case of many applications, such as carbon dioxide sequestration, geothermal production, and exploration and production of hydrocarbons, wellbores are drilled deep into the earth. In all applications, boreholes are drilled in such a way that they pass through material or provide access to material (eg, gas or fluid) that is contained in a formation (eg, section) located below the surface of the earth. Different types of tools and devices can be placed in wellbores to perform various tasks and measurements.

[0003] При работе скважинные компоненты могут быть подвержены вибрациям, которые могут влиять на эффективность эксплуатации. Например, сильные вибрации в бурильных колоннах и компоновках низа бурильной колонны могут быть вызваны усилиями резания на долоте или дисбалансами масс в скважинных инструментах, таких как забойные двигатели. Вибрации могут принимать форму прихвата/проскальзывания вибраций и высокочастотных крутильных колебаний (HFTO; high frequency torsional oscillations). Вибрации HFTO, как правило, происходят на частотах выше 50 Гц и могут быть локализованы на небольшом участке бурильной колонны. Как правило, HFTO имеют высокие амплитуды на долоте. Воздействие таких вибраций может включать в себя, без ограничений, сниженную скорость проходки при бурении, сниженное качество измерений и избыточную усталость и износ скважинных компонентов, инструментов и/или устройств. В US 6098726 описывается соединительное устройство для передачи крутящего момента от бурильной трубы на буровое долото, обеспечивающее снижение вероятности обратного вращения долота за счет демпфирования крутильных колебаний до такой степени, что мгновенное вращение бурового долота назад компенсируется скоростью вращения вперед. Предусмотрены средства для предотвращения мгновенного обратного вращения бурильной колонны, передаваемого на само буровое долото. Устройство содержит верхний и нижний элементы/участки и демпфирование крутильных колебаний за счет углового перемещения указанных элементов относительно друг друга, обеспечиваемого эластичным материалом, размещенным между внутренней поверхностью верхнего элемента и внешней поверхностью нижнего элемента. Демпфирование крутильных колебаний в бурильной колонне и предотвращение их передачи на буровое долото может также обеспечиваться парами фрикционно взаимодействующих поверхностей или за счет гидравлического демпфирования. Такие соединительные устройства, использующие эластичные материалы и трение для рассеивания энергии вращения, подвержены износу и не эффективны для изолирования высокочастотных крутильных колебаний.[0003] In operation, downhole components may be subject to vibrations that may affect operational efficiency. For example, severe vibrations in drill strings and bottomhole assemblies can be caused by cutting forces on bit or mass imbalances in downhole tools such as downhole motors. The vibrations can take the form of sticking/slip vibrations and high frequency torsional oscillations (HFTO). HFTO vibrations typically occur at frequencies above 50 Hz and can be localized to a small section of the drill string. Typically, HFTOs have high amplitudes at bit. The effects of such vibrations may include, but are not limited to, reduced ROP while drilling, reduced measurement quality, and excessive fatigue and wear of downhole components, tools, and/or devices. US 6,098,726 describes a coupling device for transmitting torque from a drill pipe to a drill bit, which reduces the likelihood of reverse rotation of the bit by damping torsional vibrations to such an extent that the instantaneous rotation of the drill bit back is compensated by the speed of rotation forward. Means are provided to prevent instant reverse rotation of the drill string being transmitted to the drill bit itself. The device comprises upper and lower elements/sections and damping of torsional vibrations due to the angular displacement of these elements relative to each other, provided by an elastic material placed between the inner surface of the upper element and the outer surface of the lower element. Damping of torsional vibrations in the drill string and preventing their transmission to the drill bit can also be provided by pairs of frictionally interacting surfaces or by hydraulic damping. Such coupling devices, which use elastic materials and friction to dissipate rotational energy, are subject to wear and are not effective in isolating high frequency torsional vibrations.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] Предлагается виброизолирующий соединительный элемент для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне, содержащий: первый участок соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую первый участок центрального канала; второй участок соединительного элемента, расположенный внутри первого участка центрального канала, причем второй участок соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку, имеющую секцию внешней поверхности и секцию внутренней поверхности, определяющую второй участок центрального канала; и множество соединяющих элементов, проходящих от внутренней поверхности первой кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку на втором участке центрального канала и соединяющихся с секцией внутренней поверхности второй кольцевой стенки, причем виброизолирующий соединительный элемент обеспечивает изолирование крутильных вибраций путем упругого изгиба множества соединяющих элементов. В другом варианте предлагается виброизолирующий соединительный элемент для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне, содержащий: первый участок соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую первый участок центрального канала; второй участок соединительного элемента, расположенный внутри первого участка центрального канала, причем второй участок соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку, имеющую секцию внешней поверхности и секцию внутренней поверхности, определяющую второй участок центрального канала; и множество соединяющих элементов, проходящих от внутренней поверхности первой кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку на втором участке центрального канала и соединяющихся с внутренней поверхностью второй кольцевой стенки, причем второй участок соединительного элемента содержит множество разнесенных в осевом направлении отверстий, проходящих от секции внешней поверхности второй кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку к секции внутренней поверхности второй кольцевой стенки. В еще одном варианте предлагается виброизолирующий соединительный элемент для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне, содержащий: первый участок соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую первый участок центрального канала; второй участок соединительного элемента, расположенный внутри первого участка центрального канала, причем второй участок соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку, имеющую секцию внешней поверхности и секцию внутренней поверхности, определяющую второй участок центрального канала; и множество соединяющих элементов, проходящих от внутренней поверхности первой кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку на втором участке центрального канала и соединяющихся с внутренней поверхностью второй кольцевой стенки, причем виброизолирующий соединительный элемент имеет постоянную торсионной пружины, которая определяет частоту резонанса крутильных колебаний менее 100 Гц, таким образом изолируя вибрации между первым и вторым участками соединительного элемента с частотой выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.[0004] A vibration isolating coupling element for isolating torsional vibration in a drill string is provided, comprising: a first section of the connecting element comprising a first annular wall having an outer surface and an inner surface defining a first section of a central channel; a second section of the connecting element located inside the first section of the central channel, and the second section of the connecting element contains a second annular wall having an outer surface section and an inner surface section defining the second section of the central channel; and a plurality of connecting elements extending from the inner surface of the first annular wall through the second annular wall in the second section of the central channel and connecting with the inner surface section of the second annular wall, wherein the vibration isolating connecting element provides isolation of torsional vibrations by elastic bending of the plurality of connecting elements. In another embodiment, a vibration isolating connecting element is proposed for isolating torsional vibration in a drill string, comprising: a first section of the connecting element containing a first annular wall having an outer surface and an inner surface defining a first section of the central channel; a second section of the connecting element located inside the first section of the central channel, and the second section of the connecting element contains a second annular wall having an outer surface section and an inner surface section defining the second section of the central channel; and a plurality of connecting elements extending from the inner surface of the first annular wall through the second annular wall in the second section of the central channel and connecting with the inner surface of the second annular wall, the second section of the connecting element containing a plurality of axially spaced holes extending from the section of the outer surface of the second annular wall through the second annular wall to a section of the inner surface of the second annular wall. In yet another embodiment, a vibration isolating coupling element for isolating torsional vibration in a drill string is provided, comprising: a first section of the connecting element comprising a first annular wall having an outer surface and an inner surface defining a first section of a central channel; a second section of the connecting element located inside the first section of the central channel, and the second section of the connecting element contains a second annular wall having an outer surface section and an inner surface section defining the second section of the central channel; and a plurality of connecting elements extending from the inner surface of the first annular wall through the second annular wall in the second section of the central channel and connecting with the inner surface of the second annular wall, and the vibration isolating connecting element has a torsion spring constant that determines a torsional vibration resonance frequency of less than 100 Hz, such thereby isolating vibrations between the first and second sections of the connecting element with a frequency above about the torsional resonance frequency.

[0005] Кроме того, предлагается способ изолирования крутильных вибраций от одного участка бурильной колонны, соединенного с другим участком бурильной колонны через виброизолирующий соединительный элемент, имеющий первый участок соединительного элемента, соединенный со вторым участком соединительного элемента через множество соединяющих элементов, причем способ включает в себя: введение крутильных вибраций в первый участок соединительного элемента; передачу крутильной вибрации во множество соединяющих элементов, проходящих от секции внутренней поверхности второго участка соединительного элемента, через кольцевую стенку второго участка соединительного элемента к внутренней поверхности первого участка соединительного элемента; и изолирование крутильных вибраций путем упругого изгиба множества соединяющих элементов. В другом варианте предлагается способ изолирования крутильных вибраций от одного участка бурильной колонны, соединенного с другим участком бурильной колонны через виброизолирующий соединительный элемент, имеющий первый участок соединительного элемента, соединенный со вторым участком соединительного элемента через множество соединяющих элементов, причем способ включает в себя: выбор жесткости при кручении виброизолирующего соединительного элемента, чтобы иметь частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента менее 100 Гц; и выбор момента инерции секции бурильной колонны, расположенной ниже виброизолирующего соединительного элемента до момента инерции, имеющего частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента; введение крутильных вибраций в один из первого участка соединительного элемента и второго участка соединительного элемента; передачу крутильной вибрации во множество элементов соединителя, проходящих от секции внутренней поверхности второго участка соединительного элемента, через кольцевую стенку второго участка соединительного элемента к внутренней поверхности первого участка соединительного элемента; и изолирование крутильных вибраций между первым и вторым участками соединительного элемента с частотой выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.[0005] In addition, a method is provided for isolating torsional vibrations from one section of the drill string connected to another section of the drill string through a vibration isolating connecting element, having a first section of the connecting element connected to the second section of the connecting element through a plurality of connecting elements, and the method includes : introduction of torsional vibrations into the first section of the connecting element; transmitting torsional vibration to a plurality of connecting elements extending from the section of the inner surface of the second section of the connecting element, through the annular wall of the second section of the connecting element to the inner surface of the first section of the connecting element; and isolating torsional vibrations by elastically bending the plurality of connecting members. In another variant, a method is proposed for isolating torsional vibrations from one section of the drill string connected to another section of the drill string through a vibration isolating connecting element having a first section of the connecting element connected to the second section of the connecting element through a plurality of connecting elements, and the method includes: selection of stiffness when twisting the anti-vibration connector to have a torsional resonance frequency of the anti-vibration connector less than 100 Hz; and selecting the moment of inertia of the section of the drill string located below the anti-vibration connecting element to a moment of inertia having a resonance frequency of the torsional vibration of the anti-vibration connecting element; introducing torsional vibrations into one of the first section of the connecting element and the second section of the connecting element; transmitting torsional vibration to a plurality of connector elements extending from the section of the inner surface of the second section of the connecting element, through the annular wall of the second section of the connecting element to the inner surface of the first section of the connecting element; and isolating torsional vibrations between the first and second portions of the connecting member at a frequency above about the torsional resonance frequency.

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 представлена система разведки и добычи ресурсов, содержащая виброизолирующий соединительный элемент, в соответствии с одним аспектом иллюстративного варианта осуществления;[0007] FIG. 1 depicts an exploration and production system comprising a vibration isolating coupler, in accordance with one aspect of an exemplary embodiment;

[0008] на ФИГ. 2А представлена геометрическая конфигурация компоновки низа бурильной колонны отверстия (КНБК) без виброизолирующего соединительного элемента;[0008] in FIG. 2A shows a geometric configuration of a bottom hole assembly (BHA) without a vibration isolating coupler;

[0009] на ФИГ. 2В представлены формы высокочастотного крутильного колебания (HFTO) без виброизолирующего соединительного элемента;[0009] in FIG. 2B shows high frequency torsional vibration (HFTO) waveforms without vibration isolating coupler;

[0010] на ФИГ. 3А представлена геометрическая конфигурация КНБК с виброизолирующим соединительным элементом в соответствии с одним иллюстративным аспектом;[0010] in FIG. 3A is a geometric configuration of a BHA with a vibration isolating coupler according to one illustrative aspect;

[0011] на ФИГ. 3В представлены формы HFTO с виброизолирующим соединительным элементом в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления;[0011] in FIG. 3B shows forms of an HFTO with a vibration isolating coupler in accordance with one illustrative embodiment;

[0012] на ФИГ. 4 представлен вид в горизонтальной проекции с наводкой по матовому стеклу виброизолирующего соединительного элемента в соответствии с одним иллюстративным аспектом;[0012] in FIG. 4 is a ground glass plan view of a vibration isolating coupler, in accordance with one illustrative aspect;

[0013] на ФИГ. 5 представлен вид в поперечном сечении виброизолирующего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 4, в соответствии с одним аспектом одного иллюстративного варианта осуществления;[0013] in FIG. 5 is a cross-sectional view of the anti-vibration coupling shown in FIG. 4, in accordance with one aspect of one exemplary embodiment;

[0014] на ФИГ. 6 представлено множество элементов соединителя, соединяющих первый участок соединительного элемента и второй участок соединительного элемента виброизолирующего соединительного элемента, в соответствии с иллюстративным аспектом;[0014] in FIG. 6 shows a plurality of connector members connecting a first connector portion and a second connector portion of a vibration isolating coupler, in accordance with an illustrative aspect;

[0015] на ФИГ. 7 представлен вид в поперечном сечении виброизолирующего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 4, выполненного по линии 5-5, изображающей концевой упор, в соответствии с одним аспектом одного иллюстративного варианта осуществления; и[0015] in FIG. 7 is a cross-sectional view of the anti-vibration coupling shown in FIG. 4 taken along line 5-5 depicting an end stop, in accordance with one aspect of one exemplary embodiment; And

[0016] на ФИГ. 8 представлен вид в поперечном сечении виброизолирующего соединительного элемента, показанного на ФИГ. 4, в соответствии с другим аспектом одного иллюстративного варианта осуществления.[0016] in FIG. 8 is a cross-sectional view of the anti-vibration coupling shown in FIG. 4 in accordance with another aspect of one exemplary embodiment.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0017] 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.[0017] 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.

[0018] На ФИГ. 1 представлена принципиальная схема системы разведки и добычи ресурсов для выполнения операций скважинных работ. Как показано, система разведки и добычи ресурсов принимает форму буровой системы 10. Буровая система 10 содержит традиционную буровую вышку 11, установленную на площадке 12, которая поддерживает стол 14 ротора, который вращается с помощью основного привода, такого как электрический двигатель (не показан), при требуемой скорости вращения. Буровая система 10 также содержит скважинную компоновку, имеющую бурильную колонну 20, которая проходит через стол 14 ротора и содержит бурильный трубчатый элемент 22, такой как буровая труба, которая проходит в ствол 26 скважины, имеющий кольцевую стенку 27, проходящую в формацию 28. Бурильная колонна 20 может представлять собой бурильную колонну для горизонтально-направленного бурения и содержать дефлектор, буровой двигатель и/или направляющий механизм, такой как обозначенный ссылочной позицией 29. Дезинтегрирующий инструмент 30, такой как буровое долото, прикреплен к концу бурильной колонны 20. Дезинтегрирующий инструмент 30 образует часть компоновки низа бурильной колонны (КНБК) 32. Дезинтегрирующим инструментом 30 управляют для дезинтеграции геологической формации при его вращении, что, таким образом, образует ствол 26 скважины. Бурильная колонна 20 соединена с наземным оборудованием, таким как системы для подъема, вращения и/или толкания, включая, без ограничений, буровую лебедку 33 посредством ведущей буровой штанги 35, вертлюга 38 и линии 39 через подъемный блок 43. В некоторых вариантах осуществления наземное оборудование может содержать верхний привод (не показан). Во время буровых работ буровой лебедкой 33 управляют для контроля нагрузки на долото, что влияет на скорость проходки при бурении. Работа буровой лебедки 33 хорошо известна в данной области техники и поэтому не описана подробно в настоящем документе.[0018] FIG. 1 is a schematic diagram of an exploration and production system for performing well operations. As shown, the exploration and production system takes the form of a drilling system 10. The drilling system 10 includes a conventional drilling derrick 11 mounted on a platform 12 that supports a rotor table 14 that is rotated by a main drive such as an electric motor (not shown), at the required rotation speed. The drilling system 10 also includes a downhole assembly having a drill string 20 that extends through the rotor table 14 and includes a drill tubular 22, such as a drill pipe, that extends into a wellbore 26 having an annular wall 27 extending into the formation 28. The drill string 20 may be a horizontal directional drill string and include a deflector, a drilling motor, and/or a guide mechanism such as 29. A disintegrating tool 30, such as a drill bit, is attached to the end of the drill string 20. The disintegrating tool 30 forms a bottomhole assembly (BHA) portion 32. The disintegrating tool 30 is controlled to disintegrate the geological formation as it rotates, thus 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, a drawworks 33 via a kelly 35, a swivel 38, and a line 39 via a lifting block 43. In some embodiments, the surface equipment may include a top drive (not shown). During drilling operations, the drawworks 33 is controlled to control the weight on bit, which affects the rate of penetration during drilling. The operation of the drawworks 33 is well known in the art and is therefore not described in detail herein.

[0019] Во время буровых работ подходящий буровой раствор 45 (также называемый «промывочной жидкостью») от источника или резервуара 48 для бурового раствора циркулирует под давлением через внутренний канал бурильной колонны 20 (включая внутренний канал КНБК) с помощью насоса 50 для бурового раствора. Буровой раствор 41 проходит в бурильную колонну 20 через поглотитель 56 гидравлического удара, жидкостную линию 58 и ведущую буровую штангу 35. Буровой раствор 41 выпускается в нижней части 60 ствола 26 скважины через отверстие в дезинтегрирующем инструменте 30. Буровой раствор 41 циркулирует вверх по стволу скважины через кольцевое пространство 64 между бурильной колонной 20 и кольцевой стенкой 27 ствола 26 скважины (стенкой ствола скважины) и возвращается в резервуар 48 для бурового раствора через возвратную линию 68. Датчик S1 в жидкостной линии 58 предоставляет информацию о скорости потока флюида. Датчик S2 крутящего момента на поверхности и датчик S3, связанный с бурильной колонной 20, соответственно предоставляют информацию о крутящем моменте и скорости вращения бурильного трубчатого элемента 22. Кроме того, один или более датчиков (не показаны), связанных с линией 39, применяют для предоставления данных о нагрузке 20 на крюке, а также других требуемых параметров, относящихся к бурению ствола 26 скважины. Буровая система 10 для бурения может дополнительно содержать один или более скважинных датчиков 70, расположенных на бурильной колонне 20 и/или КНБК 32.[0019] During drilling operations, suitable drilling fluid 45 (also referred to as “flushing fluid”) from a drilling fluid source or reservoir 48 is circulated under pressure through the bore of the drill string 20 (including the bore of the BHA) by means of a mud pump 50. The drilling fluid 41 passes into the drill string 20 through the hydraulic shock absorber 56, the fluid line 58 and the kelly 35. The drilling fluid 41 is discharged at the bottom 60 of the wellbore 26 through an opening in the disintegrating tool 30. The drilling fluid 41 circulates up the wellbore through the annulus 64 between the drill string 20 and the annular wall 27 of the wellbore 26 (wellbore wall) and returns to the mud reservoir 48 via the return line 68. The sensor S1 in the liquid line 58 provides information on the fluid flow rate. The surface torque sensor S2 and the sensor S3 associated with the drill string 20 respectively provide information about the torque and rotational speed of the drill tubular 22. In addition, one or more sensors (not shown) associated with the line 39 are used to provide data on the load 20 on the hook, as well as other required parameters related to the drilling of the wellbore 26. The drilling system 10 for drilling may further include one or more downhole sensors 70 located on the drill string 20 and/or BHA 32.

[0020] В некоторых областях применения дезинтегрирующий инструмент 30 вращается посредством вращения бурильного трубчатого элемента 22. Однако в других областях применения буровой двигатель (не показан), такой как забойный двигатель, может составлять часть КНБК 32 и им можно управлять для вращения дезинтегрирующего инструмента 30 и/или для наложения или дополнения вращения бурильной колонны 20. В любом случае скорость проходки при бурении (ROP; rate of penetration) дезинтегрирующего инструмента 30 в земную формацию 28 для данной формации и данной буровой компоновки в значительной степени зависит от нагрузки на долото и скорости вращения бурового долота.[0020] In some applications, the disintegrating tool 30 is rotated by the rotation of the drilling tubular 22. However, in other applications, a drilling motor (not shown), such as a downhole motor, may form part of the BHA 32 and may be controlled to rotate the disintegrating tool 30 and / or to superimpose or supplement the rotation of the drill string 20. In any case, the rate of penetration during drilling (ROP; rate of penetration) of the disintegrating tool 30 into the earth formation 28 for a given formation and a given drilling assembly is highly dependent on weight on bit and rotational speed drill bit.

[0021] Наземный блок 80 управления принимает сигналы от скважинных датчиков 70 и устройств через преобразователь 83, такой как преобразователь давления, расположенный в жидкостной линии 58, а также отдатчиков S1, S2, S3, датчиков нагрузки на крюке, датчиков оборотов двигателя, датчиков крутящего момента и любых других датчиков. Наземный блок 80 управления обрабатывает такие сигналы в соответствии с запрограммированными командами. Наземный блок 80 управления может отображать требуемые параметры бурения и другую информацию на дисплее/мониторе 85 для применения оператором на буровой площадке для управления буровыми работами. Наземный блок 80 управления содержит компьютер, запоминающее устройство для хранения данных, компьютерные программы, модели и алгоритмы, доступные для процессора на компьютере, устройство записи, такое как накопитель на магнитной ленте, блок памяти и т.д. для регистрации данных и других периферийных устройств. Наземный блок 80 управления также может содержать моделирующие модели для применения компьютером для обработки данных в соответствии с запрограммированными командами. Наземный блок 80 управления может отвечать на команды пользователя, введенные через подходящее устройство, такое как клавиатура. Наземный блок 80 управления выполнен с возможностью активации предупредительных сигналов 87 при возникновении определенных небезопасных или нежелательных условий эксплуатации.[0021] Surface control unit 80 receives signals from downhole sensors 70 and devices through a transducer 83, such as a pressure transducer located in liquid line 58, as well as outputs S1, S2, S3, hook load sensors, engine speed sensors, torque sensors moment and any other sensors. Ground control unit 80 processes such signals in accordance with programmed commands. The ground control unit 80 may display desired drilling parameters and other information on a display/monitor 85 for use by an operator at the wellsite to control the drilling operation. The ground control unit 80 includes a computer, a data storage device, 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 logging and other peripherals. Ground control unit 80 may also contain 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 configured to activate alarms 87 when certain unsafe or undesirable operating conditions occur.

[0022] КНБК 32 также содержит другие датчики и устройства или инструменты для обеспечения различных измерений, относящихся к формации 28, и для бурения ствола 26 скважины вдоль требуемого пути. Такие устройства могут включать в себя устройство для измерения удельного сопротивления формации вблизи дезинтегрирующего инструмента 30, устройства гамма-каротажа для измерения интенсивности гамма-каротажа формации и устройства для определения наклона, азимута и положения бурильного трубчатого элемента 22 и/или перед ними. Другие устройства, такие как устройства каротажа в процессе бурения (КПБ), в общем обозначенные ссылочной позицией 90, такие как устройства для измерения пористости формации, ее проницаемости, плотности, свойств породы, свойств флюида и т.д., могут быть размещены в подходящих положениях в КНБК 32 для предоставления информации, пригодной для оценки ствола 26 скважины формации 28. Такие устройства могут включать в себя, без ограничений, инструменты измерения температуры, инструменты измерения давления, инструменты измерения диаметра ствола скважины (например, кавернометр), акустические инструменты, инструменты радиоактивного каротажа, инструменты ядерного магнитного резонанса и инструменты для испытаний и отбора проб формации.[0022] The BHA 32 also includes other sensors and devices or tools to provide various measurements related to the formation 28 and to drill the wellbore 26 along the desired path. Such devices may include a device for measuring the resistivity of the formation near the disintegrating tool 30, gamma ray devices for measuring the intensity of the gamma ray log of the formation, and devices for determining the inclination, azimuth and position of the drilling tubular 22 and/or in front of them. Other devices, such as logging while drilling (LWD) devices, generally designated 90, such as devices for measuring formation porosity, permeability, density, rock properties, fluid properties, etc., may be placed in suitable locations. provisions in the BHA 32 to provide information useful for evaluating the borehole 26 of the formation 28. Such devices may include, but are not limited to, temperature measuring instruments, pressure measuring instruments, borehole diameter measuring instruments (e.g., a caliper), acoustic instruments, radioactive logging, nuclear magnetic resonance tools and formation testing and sampling tools.

[0023] Вышеупомянутые устройства передают данные в скважинную телеметрическую систему 92, которая, в свою очередь, передает принятые данные вверх по стволу скважины в наземный блок 80 управления. Скважинная телеметрическая система 92 также принимает сигналы и данные от наземного блока 80 управления и передает такие принятые сигналы и данные в соответствующие скважинные устройства. В одном аспекте телеметрическую систему с гидроимпульсным каналом связи могут применять для передачи данных между скважинными датчиками, в общем обозначенными ссылочной позицией 94, расположенными на бурильной колонне 20, и устройствами и наземным оборудованием во время буровых работ. Преобразователь 83, размещенный в жидкостной линии 58 (например, линии подачи бурового раствора), обнаруживает импульсы в буровом растворе в ответ на данные, передаваемые скважинной телеметрической системой 92. Преобразователь 83 генерирует электрические сигналы в ответ на изменения давления скважинного раствора и передает такие сигналы через проводник 96 в наземный блок 80 управления.[0023] The above devices transmit data to the downhole telemetry system 92, which in turn transmits the received data up the wellbore to the surface control unit 80. Downhole telemetry system 92 also receives signals and data from surface control unit 80 and transmits such received signals and data to appropriate downhole devices. In one aspect, a mud pulse telemetry system may be used to communicate between downhole sensors, generally designated 94, located on the drill string 20, and devices and surface equipment during drilling operations. Transducer 83 located in fluid line 58 (eg, a drilling fluid supply line) detects pulses in the drilling fluid in response to data transmitted by the downhole telemetry system 92. Transducer 83 generates electrical signals in response to changes in downhole fluid pressure and transmits such signals through conductor 96 to ground control unit 80.

[0024] В других аспектах любая другая подходящая телеметрическая система может быть применена для двустороннего обмена данными (например, нисходящая линия связи и восходящая линия связи) между поверхностью и КНБК 32, включая, без ограничений, акустическую телеметрическую систему, электромагнитную телеметрическую систему, оптическую телеметрическую систему, проводную трубную телеметрическую систему, в которых могут быть применены беспроводные соединительные элементы или воспроизводящие устройства в бурильной колонне или стволе скважины. Проводная трубная телеметрическая система может быть выполнена путем соединения секций буровой трубы, причем каждая секция трубы содержит канал передачи данных, такой как провод, который проходит вдоль трубы. Соединение для передачи данных между секциями трубы может быть выполнено любым подходящим способом, включая, без ограничений, твердые электрические или оптические соединения, индукционную, емкостную, резонансную связь, например способы электромагнитной резонансной связи или прямой связи. В случае, когда в качестве бурильного трубчатого элемента 22 применяют гибкие насосно-компрессорные трубы, линия передачи данных может быть спущена вдоль стороны гибких насосно-компрессорных труб.[0024] In other aspects, any other suitable telemetry system may be used for two-way communications (eg, downlink and uplink) between the surface and the BHA 32, including, without limitation, acoustic telemetry, electromagnetic telemetry, optical telemetry. a system, a wireline telemetry system, which may use wireless connectors or playback devices in the drill string or wellbore. A wired tubular telemetry system may be made by connecting sections of drill pipe, with each section of pipe containing a data link, such as a wire, that extends along the pipe. The data connection between pipe sections can be made by any suitable method, including, without limitation, solid electrical or optical connections, inductive, capacitive, resonant coupling, such as electromagnetic resonant coupling or direct coupling methods. In the case where coiled tubing is used as the drilling tubular 22, the data line may be run along the side of the coiled tubing.

[0025] Буровая система 10 относится к буровым системам, в которых применяют буровую трубу для транспортировки КНБК 32 в ствол 26 скважины, причем нагрузкой на долото управляют с поверхности, как правило, посредством управления работой буровой лебедки 33. Однако в большом количестве современных буровых систем, особенно для бурения высокоотклоненных и горизонтальных стволов скважин, применяют гибкие насосно-компрессорные трубы для транспортировки буровой компоновки вглубь скважины. В таком применении в бурильной колонне 20 может быть развернут движитель (отдельно не обозначенный), чтобы обеспечить требуемое усилие на дезинтегрирующем инструменте 30. Кроме того, при применении гибких насосно-компрессорных труб, насосно-компрессорные трубы не вращаются с помощью стола ротора, и вместо этого вводятся в ствол скважины подходящим нагнетателем, в то время как скважинный двигатель, такой как буровой двигатель (не показан), вращает дезинтегрирующий инструмент 30. В случае шельфового бурения морскую буровую установку или судно могут применять для поддержки бурового оборудования, в том числе бурильной колонны.[0025] The drilling system 10 refers to drilling systems that use a drill pipe to transport the BHA 32 into the wellbore 26, with weight on bit controlled from the surface, typically by controlling the operation of the drawworks 33. However, in a large number of modern drilling systems , especially for drilling highly deviated and horizontal wellbores, flexible tubing is used to transport the drilling assembly deep into the well. In such an application, a propulsion device (not specifically indicated) may be deployed in the drill string 20 to provide the required force on the disintegrating tool 30. In addition, with coiled tubing, the tubing is not rotated by the rotor table, and instead this is introduced into the wellbore by a suitable blower while a downhole motor, such as a drilling motor (not shown), rotates the disintegrating tool 30. In the case of offshore drilling, an offshore drilling rig or ship may be used to support drilling equipment, including a drill string .

[0026] Как показано на ФИГ. 1, может быть предложено устройство 100 каротажа сопротивлений, которое содержит, например, множество антенн, включая, например, передатчики 104а или 104b и/или приемники 108а или 108b. Сопротивление может представлять собой одно представляющее интерес свойство формации для выполнения решений по бурению. Специалистам в данной области техники будет понятно, что другие инструменты для определения свойств формации могут быть применены с устройством 100 каротажа сопротивления или вместо него.[0026] As shown in FIG. 1, a resistivity tool 100 may be provided that includes, for example, a plurality of antennas including, for example, transmitters 104a or 104b and/or receivers 108a or 108b. Resistivity may be one formation property of interest for making drilling decisions. Those skilled in the art will appreciate that other formation property determination tools may be used with or instead of the resistivity tool 100 .

[0027] Бурение с помощью хвостовика может представлять собой одну конфигурацию или операцию, применяемую для обеспечения дезинтегрирующего устройства, что становится более привлекательным в нефтегазовой промышленности, поскольку оно имеет несколько преимуществ по сравнению с обычным бурением. Один пример такой конфигурации показан и описан в совместном патенте США №9,004,195, озаглавленном «Apparatus and Method for Drilling a Borehole, Setting a Liner and Cementing the Borehole During a Single Trip», который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Важно отметить, что несмотря на относительно низкую скорость проходки при бурении, время доставки хвостовика к целевому местоположению сокращается, поскольку хвостовик одновременно спускают в ствол во время бурения ствола скважины. Это может быть полезным при набухании формаций, когда сжатие пробуриваемой скважины может позже препятствовать установке хвостовика. Кроме того, бурение при помощи хвостовика в истощенных и нестабильных пластах-коллекторах сводит к минимуму риск застревания трубы или бурильной колонны из-за разрушения ствола.[0027] Liner drilling can be a single configuration or operation used to provide a disintegrating device, which is becoming more attractive in the oil and gas industry because it has several advantages over conventional drilling. One example of such a configuration is shown and described in US Joint Patent No. 9,004,195 entitled "Apparatus and Method for Drilling a Borehole, Setting a Liner and Cementing the Borehole During a Single Trip", which is incorporated herein by reference in its entirety. It is important to note that despite the relatively low rate of penetration during drilling, the time to get the liner to the target location is reduced because the liner is simultaneously run into the hole while the wellbore is being drilled. This can be useful in swelling formations where compression of the well being drilled may later prevent liner installation. In addition, drilling with a liner in depleted and unstable reservoirs minimizes the risk of pipe or drill string sticking due to hole failure.

[0028] Хотя на ФИГ. 1 показано и описано в отношении буровых работ, специалистам в данной области техники будет понятно, что аналогичные конфигурации, хотя и с различными компонентами, можно применять для выполнения различных скважинных работ. Например, как известно, в данной области техники можно применять каротажный кабель, заканчивание, проводную трубу, бурение посредством хвостовика, расширение ствола скважины, гибкие насосно-компрессорные трубы, повторный вход в скважину и/или другие конфигурации. Кроме того, для извлечения материалов из земных формаций и/или закачивания материалов в земные формации можно применять конфигурации для добычи. Таким образом, настоящее описание не ограничивается буровыми работами, но может быть применено для любых подходящих или требуемых скважинных работ.[0028] Although FIG. 1 is shown and described in relation to drilling operations, those skilled in the art will appreciate that similar configurations, albeit with different components, can be used to perform various well operations. For example, wireline, completion, wireline, liner drilling, reaming, coiled tubing, reentry, and/or other configurations can be used in the art as is known. In addition, production configurations can be used to extract materials from earth formations and/or inject materials into earth formations. Thus, the present description is not limited to drilling operations, but can be applied to any suitable or required well operations.

[0029] Интенсивные вибрации в бурильных колоннах и компоновках низа бурильной колонны во время буровых работ могут быть вызваны усилиями резания на долоте или дисбалансами масс в скважинных инструментах, таких как буровые двигатели. Такие вибрации могут приводить к снижению скорости проходки при бурении, снижению качества ствола скважины, снижению качества измерений, выполненных с помощью инструментов компоновки низа бурильной, и могут приводить к износу, усталости и/или выходу из строя скважинных компонентов. Как будет понятно специалистам в данной области техники, существуют различные вибрации, такие как поперечные вибрации, осевые вибрации и крутильные вибрации. Например, прихват/проскальзывание всей буровой системы и высокочастотные крутильные колебания (HFTO; high-frequency torsional oscillations) представляют собой оба типа крутильных вибраций. Термины «вибрация», «колебание», а также «изменение» применяются с тем же широким значением 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 предназначены для ограничения гармоничных отклонений, но могут включать все виды отклонений, такие как, без ограничений, периодические, гармоничные и статистические отклонения.[0029] Severe vibrations in drill strings and bottomhole assemblies during drilling operations can be caused by cutting forces on the bit or mass imbalances in downhole tools such as drilling motors. Such vibrations can result in reduced ROP while drilling, reduced wellbore quality, poorer measurements made with BHB tools, and may result in 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, whole drilling system sticking/slip and high-frequency torsional oscillations (HFTO) are both types of torsional vibration. The terms "vibration", "vibration", and "change" are used with the same broad meaning of repetitive and/or periodic movements or periodic deviations from an average such as average position, average speed and average acceleration. In particular, these terms are not intended to limit harmonic deviations, but may include all kinds of deviations, such as, without limitation, periodic, harmonic and statistical deviations.

[0030] Крутильные вибрации могут быть возбуждены механизмами самовозбуждения, которые возникают вследствие взаимодействия бурового долота или любой другой режущей конструкции, такой как долото-расширитель и формацию. Основной дифференциатор между прихватом/проскальзыванием и HFTO представляет собой частоту и типичные формы колебаний. Например, критическое HFTO имеет частоту, которая, как правило, составляет более 50 Гц по сравнению с крутильными вибрациями прихвата/проскальзывания, которые, как правило, имеют частоты ниже 1 Гц. Как правило, критическое HFTO может находиться в диапазоне от 50 Гц до 500 Гц. Критерий идентификации критических форм HFTO описан в публикации Andreas Hohl et al., Journal of Sound and Vibration 342 (2015), 290-302. Критические формы HFTO, критические частоты и критические формы колебаний также могут называться нежелательными формами HFTO, нежелательными частотами и нежелательными формами колебаний. Более того, форма возбужденных колебаний прихвата/проскальзывания, как правило, представляет собой первую форму колебаний всей буровой системы, в то время как форма колебаний HFTO может быть более высокого порядка и обычно локализована на меньших участках буровой системы со сравнительно высокими амплитудами в точке возбуждения, которая может представлять собой долото или любую другую режущую конструкцию (такую как долото-расширитель), или любой контакт между буровой системой и формацией (например, посредством стабилизатора).[0030] Torsional vibrations can be excited by self-excitation mechanisms that result from the interaction of the drill bit or any other cutting structure such as the reamer bit and the formation. The main differentiator between sticking/slip and HFTO is frequency and typical waveforms. For example, critical HFTO has a frequency that is typically over 50 Hz compared to stick/slip torsional vibrations that typically have frequencies below 1 Hz. Typically, the critical HFTO can range from 50 Hz to 500 Hz. Criteria for identifying critical forms of HFTO are described in Andreas Hohl et al., Journal of Sound and Vibration 342 (2015), 290-302. HFTO critical shapes, critical frequencies, and critical waveforms may also be referred to as unwanted HFTO shapes, unwanted frequencies, and unwanted waveforms. Moreover, the stick/slip excited waveform is typically the first waveform of the entire drilling system, while the HFTO waveform can be of higher order and is usually localized to smaller areas of the drilling system with relatively high amplitudes at the point of excitation, which may be a bit or any other cutting structure (such as a reamer bit), or any contact between the drilling system and the formation (eg, via a stabilizer).

[0031] Из-за высокой частоты вибраций HFTO соответствует высоким значениям ускорения и крутящего момента вдоль КНБК или только на участке КНБК. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для крутильных перемещений одно из ускорения, усилия и крутящего момента всегда сопровождается другими двумя из ускорения, усилия и крутящего момента. В этом смысле ускорение, усилие и крутящий момент эквивалентны в том смысле, что ни одно из них не может произойти без двух других. Нагрузки высокочастотных вибраций могут оказывать отрицательное воздействие на эффективность, надежность и/или долговечность электронных и механических частей КНБК. Варианты осуществления, предложенные в настоящем документе, относятся к обеспечению виброизолирующего соединительного элемента 140 для смягчения HFTO. Виброизолирующий соединительный элемент 140 представляет собой модульный инструмент, который может быть установлен в различных положениях выше, ниже или в пределах КНБК 32. Например, виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть установлен выше бурового долота. В бурильной колонне для горизонтально-направленного бурения (КНБК для горизонтально-направленного бурения). В бурильной колонне для горизонтально-направленного бурения (КНБК для горизонтально-направленного бурения) направляющий механизм 29 может быть расположен выше бурового долота. Направляющий механизм 29 расположен рядом с буровым долотом для отклонения направления бурения бурового долота. В КНБК с направляющим механизмом желательно размещать виброизолирующий соединительный элемент 140 выше направляющего механизма. Выше виброизолирующего соединительного элемента 140 могут быть расположены один или более инструментов оценки формации.[0031] Due to the high frequency of vibration, HFTO corresponds to high values of acceleration and torque along the BHA or only in the area of the BHA. Those skilled in the art will appreciate that for torsional motions, one of acceleration, force, and torque is always followed by the other two of acceleration, force, and torque. In this sense, acceleration, force, and torque are equivalent in the sense that none of them can happen without the other two. High frequency vibration loads can have a negative impact on the efficiency, reliability and/or durability of BHA electronic and mechanical parts. Embodiments provided herein relate to providing a vibration isolating coupler 140 to mitigate HFTO. The anti-vibration connector 140 is a modular tool that can be installed at various positions above, below, or within the BHA 32. For example, the anti-vibration connector 140 can be installed above the drill bit. In the drill string for horizontal directional drilling (BHA for horizontal directional drilling). In a horizontal directional drill string (HDD BHA), the guide mechanism 29 may be positioned above the drill bit. A guide mechanism 29 is located adjacent to the drill bit to deflect the drilling direction of the drill bit. In a guided BHA, it is desirable to place the anti-vibration coupler 140 above the guide. Above the anti-vibration coupling 140, one or more formation evaluation tools may be located.

[0032] Дезинтегрирующий инструмент 30 представляет собой точку возбуждения HFTO. Без виброизолирующего соединительного устройства, размещенного в КНБК, дезинтегрирующий инструмент 30 возбуждает HFTO на нежелательных частотах вдоль всей КНБК. Виброизолирующий соединительный элемент 140 изолирует участок КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента 140 от распространения HFTO, возбужденных на участке КНБК, ниже виброизолирующей КНБК. Виброизолирующий соединительный элемент 140 ограничивает HFTO, возбужденные усилиями резания на буровом долоте 30 до КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента 140. Ввиду конструкции виброизолирующего соединительного элемента 140 динамика кручения КНБК модифицируется, чтобы обеспечить наличие в нежелательных формах колебаний HFTO значительной амплитуды только на участке КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента 140.[0032] The disintegrating tool 30 is the trigger point of the HFTO. Without a vibration isolating coupler placed in the BHA, the disintegrator tool 30 excites HFTO at unwanted frequencies along the entire BHA. The vibration isolating coupler 140 isolates the section of the BHA above the vibration isolating coupler 140 from the propagation of HFTOs excited in the area of the BHA below the vibration isolating BHA. Isolating coupler 140 limits the HFTO induced by cutting forces on drill bit 30 to the BHA below the isolating coupler 140. Due to the design of the vibrating coupler 140, the BHA torsion dynamics is modified to ensure that undesirable HFTO vibration modes have significant amplitude only in the portion of the BHA below the isolating coupler. element 140.

[0033] Виброизолирующий соединительный элемент 140 в КНБК позволяет участку КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента 140 генерировать колебания (HFTO) путем изолирования колебания от участка КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента. Кроме того, виброизолирующий соединительный элемент 140 изменяет количество возбужденных нежелательных форм HFTO. В КНБК с виброизолирующим соединительным элементом 140 возбуждается меньшее количество нежелательных форм HFTO. Виброизолирующий соединительный элемент 140 действует как механический фильтр нижних частот для HFTO и содержит изолирующую частоту (частоту свободных колебаний или первую резонансную частоту).[0033] The vibration isolating coupler 140 in the BHA allows the BHA portion below the vibration isolating coupler 140 to generate vibration (HFTO) by isolating the vibration from the BHA portion above the vibration isolating coupler. In addition, the anti-vibration coupler 140 changes the amount of undesired forms of HFTO excited. In the BHA with vibration isolating coupler 140, fewer undesirable forms of HFTO are excited. The vibration isolating coupler 140 acts as a mechanical low pass filter for the HFTO and contains an isolating frequency (free oscillation frequency or first resonant frequency).

[0034] Изолирующие эффекты происходят от значительно меньшей изолирующей частоты виброизолирующего соединительного элемента по сравнению с частотами HFTO, возбужденными на буровом долоте или в любой другой режущей конструкции КНБК. Меньшая изолирующая частота может быть достигнута с помощью виброизолирующего соединительного элемента с достаточно небольшой жесткостью при кручении. Низкая жесткость при кручении виброизолирующего соединительного элемента изолирует массу, расположенную ниже от массы, расположенной выше, в степени свободы кручения для частот выше изолирующей частоты. Формы HFTO, возбужденные на долоте с частотами выше изолирующей частоты, изолированы от участка КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента 140. Термин «небольшая жесткость при кручении» относится к соотношению между жесткостью при изгибе и жесткостью при кручении (жесткость при изгибе/жесткость при кручении (BST/TST; bending stiffness/torsional stiffness)) более 10, более 15, более чем 20, более 30, более 40 или более 50.[0034] The isolating effects result from the significantly lower isolating frequency of the vibration isolating coupler compared to the HFTO frequencies excited at the drill bit or any other BHA cutting structure. A lower isolating frequency can be achieved with a vibration isolating coupling element with sufficiently low torsional stiffness. The low torsional stiffness of the anti-vibration coupler isolates the lower mass from the higher mass in the torsional degree of freedom for frequencies above the isolating frequency. The HFTO patterns excited on the bit at frequencies above the isolating frequency are isolated from the portion of the BHA above the vibration isolating coupler 140. The term "low torsional stiffness" refers to the relationship between bending stiffness and torsional stiffness (Bending Stiffness/Torsional Stiffness (BST) /TST; bending stiffness/torsional stiffness)) more than 10, more than 15, more than 20, more than 30, more than 40 or more than 50.

[0035] В одном варианте осуществления требуемая частота для виброизолирующего соединительного элемента в скважинной компоновке составляет от 10 Гц до 200 Гц. В другом варианте осуществления изолирующая частота может составлять от 10 Гц до 100 Гц. В еще одном варианте осуществления изолирующая частота может составлять от 20 Гц до 50 Гц. В еще одном варианте осуществления изолирующая частота, составляющая 30 Гц, снижает (изолирует) нежелательные формы HFTO, например формы HFTO в диапазоне от 50 Гц до 500 Гц.[0035] In one embodiment, the required frequency for the anti-vibration coupling in the downhole assembly is between 10 Hz and 200 Hz. In another embodiment, the isolation frequency may be from 10 Hz to 100 Hz. In yet another embodiment, the isolation frequency may be from 20 Hz to 50 Hz. In yet another embodiment, the isolating frequency of 30 Hz reduces (isolates) unwanted forms of HFTO, such as forms of HFTO in the range of 50 Hz to 500 Hz.

[0036] Изолирующая частота виброизолирующего соединительного элемента зависит от постоянной торсионной пружины (пропорциональной жесткости при кручении) виброизолирующего соединительного элемента и движущейся возвратно-поступательной массы ниже виброизолирующего соединительного элемента. В одном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 выше направляющего механизма 29 и дезинтегрирующий инструмент 30 обеспечивает достаточно высокую движущуюся возвратно-поступательную массу (массу инерции) для достижения изолирующей частоты, составляющей около 30 Гц. Меньшие массы, например, только буровое долото, приводят к возникновению изолирующих частот выше 30 Гц, например от 100 Гц до 200 Гц. Компоненты КНБК, расположенные близко к дезинтегрирующему инструменту 30, выполнены с возможностью выдерживать высокий уровень вибраций (осевых, поперечных и крутильных).[0036] The isolating frequency of the anti-vibration coupler depends on the constant torsion spring (proportional to the torsional stiffness) of the anti-vibration coupler and the moving reciprocating mass below the anti-vibration coupler. In one embodiment, the vibration isolating coupler 140 above the guide mechanism 29 and the disintegrating tool 30 provides a sufficiently high moving reciprocating mass (mass of inertia) to achieve an isolation frequency of about 30 Hz. Smaller masses, such as just a drill bit, result in isolating frequencies above 30 Hz, such as 100 Hz to 200 Hz. The BHA components located close to the disintegrating tool 30 are designed to withstand a high level of vibration (axial, transverse and torsional).

[0037] Изолирующая частота 30 Гц ограничивает нежелательные формы HFTO и связанные нагрузки крутящего момента и нагрузки углового ускорения, действующие на направляющий механизм 29 и буровое долото 30 только до нескольких критических форм HFTO. Как показано на ФИГ. 2, также существуют другие формы на уровне или вблизи изолирующей частоты 30 Гц, которые имеют более высокую вероятность возникновения, но не считаются нежелательными. Более высокая изолирующая частота приводит к более нежелательным формам HFTO, возбужденным на участке КНБК, ниже виброизолирующего соединительного элемента 140, что потенциально приводит к повреждениям направляющего механизма 29 или дезинтегрирующего инструмента 30.[0037] The isolation frequency of 30 Hz limits unwanted HFTO shapes and the associated torque and angular acceleration loads acting on guide mechanism 29 and drill bit 30 to only a few critical HFTO shapes. As shown in FIG. 2, there are also other shapes at or near the 30 Hz isolation frequency that have a higher probability of occurring but are not considered undesirable. A higher isolating frequency results in more undesirable HFTO patterns being excited in the BHA region below the vibration isolating coupler 140, potentially resulting in damage to the guide mechanism 29 or disintegrator tool 30.

[0038] В одном варианте осуществления нижняя часть КНБК, например этот участок КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента 140, отсоединена (изолирована) с точки зрения HFTO от верхней части КНБК, например этот участок КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента 140. В альтернативных вариантах осуществления нежелательные формы HFTO могут быть возбуждены на участке КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента 140, например с помощью расширителя. В таком случае виброизолирующий соединительный элемент 140 изолирует участок КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента 140 от нежелательных форм HFTO. В КНБК с виброизолирующим соединительным элементом, как описано в настоящем документе, амплитуды нежелательных форм колебаний HFTO выше виброизолирующего соединительного элемента 140 (участок КНБК без возбуждения HFTO) являются сравнительно низкими по сравнению с амплитудами форм колебаний HFTO ниже виброизолирующего соединительного элемента 140 (участок КНБК с возбуждением HFTO).[0038] In one embodiment, the bottom of the BHA, such as this portion of the BHA below the anti-vibration connector 140, is detached (insulated) from the HFTO point of view from the top of the BHA, such as this portion of the BHA above the vibration isolating connector 140. In alternative embodiments, undesirable shapes HFTO can be excited in the area of the BHA above the anti-vibration coupling element 140, for example, using a reamer. In such a case, the anti-vibration connector 140 isolates the portion of the BHA below the anti-vibration connector 140 from unwanted forms of HFTO. In a BHA with a vibration isolating coupler as described herein, the amplitudes of unwanted HFTO waveforms above the vibration isolating coupler 140 (section of the BHA without HFTO excitation) are relatively low compared to the amplitudes of the HFTO waveforms below the vibration isolating coupler 140 (section of the BHA with excitation HFTO).

[0039] На ФИГ. 2А и 2В показана геометрическая конфигурация базовой КНБК (размер инструмента 4,75'') в бурильной колонне без виброизолирующего соединительного элемента, демонстрирующего шесть иллюстративных нежелательных форм колебаний HFTO с соответствующими частотами (f) от 119,4 Гц до 357,6 Гц. Параметр Sc представляет собой индикатор вероятности возникновения формы колебаний HFTO. Амплитуды формы колебаний HFTO указывают на то, что энергия крутильной вибрации проявляется в секции КНБК бурильной колонны.[0039] FIG. 2A and 2B show the geometry configuration of a base BHA (tool size 4.75″) in a drillstring without vibration isolating coupler showing six exemplary unwanted HFTO waveforms with respective frequencies (f) from 119.4 Hz to 357.6 Hz. The S c parameter is an indicator of the probability of occurrence of the HFTO waveform. The HFTO waveform amplitudes indicate that torsional vibration energy is being exerted in the BHA section of the drill string.

[0040] На ФИГ. 3А и 3В показана геометрическая конфигурация базовой КНБК в бурильной колонне с виброизолирующим соединительным элементом в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления, размещенным выше дезинтегрирующего инструмента 30 и направляющего механизма 29. Включение виброизолирующего соединительного элемента 140 приводит к уменьшению количества нежелательных форм HFTO в диапазоне частот от 50 Гц до 500 Гц. Кроме того, существуют другие формы на уровне или вблизи изолирующей частоты виброизолирующего соединительного элемента 140 (30 Гц), которые имеют высокую вероятность возникновения. Однако эти формы HFTO с небольшой частотой (около 30 Гц) могут считаться менее нежелательными из-за их небольших частот и небольших амплитуд по сравнению с амплитудами, возникающими вдоль КНБК в базовой КНБК без виброизолирующего соединительного элемента (ФИГ. 2В).[0040] FIG. 3A and 3B show the geometry of the base BHA in a drillstring with a vibration isolating coupler in accordance with an illustrative embodiment placed above the disintegrator tool 30 and guide mechanism 29. up to 500 Hz. In addition, there are other forms at or near the isolating frequency of the vibration isolating coupler 140 (30 Hz) that are highly likely to occur. However, these low frequency (about 30 Hz) forms of HFTO can be considered less objectionable due to their low frequencies and small amplitudes compared to the amplitudes that occur along the BHA in a base BHA without a vibration isolating coupler (FIG. 2B).

[0041] На ФИГ. 3В показано, что HFTO сконцентрировано на дезинтегрирующем инструменте 30 и направляющем механизме 29. Выше виброизолирующего соединительного элемента 140, амплитуды форм колебаний HFTO меньше по сравнению с амплитудами соответствующих амплитуд форм колебаний ниже виброизолирующего соединительного элемента 140. Формы колебаний HFTO, которые существуют в верхней части базовой КНБК без виброизолирующего соединительного элемента либо не возбуждаются в КНБК с виброизолирующим соединительным элементом в результате динамики кручения, либо проявляются со значительно меньшими амплитудами форм колебаний HFTO. Следовательно, инструменты FE или инструменты ИПБ, содержащие высокосложные электронные средства (РСВА, керамический материал, включая многочиповые модули (МСМ; Multi-Chip Module)), датчики, соединители, провода, гидравлические устройства и/или механические устройства, расположенные выше виброизолирующего соединительного элемента, подвергаются пониженным нагрузкам динамики кручения, что приводит к более высокому качеству данных измерения в скважине (в конкретных данных визуализации) и увеличению надежности скважинного инструмента.[0041] FIG. 3B shows that HFTO is concentrated on the disintegrating tool 30 and guide mechanism 29. Above the vibration isolating coupler 140, the amplitudes of the HFTO waveforms are smaller compared to the amplitudes of the corresponding waveform amplitudes below the vibration isolating coupler 140. The HFTO waveforms that exist at the top of the base The BHA without the anti-vibration coupler either does not excite in the BHA with the anti-vibration coupler as a result of torsional dynamics, or exhibits much lower amplitudes of the HFTO waveforms. Therefore, FE tools or SPI tools containing highly complex electronics (PCBA, ceramic material, including Multi-Chip Modules (MCM)), sensors, connectors, wires, hydraulic devices and / or mechanical devices located above the vibration isolating coupling element , are subjected to reduced torsional dynamics loads, resulting in higher downhole measurement data quality (in specific imaging data) and increased downhole tool reliability.

[0042] Предпочтительно, чтобы виброизолирующий соединительный элемент 140 был настолько коротким, насколько это возможно, чтобы удерживать инструменты FE вблизи долота. В одном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140, описанный в настоящем документе, может быть короче, чем около 10 м. В другом варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 5 м. В еще одном иллюстративном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 2 м. В еще одном иллюстративном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 1,5 м. В еще одном иллюстративном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 1,2 м. В еще одном иллюстративном варианте осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 1,1 м. Кроме того, в другом примере осуществления виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 1 м. Кроме того, в другом примере виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть короче, чем около 0,5 м.[0042] Preferably, the anti-vibration coupling 140 is as short as possible to keep the FE tools close to the bit. In one embodiment, the vibration isolating coupler 140 described herein may be shorter than about 10 m. In another embodiment, the vibration isolating coupler 140 may be shorter than about 5 m. may be shorter than about 2 m. In yet another illustrative embodiment, the vibration isolating coupler 140 may be shorter than about 1.5 m. In yet another illustrative embodiment, the vibration isolating coupler 140 may be shorter than about 1.2 m In yet another exemplary embodiment, the vibration isolating coupler 140 may be shorter than about 1.1 m. element 140 may be shorter than about 0.5 m.

[0043] Для достижения требуемой характеристики изолирования виброизолирующий соединительный элемент 140 обладает небольшой жесткостью при кручении (мягкость при кручении) для изолирования HFTO. В то же время виброизолирующий соединительный элемент должен иметь высокую жесткость при изгибе, чтобы облегчить режим направления КНБК для горизонтально-направленного бурения, а именно направляющий механизм. В настоящем документе представлены различные конфигурации виброизолирующего соединительного элемента для реализации требуемых механических свойств, уравновешивая оптимальное соотношение между мягкостью при кручении и жесткостью при изгибе при сохранении механических напряжений ниже приемлемого предела. Механические напряжения вызваны осевыми нагрузками (нагрузка на долото (WOB; weight on bit)), крутящий момент, применяемый к наземному оборудованию (вращение бурильной колонны), динамический изгиб посредством резкого искривления ствола скважины и вибрации (поперечной, осевой, крутильной).[0043] In order to achieve the desired isolation performance, the anti-vibration coupler 140 has a small torsional rigidity (torsional softness) for isolating HFTO. At the same time, the anti-vibration coupling must have high bending rigidity to facilitate the BHA guiding mode for horizontal directional drilling, namely the guiding mechanism. This document presents various configurations of the anti-vibration connector to achieve the required mechanical properties, balancing the optimal balance between torsional softness and bending rigidity while keeping mechanical stresses below an acceptable limit. Mechanical stresses are caused by axial loads (weight on bit (WOB)), torque applied to surface equipment (rotation of the drill string), dynamic bending through wellbore sharp bending, and vibration (transverse, axial, torsional).

[0044] Виброизолирующий соединительный элемент предпочтительно выполнен за одно целое только в одном цельном элементе или может быть выполнен из очень небольшого количества частей. Виброизолирующий соединительный элемент, выполненный за одно целое без соединений (таких как резьбы, сварные соединения или другие образованные соединения), менее подвержен выходам из строя инструмента. Современные способы производства, такие как аддитивное производство, обеспечивают возможности создания виброизолирующего соединительного элемента, выполненного за одно целое со сложной формой.[0044] The anti-vibration coupling element is preferably integrally formed in only one integral element, or may be made from a very small number of parts. A vibration-isolating coupling made in one piece without connections (such as threads, welds, or other formed connections) is less prone to tool failures. Modern manufacturing methods, such as additive manufacturing, provide the ability to create a vibration isolating connecting element, made in one piece with a complex shape.

[0045] Жесткость при изгибе описанного в настоящем документе виброизолирующего соединительного элемента не достигается путем включения корпуса с высокой жесткостью при изгибе. Виброизолирующий соединительный элемент, как описано в настоящем документе, не содержит подшипники или другие элементы, которые включают поверхности, перемещающиеся относительно друг друга. Таким образом, виброизолирующий соединительный элемент не включает или не применяет силы трения или фрикционные поверхности. Трение в этом контексте также включает вязкое трение (силу вязкости). В описанном в настоящем документе виброизолирующем соединительном элементе не применяют фрикционные поверхности или вязкое трение для рассеивания энергии вращения. Виброизолирующий соединительный элемент не включает в себя износ из-за сил трения. Следует отметить, что виброизолирующий соединительный элемент изолирует только высокочастотные крутильные колебания. Вращение (неколеблющееся или непрерывное вращение), прилагаемое к столу ротора, передается от КНБК выше виброизолирующего соединительного элемента на КНБК ниже виброизолирующего соединительного элемента. Хотя виброизолирующий соединительный элемент изолирует HFTO, КНБК выше и ниже виброизолирующего соединительного элемента соединены с возможностью вращения.[0045] The flexural rigidity of the anti-vibration coupling member described herein is not achieved by including a housing with high flexural rigidity. The vibration isolating coupling element as described herein does not include bearings or other elements that include surfaces that move relative to each other. Thus, the anti-vibration coupling does not include or apply frictional forces or friction surfaces. Friction in this context also includes viscous friction (viscous force). The anti-vibration coupler described herein does not use friction surfaces or viscous friction to dissipate rotational energy. The anti-vibration coupling does not include wear due to frictional forces. It should be noted that the vibration isolating coupling element isolates only high-frequency torsional vibrations. The rotation (non-oscillating or continuous rotation) applied to the rotor table is transmitted from the BHA above the anti-vibration coupler to the BHA below the anti-vibration coupler. While the anti-vibration coupler isolates the HFTO, the BHAs above and below the anti-vibration coupler are rotatably coupled.

[0046] В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления, показанным на ФИГ. 4-7, виброизолирующий соединительный элемент 140 содержит первый соединитель 144, который может принимать форму соединителя 146 с внутренней резьбой, и второй соединитель 148, который может принимать форму соединителя 150 с наружной резьбой. Первый участок 154 соединительного элемента соединен со вторым соединителем 148, а второй участок 156 соединительного элемента соединен с первым соединителем 144. Как будет подробно описано в настоящем документе, второй участок соединительного элемента проходит внутри и является концентрическим с первым участком 154 соединительного элемента. Кроме того, первый участок 154 соединительного элемента функционально соединен со вторым участком 156 соединительного элемента через множество соединяющих элементов, обозначенных в общем ссылочной позицией 159, как также подробно описано в настоящем документе. Соединяющие элементы 159 могут быть выполнены за одно целое с первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента. Альтернативно, соединяющие элементы 159 могут быть соединены с первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента посредством сварки. Уплотнение 160 может быть расположено между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента. Уплотнение 160 может быть выполнено из различных материалов, таких как каучук, эластомер или металл. Кроме того, уплотнение 160 может обеспечивать контролируемое количество утечки между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента.[0046] In accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 4-7, the anti-vibration connector 140 includes a first connector 144, which may take the form of a female connector 146, and a second connector 148, which may take the form of a male connector 150. The first section 154 of the connecting element is connected to the second connector 148, and the second section 156 of the connecting element is connected to the first connector 144. As will be described in detail herein, the second section of the connecting element extends inside and is concentric with the first section 154 of the connecting element. In addition, the first section 154 of the connecting element is operatively connected to the second section 156 of the connecting element through a plurality of connecting elements, indicated in General by the reference position 159, as also described in detail herein. The connecting elements 159 can be made in one piece with the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element. Alternatively, the connecting elements 159 may be connected to the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element by welding. The seal 160 may be located between the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element. Seal 160 may be made from a variety of materials such as rubber, elastomer, or metal. In addition, the seal 160 can provide a controlled amount of leakage between the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element.

[0047] Следует отметить, что соединяющие элементы 159 могут иметь разные формы, как показано на ФИГ. 4-7. В иллюстративных вариантах осуществления соединяющие элементы 159 могут иметь поперечное сечение, включающее в себя I-образную форму, 8-образную форму, круглую форму (эллиптическую, округлую) или могут включать в себя полый профиль. Все соединяющие элементы 159 могут не иметь одинаковых размеров. Кроме того, удлинение в осевом направлении может варьироваться в зависимости от соединяющего элемента. Удлинение в радиальном направлении может варьироваться в зависимости от соединяющего элемента. Используемое в настоящем документе осевое направление относится к направлению, параллельному продольной оси А (ФИГ. 4) виброизолирующего соединительного элемента 140, а радиальное направление R (ФИГ. 4) в настоящем документе относится к направлению, перпендикулярному продольной оси А. Окружное направление С (ФИГ. 7) относится к касательному направлению, перпендикулярному продольной оси А. Угол α (ФИГ. 7) относится к углу вокруг продольной оси А.[0047] It should be noted that the connecting elements 159 may have different shapes, as shown in FIG. 4-7. In exemplary embodiments, the connecting elements 159 may have a cross section including an I-shape, an 8-shape, a round shape (elliptical, round), or may include a hollow profile. All connecting elements 159 may not have the same dimensions. In addition, the elongation in the axial direction may vary depending on the connecting element. Elongation in the radial direction may vary depending on the connecting element. As used herein, the axial direction refers to the direction parallel to the longitudinal axis A (FIG. 4) of the anti-vibration coupler 140, and the radial direction R (FIG. 4) in this document refers to the direction perpendicular to the longitudinal axis A. Circumferential direction C (FIG. .7) refers to the tangential direction perpendicular to the longitudinal axis A. Angle α (FIG. 7) refers to the angle around the longitudinal axis A.

[0048] Как показано на ФИГ. 4 и 5, первый соединитель 144 может содержать соединитель 146 с внутренней резьбой, а второй соединитель 148 может содержать соединитель 150 с наружной резьбой. Первый соединитель 144 и второй соединитель 148 могут быть соединены концевой сваркой с первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента соответственно. Первый участок 154 соединительного элемента и второй участок 156 соединительного элемента соединены множеством соединяющих элементов 159 и образуют виброизолирующий участок 151 для виброизолирующего соединительного элемента 140. Таким образом, первый соединитель 144 и второй соединитель 148 могут быть соединены стопорной сваркой с виброизолирующим участком 151 виброизолирующего соединительного элемента 140. Сварочный шов 165 обозначает концевую сварку между соединителем 146 с внутренней резьбой и вторым участком 156 соединительного элемента, а сварочный шов 167 обозначает концевую сварку между соединителем 150 с наружной резьбой и первым участком 154 соединительного элемента. Альтернативно, соединитель 146 с внутренней резьбой и соединитель 150 с наружной резьбой могут быть выполнены за одно целое с первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента соответственно или соединены при помощи другой технологии, такой как сварка трением, лазерная сварка или электронно-лучевая сварка.[0048] As shown in FIG. 4 and 5, the first connector 144 may include a female connector 146, and the second connector 148 may include a male connector 150. The first connector 144 and the second connector 148 may be end-welded to the first connector portion 154 and the second connector portion 156, respectively. The first connector portion 154 and the second connector portion 156 are connected by a plurality of connecting members 159 to form a vibration isolating portion 151 for the vibration isolating connector 140. Thus, the first connector 144 and the second connector 148 can be lock-welded to the vibration isolating portion 151 of the vibration isolating connector 140 Weld 165 denotes the end weld between the female connector 146 and the second connector portion 156, and the weld 167 denotes the end weld between the male connector 150 and the first connector portion 154. Alternatively, the female connector 146 and the male connector 150 may be integral with the first connector portion 154 and the second connector portion 156, respectively, or bonded by another technique such as friction welding, laser welding, or electron beam welding. welding.

[0049] В соответствии с одним иллюстративным аспектом первый участок 154 соединительного элемента содержит первый трубчатый участок 162 с первой кольцевой стенкой 164, имеющей внешнюю поверхность 166 и внутреннюю поверхность 168, которая образует первый центральный канал 170. Первая кольцевая стенка 164 содержит первый конец 172 и противоположный второй конец 173. Второй участок 156 соединительного элемента содержит второй трубчатый участок 171, имеющий вторую кольцевую стенку 180, содержащую секцию 182 внешней поверхности и секцию 184 внутренней поверхности, которая определяет второй центральный канал 186. В одном варианте осуществления второй центральный канал 186 может обеспечивать канал для бурового раствора, проходящего через бурильную колонну 20. Вторая кольцевая стенка 180 содержит первый концевой участок 187 и противоположный второй концевой участок 188. Первый соединитель 144 соединен с первым концевым участком 187 второго участка 156 соединительного элемента, а второй соединитель 148 соединен со вторым концом 173 первого участка 154 соединительного элемента.[0049] In accordance with one illustrative aspect, the first section 154 of the connecting element includes a first tubular section 162 with a first annular wall 164 having an outer surface 166 and an inner surface 168 that defines a first central channel 170. The first annular wall 164 includes a first end 172 and opposite second end 173. The second section 156 of the connecting element includes a second tubular section 171 having a second annular wall 180 containing an outer surface section 182 and an inner surface section 184 that defines a second central channel 186. In one embodiment, the second central channel 186 may provide a channel for drilling fluid passing through the drill string 20. The second annular wall 180 includes a first end section 187 and an opposite second end section 188. The first connector 144 is connected to the first end section 187 of the second section 156 of the connecting element, and the second connector 148 is connected to the second end 173 of the first section 154 of the connecting element.

[0050] Внутренняя поверхность 168 первой кольцевой стенки 164 разнесена от внешней поверхности 182 второй кольцевой стенки 180. В одном варианте осуществления внутренняя поверхность 168 разнесена от внешней поверхности 182 на расстояние около 1 мм. В альтернативном варианте осуществления внутренняя поверхность 168 разнесена от внешней поверхности 182 на расстояние около от около 0,1 до 0,9 мм. В еще одном иллюстративном аспекте внутренняя поверхность 168 разнесена от внешней поверхности 182 на расстояние от около 1 мм до 2 мм. В еще одном иллюстративном аспекте внутренняя поверхность 168 разнесена от внешней поверхности 182 на расстояние от около 2 мм до 10 мм. В еще одном иллюстративном аспекте внутренняя поверхность 168 разнесена от внешней поверхности 182 на расстояние более чем около 10 мм.[0050] The inner surface 168 of the first annular wall 164 is spaced apart from the outer surface 182 of the second annular wall 180. In one embodiment, the inner surface 168 is spaced from the outer surface 182 by about 1 mm. In an alternative embodiment, inner surface 168 is spaced apart from outer surface 182 by about 0.1 to 0.9 mm. In yet another illustrative aspect, inner surface 168 is spaced apart from outer surface 182 by about 1 mm to 2 mm. In yet another illustrative aspect, inner surface 168 is spaced apart from outer surface 182 by about 2 mm to 10 mm. In yet another illustrative aspect, inner surface 168 is spaced from outer surface 182 by more than about 10 mm.

[0051] В соответствии с одним иллюстративным аспектом второй участок 156 соединительного элемента содержит первое множество разнесенных в осевом направлении отверстий 190а и 190b, которые проходят через вторую кольцевую стенку 180 от внешней поверхности 182 к внутренней поверхности 184, которая соединяет по текучей среде первый центральный канал 170 и второй центральный канал 186. Следует понимать, что хотя и показано, что отверстия 190а и 190b разнесены в осевом направлении, они могут быть разнесены по окружности или могут быть разнесены как в осевом направлении, так и по окружности. Второй участок 156 соединительного устройства также содержит второе множество разнесенных в осевом направлении отверстий 193а и 193b, которые смещены в осевом направлении и по окружности относительно разнесенных в осевом направлении отверстий 190а и 190b, третье множество разнесенных в осевом направлении отверстий 196а и 196b, которые смещены в осевом направлении и по окружности относительно отверстий 190а/190b и 193а/193b, и четвертое множество разнесенных в осевом направлении отверстий 198а и 198b, которые сменены в осевом направлении и по окружности относительно отверстий 190a/190b, 193а/193b и 196а/196b. Количество и местоположение разнесенных в осевом направлении отверстий могут варьироваться. В одном варианте осуществления первое, второе, третье и четвертое множества разнесенных в осевом направлении отверстий смещены по окружности на 90° относительно друг друга.[0051] In accordance with one illustrative aspect, the second section 156 of the connecting element includes a first set of spaced apart in the axial direction of holes 190a and 190b, which pass through the second annular wall 180 from the outer surface 182 to the inner surface 184, which fluidly connects the first Central channel 170 and a second central channel 186. It should be understood that although apertures 190a and 190b are shown to be axially spaced, they may be circumferentially spaced, or may be both axially and circumferentially spaced. The second connector portion 156 also includes a second plurality of axially spaced holes 193a and 193b that are axially and circumferentially offset relative to the axially spaced holes 190a and 190b, a third plurality of axially spaced holes 196a and 196b that are offset in axially and circumferentially with respect to apertures 190a/190b and 193a/193b, and a fourth plurality of axially spaced apertures 198a and 198b that are interchanged axially and circumferentially relative to apertures 190a/190b, 193a/193b and 196a/196b. The number and location of the axially spaced holes may vary. In one embodiment, the first, second, third, and fourth sets of axially spaced holes are circumferentially offset by 90° relative to each other.

[0052] Далее в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления множество соединяющих элементов 159 содержит первое множество соединяющих элементов 207а и 207b, второе множество соединяющих элементов 209а и 209b, третье множество соединяющих элементов 212а и 212b и четвертое множество соединяющих элементов 214а и 214b. Соединительные элементы 207а и 207b проходят от внутренней поверхности 168 первого участка 154 соединительного элемента через соответствующие из первого множества разнесенных в осевом направлении отверстий 190а и 190b и соединяются с внутренней поверхностью 184 второго участка 156 соединительного элемента. Соединяющие элементы 209а и 209b проходят от внутренней поверхности 168 через соответствующие из второго множества разнесенных в осевом направлении отверстий 193а и 193b и соединены с внутренней поверхностью 184. Соединяющие элементы 212а и 212b проходят от внутренней поверхности 168 через соответствующие из третьего множества разнесенных в осевом направлении отверстий 196а и 196b и соединены с внутренней поверхностью 184. Соединяющие элементы 214а и 214b проходят от внутренней поверхности 168 через соответствующие из четвертого множества разнесенных в осевом направлении отверстий 198а и 198b и соединены с внутренней поверхностью 184.[0052] Further, according to an exemplary embodiment, the plurality of connecting elements 159 comprises a first plurality of connecting elements 207a and 207b, a second plurality of connecting elements 209a and 209b, a third plurality of connecting elements 212a and 212b, and a fourth plurality of connecting elements 214a and 214b. The connecting elements 207a and 207b extend from the inner surface 168 of the first section 154 of the connecting element through the respective of the first plurality of axially spaced holes 190a and 190b and are connected to the inner surface 184 of the second section 156 of the connecting element. The connecting members 209a and 209b extend from the inner surface 168 through the respective ones of the second plurality of axially spaced holes 193a and 193b and are connected to the inner surface 184. The connecting members 212a and 212b extend from the inner surface 168 through the respective ones of the third plurality of axially spaced holes 196a and 196b and are connected to the inner surface 184. The connecting elements 214a and 214b extend from the inner surface 168 through the respective of the fourth set of axially spaced holes 198a and 198b and are connected to the inner surface 184.

[0053] В одном варианте осуществления первый участок 154 соединительного элемента образован из первого материала, второй участок 156 соединительного элемента образован из второго материала, а множество соединяющих элементов 159 образованы из третьего материала. В иллюстративном аспекте первый, второй, третий и четвертый материалы являются по существу идентичными. В другом иллюстративном аспекте первый участок 154 соединительного элемента, второй участок 156 соединительного элемента и множество соединяющих элементов 159 выполнены за одно целое. Таким образом, первый участок 154 соединительного элемента, второй участок 156 соединительного элемента и множество соединяющих элементов 159 образованы в виде одного цельного компонента, например, путем аддитивного производства. Однако следует понимать, что первый, второй и третий материалы могут отличаться, и могут применяться другие методы производства. Например, отдельные части могут быть соединены с помощью сварки, пайки, завинчивания, зажимания или других способов соединения. Другие способы производства могут включать в себя литье по выплавляемой модели.[0053] In one embodiment, the first section 154 of the connecting element is formed from the first material, the second section 156 of the connecting element is formed from the second material, and the plurality of connecting elements 159 are formed from the third material. In an illustrative aspect, the first, second, third and fourth materials are substantially identical. In another illustrative aspect, the first section 154 of the connecting element, the second section 156 of the connecting element and the plurality of connecting elements 159 are made in one piece. Thus, the first connector portion 154, the second connector portion 156, and the plurality of connectors 159 are formed as one integral component, for example, by additive manufacturing. However, it should be understood that the first, second and third materials may differ and other manufacturing methods may be used. For example, the individual parts may be connected by welding, soldering, screwing, clamping, or other connection methods. Other manufacturing methods may include investment casting.

[0054] Материалы, применяемые для образования виброизолирующего соединительного элемента 140, могут представлять собой сталь, высокопрочную сталь, титан, титановые сплавы, никель или никелевые сплавы (например, Inconel). Применяемые материалы могут иметь различные свойства материала, такие как модуль упругости, модуль сдвига, прочность, плотность. В еще одном варианте осуществления различные части виброизолирующего соединительного элемента могут быть образованы из различных материалов для обеспечения требований к модулю упругости или сдвига, или требований к коррозионным свойствам. Современные методы аддитивного производства позволяют комбинировать различные материалы в одной выполненной за одно целое части.[0054] The materials used to form the anti-vibration coupling element 140 may be steel, high strength steel, titanium, titanium alloys, nickel, or nickel alloys (eg, Inconel). The materials used can have different material properties such as modulus of elasticity, shear modulus, strength, density. In yet another embodiment, the various parts of the anti-vibration coupling may be formed from various materials to meet modulus or shear requirements or corrosion requirements. Modern methods of additive manufacturing allow you to combine different materials in one piece made in one piece.

[0055] Также следует понимать, что упругий изгиб соединяющих элементов 159 может обеспечивать выбранную величину упругости при изгибе между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента. Кроме того, следует понимать, что скважинные компоненты, расположенные в ниже по стволу скважины от вибрационного виброизолирующего соединительного элемента 140, имеют момент инерции при вращении или колебании (вибрации). Момент инерции скважинных компонентов ниже по стволу скважины от виброизолирующего соединительного элемента 140, рассматриваемый совместно с упругим изгибом (упругостью при изгибе), обеспечиваемым соединяющими элементами 159, создает первый резонанс крутильных колебаний, полученный на основании уравнения (1.1):[0055] It should also be understood that the elastic bending of the connecting elements 159 can provide a selected amount of elasticity in bending between the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element. In addition, it should be understood that downhole components located downhole from the vibration isolating coupling element 140 have a moment of inertia when rotating or oscillating (vibration). The moment of inertia of the downhole components downhole from the anti-vibration coupling element 140, considered in conjunction with the elastic bending (flexural elasticity) provided by the connecting elements 159, creates the first torsional resonance obtained from equation (1.1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где f - частота [1/с], i - момент инерции [кгм2], k - постоянная торсионной пружины [Нм/рад], например, менее 100 Гц. Следует понимать, что момент инерции также может включать в себя факторы, способствующие моменту инерции, возникающему из виброизолирующего соединительного элемента.where f - frequency [1/s], i - moment of inertia [kgm2], k - torsion spring constant [Nm/rad], for example, less than 100 Hz. It should be understood that the moment of inertia may also include factors contributing to the moment of inertia arising from the anti-vibration coupling element.

[0056] Таким образом, виброизолирующий соединительный элемент 140 изолирует (отделяет) вибрации между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента с частотой, превышающей первый резонанс крутильных колебаний.[0056] Thus, the vibration isolating coupler 140 isolates (separates) vibrations between the first coupler portion 154 and the second coupler portion 156 at a frequency greater than the first torsional resonance.

[0057] Б соответствии с иллюстративным аспектом, нагрузка может быть приложена к виброизолирующему соединительному элементу 140 через первый соединитель 144. Нагрузка может представлять собой крутящую нагрузку, осевую нагрузку и/или изгибающую нагрузку. В одном варианте осуществления нагрузка может передаваться на первый соединитель 144 столом 14 ротора и/или буровой лебедкой 33. При приложении крутящей нагрузки (крутящего момента при бурении или крутящего момента долота) между первым соединителем 144 и соединителем 150 с наружной резьбой множество соединяющих элементов 159 создают крутильное гибкое соединение между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента. Таким образом, множество соединяющих элементов 159 подвергаются изгибу и обеспечивают угловое перемещение (угол α (ФИГ. 7) первого участка 154 соединительного элемента относительно второго участка 156 соединительного элемента.[0057] In accordance with an illustrative aspect, a load may be applied to the vibration isolating connector 140 through the first connector 144. The load may be a torsional load, an axial load, and/or a bending load. In one embodiment, the load may be transferred to the first connector 144 by the rotor table 14 and/or the drawworks 33. When a torque load (drilling torque or bit torque) is applied between the first connector 144 and the male connector 150, a plurality of connecting members 159 are created. torsionally flexible connection between the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element. Thus, a plurality of connecting elements 159 are subjected to bending and provide an angular movement (angle α (FIG. 7) of the first section 154 of the connecting element relative to the second section 156 of the connecting element.

[0058] При приложении изгибающего момента между первым соединителем 144 и вторым соединителем 148 множество соединяющих элементов 159 подвергаются воздействию для проталкивания тяговых усилий с помощью всего поперечного сечения с равномерно распределенным напряжением и, следовательно, представляя достаточно жесткое соединение для изгиба между первым участком 154 соединительного элемента и вторым участком 156 соединительного элемента. При осевой нагрузке множество соединяющих элементов 159 подвергаются изгибу вдоль их большего момента инерции, таким образом испытывая сопоставимые низкие напряжения и низкую деформацию.[0058] When a bending moment is applied between the first connector 144 and the second connector 148, a plurality of connecting elements 159 are subjected to push traction forces through the entire cross section with uniformly distributed stress and, therefore, presenting a sufficiently rigid connection for bending between the first section 154 of the connecting element and the second section 156 of the connecting element. Under axial load, the plurality of connecting members 159 are subjected to bending along their larger moment of inertia, thus experiencing comparable low stresses and low strain.

[0059] Далее в соответствии с иллюстративным аспектом, при приложении крутящего момента к первому соединителю 144 и второму соединителю 148 множество соединяющих элементов 159 могут деформироваться. После достижения предварительно заданного уровня крутящего момента одно или более из множества соединяющих элементов 159 могут контактировать с поверхностью отверстия соответствующего из разнесенных в осевом направлении отверстий 190а/190b, 193a/193b, 196а/196b и 198а/198b. В таком случае поверхность отверстия создает крутильный концевой упор, такой как обозначенный ссылочной позицией 224 на ФИГ. 7. Крутильный концевой упор 224 ограничивает дальнейшее отклонение и напряжения во множестве соединяющих элементов 159. Крутильный концевой упор 224 можно применять для приложения высокого статического крутящего момента, например, для высвобождения от застревания в компоненте скважины ниже изолятора. Крутильный концевой упор 224 может принимать различные формы, как показано на ФИГ. 8, причем подобная ссылочная позиция представляет соответствующие части в отдельных видах.[0059] Further, in accordance with an illustrative aspect, when a torque is applied to the first connector 144 and the second connector 148, a plurality of connecting elements 159 may be deformed. After reaching a predetermined torque level, one or more of the plurality of connecting elements 159 may contact the surface of the hole corresponding to the axially spaced holes 190a/190b, 193a/193b, 196a/196b and 198a/198b. In such a case, the hole surface creates a torsional end stop, such as indicated by reference numeral 224 in FIG. 7. The torsional end stop 224 limits further deflection and stresses in the plurality of connecting members 159. The torsional end stop 224 can be used to apply high static torque, such as to release from a stuck in wellbore component below the insulator. Torsional end stop 224 may take various forms, as shown in FIG. 8, with like reference numeral representing the respective parts in separate views.

[0060] На ФИГ. 8 крутильный концевой упор 224 отделен от множества соединяющих элементов 159. Отделение крутильного концевого упора 224 от соединяющих элементов 159 предотвращает потенциальное повреждение множества соединяющих элементов 159 при попадании на поверхность отверстия (например, крутильный концевой упор 224). Крутильный концевой упор 224 может входить в зацепление (упор) при кручении виброизолирующего соединительного элемента 140, перед тем, как соединяющие элементы 159 попадут на поверхность отверстия (отдельно не обозначены) крутильного концевого упора 224. Другая причина отделения крутильного концевого упора 224 от соединяющих элементов 159 представляет собой разделение функциональных возможностей.[0060] FIG. 8, the torsion end stop 224 is separated from the plurality of connecting elements 159. The separation of the torsion end stop 224 from the connecting elements 159 prevents potential damage to the plurality of connecting elements 159 when hitting the hole surface (eg, torsion end stop 224). The torsion end stop 224 may engage (stop) when the anti-vibration coupler 140 is twisted, before the couplers 159 hit the hole surface (not shown separately) of the torsion bar 224. Another reason for separating the torsion bar 224 from the couplers 159 represents a separation of functionality.

[0061] Функция множества соединяющих элементов 159 заключается в изолировании HFTO. Когда множество соединяющих элементов 159 изгибается и входит в контакте поверхностями, например, отверстий 190a/190b, 193а/193b, 196а/196b в результате крутящего момента, прилагаемого, например, к поверхности (крутящий момент при бурении), дальнейший изгиб из-за HFTO невозможен, а виброизолирующий соединительный элемент 140 теряет функциональность изолирования. Крутильный концевой упор 224 входит в зацепление перед тем, как множество соединяющих элементов попадают на поверхности отверстий 190а/190b, 193a/193b, 196а/196b для поддержания функциональности виброизолирующего соединительного элемента 140 при ограничении его максимального угла кручения, созданного высокими крутящими моментами.[0061] The function of the plurality of connecting elements 159 is to isolate the HFTO. When the plurality of connecting members 159 flexes and comes into contact with surfaces, such as holes 190a/190b, 193a/193b, 196a/196b, as a result of torque being applied to, for example, the surface (drilling torque), further bending due to HFTO is impossible, and the vibration isolating coupling element 140 loses its isolation functionality. The torsion end stop 224 engages before the plurality of connecting elements hit the surfaces of the holes 190a/190b, 193a/193b, 196a/196b to maintain the functionality of the anti-vibration connecting element 140 while limiting its maximum torsional angle created by high torques.

[0062] Типичное кручение виброизолирующего соединительного элемента 140, вызванное крутящим моментом поверхности (крутящий момент при бурении), может представлять собой угол кручения, составляющий около 10°. Типичное кручение виброизолирующего соединительного элемента 140, вызванное HFTO, может представлять собой угол кручения, составляющий около 15°. Угол кручения относится к углу α, как указано на ФИГ. 7. Угол кручения относится к вращению первого участка 154 соединительного элемента относительно второго участка 156 соединительного элемента. В альтернативных вариантах осуществления угол кручения вследствие крутящего момента при бурении может составлять от около 5° до около 30°. В другом варианте осуществления угол кручения может составлять от около 7° до около 20°. В еще одном иллюстративном варианте осуществления угол кручения может составлять от около 8° до около 15°. Угол кручения вследствие HFTO может также составлять от около 5° до около 50°; от около 8° до около 30° и от около 10° до около 20°.[0062] A typical torsion of the anti-vibration coupling 140 caused by surface torque (drilling torque) may be a torsion angle of about 10°. Typical HFTO-induced torsion of anti-vibration coupler 140 may be a torsion angle of about 15°. The twist angle refers to the angle α as indicated in FIG. 7. The angle of torsion refers to the rotation of the first section 154 of the connecting element relative to the second section 156 of the connecting element. In alternative embodiments, the twist angle due to drilling torque may be from about 5° to about 30°. In another embodiment, the twist angle may be from about 7° to about 20°. In yet another exemplary embodiment, the twist angle may be from about 8° to about 15°. The angle of twist due to HFTO may also be from about 5° to about 50°; from about 8° to about 30°; and from about 10° to about 20°.

[0063] Крутящий момент при бурении, прилагаемый столом ротора, передается на буровое долото посредством виброизолирующего соединительного элемента 140. Множество соединяющих элементов 159 изгибаются, но не попадают на поверхности отверстий 190a/190b, 193a/193b, 196а/196b. При процессе бурения и усилиях резания, воздействующих на дезинтегрирующий инструмент 30, HFTO может быть наложено на вращение, осуществляемое столом ротора в местоположении дезинтегрирующего инструмента 30, и распространяется вдоль КНБК. Изгиб при колебании множества соединяющих элементов 159 происходит в направлении, перпендикулярном продольной оси А виброизолирующего соединительного элемента 140. Изгиб множества соединяющих элементов 159 уменьшается вдоль продольной оси А от второго соединителя 148 до первого соединителя 144 для форм HFTO с частотами на уровне и выше первой резонансной частоты виброизолирующего соединительного элемента 140.[0063] The drilling torque applied by the rotor table is transmitted to the drill bit via the anti-vibration coupling member 140. The plurality of coupling members 159 bend but do not hit the surfaces of the holes 190a/190b, 193a/193b, 196a/196b. With the drilling process and cutting forces acting on the disintegrating tool 30, HFTO can be superimposed on the rotation performed by the rotor table at the location of the disintegrating tool 30 and propagates along the BHA. Bending when the plurality of connecting elements 159 oscillate occurs in a direction perpendicular to the longitudinal axis A of the vibration isolating connecting element 140. The bending of the plurality of connecting elements 159 decreases along the longitudinal axis A from the second connector 148 to the first connector 144 for HFTO forms with frequencies at and above the first resonant frequency vibration isolating connecting element 140.

[0064] Если виброизолирующий соединительный элемент 140 идеально изолирует HFTO, то HFTO не передается на первый соединитель 144. Изолирование HFTO между вторым соединителем 148 и первым соединителем 144 достигается посредством мягкости при кручении виброизолирующего соединительного элемента 140, которая позволяет второму участку 148 соединительного элемента вращаться относительно первого участка 146 соединительного элемента. В альтернативных вариантах осуществления ввод HFTO может происходить на первом соединителе 144. Это может происходить, когда HFTO получают ближе к первому соединителю 144, чем ко второму соединителю 148, например, с помощью расширителя, расположенного выше виброизолирующего соединительного элемента 140. Термин «выше по стволу скважины» в настоящем описании представляет собой конец виброизолирующего соединительного элемента 140, который расположен ближе к поверхности.[0064] If the anti-vibration coupler 140 perfectly isolates the HFTO, then the HFTO is not transmitted to the first connector 144. Isolation of the HFTO between the second connector 148 and the first connector 144 is achieved by the torsional softness of the anti-vibration coupler 140, which allows the second portion 148 of the coupler to rotate relative to the first section 146 of the connecting element. In alternative embodiments, HFTO injection may occur at the first connector 144. This may occur when the HFTO is received closer to the first connector 144 than to the second connector 148, for example, by using an expander located above the vibration isolating coupling element 140. The term "upstream well" in the present description is the end of the vibration isolating connecting element 140, which is located closer to the surface.

[0065] Требуемая длина виброизолирующего соединительного элемента 140 составляет менее 1 м. Подходящая толщина первой и второй стенок 164/180 может составлять 10 мм. В вариантах осуществления толщина стенки может составлять от около 5 мм до около 9 мм. В другом иллюстративном аспекте толщина стенки может составлять от около 11 мм до около 20 мм. В еще одном иллюстративном аспекте толщина стенки может составлять от около 20 мм до около 50 мм. Толщина стенки первой кольцевой стенки 164 может отличаться от толщины стенки второй кольцевой стенки 180. Формы и размеры могут отличаться среди множества соединяющих элементов 159. Следует отметить, что термин «длина» в настоящем описании относится к удлинению вдоль продольной оси А виброизолирующего соединительного элемента, а термины «ширина» и «высота» относятся к удлинению вдоль 2 радиальных направлений, причем два радиальных направления перпендикулярны друг другу. Количество соединяющих элементов не ограничено восемью, как показано на ФИГ. 4-6.[0065] The required length of the anti-vibration coupling 140 is less than 1 m. A suitable thickness of the first and second walls 164/180 may be 10 mm. In embodiments, the wall thickness may be from about 5 mm to about 9 mm. In another illustrative aspect, the wall thickness may be from about 11 mm to about 20 mm. In yet another illustrative aspect, the wall thickness may be from about 20 mm to about 50 mm. The wall thickness of the first annular wall 164 may differ from the wall thickness of the second annular wall 180. Shapes and dimensions may differ among the plurality of connecting elements 159. It should be noted that the term "length" in the present description refers to the extension along the longitudinal axis A of the vibration isolating connecting element, and the terms "width" and "height" refer to extension along 2 radial directions, the two radial directions being perpendicular to each other. The number of connecting members is not limited to eight, as shown in FIG. 4-6.

[0066] Первый участок множества соединяющих элементов ориентирован параллельно. Второй участок множества соединяющих элементов может быть ориентирован перпендикулярно первому участку множества соединяющих элементов 159. В альтернативных вариантах осуществления предусмотрены углы, отличные от 90°, между участками множества соединяющих элементов 159. Например, первый участок множества соединяющих элементов может быть расположен под углом от около 1° до около 120° относительно второго участка множества соединяющих элементов. В другом иллюстративном аспекте первый участок множества соединяющих элементов может быть расположен под углом от около 10° до около 90° относительно второго участка множества соединяющих элементов. В другом иллюстративном аспекте первый участок множества соединяющих элементов может быть расположен под углом от около 10° до около 45° относительно второго участка множества соединяющих элементов. В еще одном иллюстративном аспекте первый участок множества соединяющих элементов может быть расположен под углом от около 45° до около 90° относительно второго участка множества соединяющих элементов.[0066] The first section of the plurality of connecting elements is oriented in parallel. The second section of the plurality of connecting elements may be oriented perpendicular to the first section of the plurality of connecting elements 159. In alternative embodiments, angles other than 90° are provided between sections of the plurality of connecting elements 159. For example, the first section of the plurality of connecting elements may be located at an angle of from about 1 ° up to about 120° relative to the second section of the plurality of connecting elements. In another illustrative aspect, the first section of the plurality of connecting elements may be located at an angle of from about 10° to about 90° relative to the second section of the plurality of connecting elements. In another illustrative aspect, the first section of the plurality of connecting elements may be located at an angle of from about 10° to about 45° relative to the second section of the plurality of connecting elements. In yet another illustrative aspect, the first section of the plurality of connecting elements may be located at an angle of from about 45° to about 90° relative to the second section of the plurality of connecting elements.

[0067] В одном иллюстративном аспекте следует понимать, что можно применять только два соединяющих элемента. В другом варианте осуществления можно применять от 3 до 50 соединяющих элементов. В еще одном варианте осуществления можно применять гораздо большее количество соединяющих элементов. Например, виброизолирующий соединительный элемент 140 может быть образован с более чем 1000 соединяющих элементов. В таком случае соединяющие элементы 159 ориентированы между внутренней поверхностью 168 первого участка соединительного элемента и внутренней поверхностью 184 второго участка соединительного элемента, образующего спицеобразный рисунок. В случае конфигурации спицеобразного рисунка угол между смежным соединяющим элементом может составлять 5° или менее.[0067] In one illustrative aspect, it should be understood that only two connecting elements can be used. In another embodiment, from 3 to 50 connecting elements can be used. In another embodiment, a much larger number of connecting elements can be used. For example, vibration isolating connecting element 140 may be formed with more than 1000 connecting elements. In this case, the connecting elements 159 are oriented between the inner surface 168 of the first section of the connecting element and the inner surface 184 of the second section of the connecting element, forming a spoke-like pattern. In the case of a spoke pattern configuration, the angle between the adjacent connecting member may be 5° or less.

[0068] В этот момент следует понимать, что виброизолирующий соединительный элемент изолирует вибрации, проходящие, например, от дезинтегрирующего устройства выше по стволу скважины. Дезинтегрирующее устройство 30 расположено ниже виброизолирующего соединительного элемента 140 и ближе ко второму соединителю 148, чем к первому соединителю 144. Вибрации могут быть отделены (изолированы) множеством соединяющих элементов 159 таким образом, что амплитуды выше виброизолирующего соединительного элемента 140 могут быть значительно меньше, чем в местоположении ниже виброизолирующего соединительного элемента 140. В иллюстративном варианте осуществления крутильные вибрации с частотой, превышающей первую частоту свободных колебаний упрощенной замещенной механической системы, представленной моментом инерции сегментов 250 КНБК (включая дезинтегрирующее устройство) ниже виброизолирующего соединительного элемента 140, и постоянная торсионной пружины (пропорциональная жесткости при кручении) множества соединяющих элементов 159 будут срезаны. Сегмент 250 КНБК может содержать буровое долото 30 и направляющий механизм 29. Первая частота свободных колебаний упрощенной замещенной механической системы может быть рассчитана по формуле, как указано в уравнении 1.1:[0068] At this point, it should be understood that the vibration isolating coupling element isolates vibrations passing, for example, from the disintegrator up the wellbore. The disintegrating device 30 is located below the anti-vibration connector 140 and closer to the second connector 148 than to the first connector 144. location below the vibration isolating coupler 140. In an illustrative embodiment, torsional vibrations with a frequency greater than the first free vibration frequency of the simplified replacement mechanical system, represented by the moment of inertia of the BHA segments 250 (including the disintegrator) below the vibration isolating coupler 140, and the torsion spring constant (proportional to the stiffness torsion) the plurality of connecting elements 159 will be sheared off. The BHA segment 250 may include a drill bit 30 and a guide mechanism 29. The first free vibration frequency of the simplified substituted mechanical system can be calculated using the formula as shown in Equation 1.1:

[0069] Сопоставимая с механическим фильтром нижних частот, виброизоляция виброизолирующего соединительного элемента 140 является результатом значительно меньшей (первой) частоты свободных колебаний (например, 30 Гц), частоты среза по сравнению с критическими частотами возбуждения HFTO. Типовое значение для частоты среза описанной механической системы может составлять 10 Гц, 50 Гц, 100 Гц или 200 Гц, будучи выбранным в зависимости от ожидаемой нежелательной частоты HFTO, возбужденной внутри КНБК. Частота среза может быть скорректирована за счет жесткости при кручении соединяющих элементов (или постоянной торсионной пружины виброизолирующего соединительного элемента), или момента инерции компонентов, размещенных ниже виброизолирующего соединительного элемента 140, например, путем добавления или удаления сегментов КНБК ниже соединительного элемента, такого как бурильная труба, утяжеленная бурильная труба или гибкая труба.[0069] Comparable to a mechanical low-pass filter, the vibration isolation of the vibration isolating coupler 140 is the result of a much lower (first) free oscillation frequency (eg, 30 Hz), cutoff frequency compared to the critical HFTO drive frequencies. A typical value for the cutoff frequency of the described mechanical system may be 10 Hz, 50 Hz, 100 Hz, or 200 Hz, being chosen depending on the expected unwanted frequency of the HFTO excited inside the BHA. The cutoff frequency can be adjusted by the torsional stiffness of the connecting elements (or the constant torsional spring of the anti-vibration connection element), or the moment of inertia of the components placed below the anti-vibration connection element 140, for example, by adding or removing segments of the BHA below the connection element, such as drill pipe. , drill collar or coiled tubing.

[0070] В дополнение к сниженным вибрациям, виброизолирующий соединительный элемент может служить в качестве трубопровода для буровых растворов. Как правило, давление бурового раствора в центре инструмента выше, чем в кольцевом пространстве. Центр жидкостного канала инструмента соединен с внутренним каналом бурильной колонны и внутренним каналом КНБК, причем кольцевое пространство представляет собой возвращение буровых растворов к поверхности. Давление в канале подвержено по меньшей мере повышению давления за счет перепадов давления, вызванных насадками в устройстве дезинтеграции, и/или динамического падения давления текучего флюида через скважинные инструменты (секцию КНБК) и вокруг них ниже изолирующего соединительного элемента. Как показано на ФИГ. 2-5, могут быть (небольшие) проточные каналы в уплотнении 160 между флюидом канала и кольцевым пространством. Путем обеспечения и соответственно размера зазоров в уплотнении 160 (например, 0,1 мм) утечка флюида через эти зазоры может иметь контролируемый и допустимый поток. Обеспечение контролируемой утечки потока флюида устраняет необходимость в дорогих и хрупких уплотнениях, обеспечивающих герметизацию при вращении и/или колебании. Другие варианты, не подробно описанные в настоящем документе, могут включать лабиринтные уплотнения, эластомерные уплотнения, уплотнения зазоров, магнитные уплотнения, сильфонные уплотнения или другие уплотнительные элементы (в совокупности обозначенные ссылочной позицией 160 на ФИГ. 3 и ФИГ. 4).[0070] In addition to reduced vibrations, the vibration isolating connector can serve as a pipeline for drilling fluids. Typically, the mud pressure in the center of the tool is higher than in the annulus. The center of the fluid channel of the tool is connected to the internal channel of the drill string and the internal channel of the BHA, and the annulus represents the return of drilling fluids to the surface. The pressure in the channel is subject to at least pressurization due to pressure drops caused by the nozzles in the disintegrator and/or dynamic pressure drop of the flowing fluid through and around the downhole tools (BHA section) below the insulating connector. As shown in FIG. 2-5, there may be (small) flow channels in seal 160 between the channel fluid and the annulus. By providing and sizing the gaps in the seal 160 (eg, 0.1 mm), fluid leakage through these gaps can have a controlled and acceptable flow. Providing controlled leakage of fluid flow eliminates the need for expensive and fragile seals to seal against rotation and/or oscillation. Other options not detailed herein may include labyrinth seals, elastomeric seals, gap seals, magnetic seals, bellows seals, or other sealing elements (collectively designated 160 in FIG. 3 and FIG. 4).

[0071] Виброизолирующий соединительный элемент 140 может также вмещать в себе канал для управляющих сигналов путем обеспечения канала для проводников, таких как обозначенные ссылочной позицией 260 на ФИГ. 4. Такой канал для проводников 260 обеспечивает подачу электрического или оптического проводника, провода или кабеля через виброизолирующий соединительный элемент 140 для передачи электрической энергии и/или связи (например, шина линии электропитания) через виброизолирующий соединительный элемент 140 от скважинного компонента выше на скважинный компонент ниже и наоборот. Электрический проводник может, например, проходить через первый соединитель 144, вторую кольцевую стенку 180, один или более соединяющих элементов 159, первую кольцевую стенку 164 и переход во второй соединитель 148. Канал для проводников 260 может оканчиваться в модульном электрическом соединителе, который, в свою очередь, может принимать форму электрического контакта, такого как контактное кольцо, размещенное в кольцевой выемке 270, скользящий контакт, индуктивное соединение или резонансное электромагнитное соединяющее устройство, расположенное на соединителях 150 и 146.[0071] The vibration isolating coupler 140 may also accommodate a conduit for control signals by providing a conduit for conductors, such as those indicated at 260 in FIG. 4. Such a conductor path 260 allows an electrical or optical conductor, wire, or cable to pass through the vibration isolating connector 140 to transmit electrical power and/or communication (eg, a power line bus) through the vibration isolating connector 140 from the uphole component above to the downhole component below. and vice versa. The electrical conductor may, for example, pass through the first connector 144, the second annular wall 180, one or more connecting elements 159, the first annular wall 164, and a transition into the second connector 148. The conductor conduit 260 may terminate in a modular electrical connector which, in turn, in turn, may take the form of an electrical contact, such as a slip ring located in the annular recess 270, a sliding contact, an inductive connection, or a resonant electromagnetic coupling device located on the connectors 150 and 146.

[0072] Следует понимать, что возможны и другие типы соединителей. Кроме того, следует понимать, что проводники 200 могут оканчиваться в центральном соединителе (не показан), расположенном в центральном канале (не обозначенном отдельно) первого соединителя 144 и второго соединителя 148. Центральный канал, также называемый внутренним каналом, сообщается по текучей среде с внутренним каналом КНБК и бурильной колонной и обеспечивает канал для бурового раствора.[0072] It should be understood that other types of connectors are possible. In addition, it should be understood that the conductors 200 may terminate in a center connector (not shown) located in the center channel (not indicated separately) of the first connector 144 and the second connector 148. The center channel, also referred to as the inner channel, is in fluid communication with the inner channel BHA and drill string and provides a channel for drilling fluid.

[0073] Изгиб множества соединяющих элементов 159 приводит к механическим напряжениям на участках виброизолирующего соединительного элемента 140. Эти напряжения локализованы преимущественно в положениях с острыми краями, например в областях, в которых соединяющий элемент прикреплен к внутренней поверхности 168 первой кольцевой стенки 164 и к внутренней поверхности 184 второй кольцевой стенки 180. Чтобы уменьшить механические напряжения в этих областях, образуются переходы с определенным радиусом в процессе изготовления, как показано, например, в примере, обозначенном в общем ссылочной позицией 280 на ФИГ. 7.[0073] The bending of the plurality of connecting elements 159 results in mechanical stresses at portions of the anti-vibration connecting element 140. These stresses are localized predominantly at positions with sharp edges, for example, in areas in which the connecting element is attached to the inner surface 168 of the first annular wall 164 and to the inner surface 184 of the second annular wall 180. To reduce mechanical stresses in these areas, transitions with a certain radius are formed during the manufacturing process, as shown, for example, in the example indicated generally by reference position 280 in FIG. 7.

[0074] В альтернативных вариантах осуществления вместо одного радиуса может быть образована кривая с тремя центрами. Аналогичная стратегия может быть применена для первого кольца 285 передачи нагрузки, расположенного на первом концевом участке 187 второй кольцевой стенки 180 и/или второго кольца 287 передачи нагрузки, расположенного на втором концевом участке 173 первой кольцевой стенки 164. Угол 290 радиуса может быть образован на переходе между второй кольцевой стенкой 180 и первым кольцом 285 передачи нагрузки. Соответствующий радиус может быть образован на переходе между первой кольцевой стенкой 164 и вторым кольцом 287 передачи нагрузки. Кольца 285/287 передачи нагрузки передают нагрузки от и до первого соединителя 144 и от и до второго соединителя 148, такие как осевая нагрузка, изгибающая нагрузка, крутящая нагрузка. В альтернативных вариантах осуществления вместо одного радиуса может быть образована кривая с тремя центрами. Моделирование конечного элемента (имитационное моделирование FE, моделирование FE) можно применять для моделирования виброизолирующих соединительных элементов с различными свойствами материала и размером различных участков виброизолирующего соединительного элемента 140 (например, количество и размер множества, соединяющие элементы 159, длина виброизолирующего участка 151) для оптимизации и точной настройки как можно более максимального соотношения жесткости при изгибе к жесткости при кручении (BST/TST), например, соотношения более 15.[0074] In alternative embodiments, instead of a single radius, a curve with three centers can be formed. A similar strategy may be applied to the first load transfer ring 285 located at the first end portion 187 of the second annular wall 180 and/or the second load transfer ring 287 located at the second end portion 173 of the first annular wall 164. A radius corner 290 may be formed at the transition between the second annular wall 180 and the first ring 285 load transfer. An appropriate radius can be formed at the transition between the first annular wall 164 and the second ring 287 load transfer. The load transfer rings 285/287 transfer loads from and to the first connector 144 and from and to the second connector 148, such as axial load, bending load, torsional load. In alternative embodiments, instead of a single radius, a curve with three centers may be formed. Finite element modeling (FE simulation, FE simulation) can be used to model anti-vibration connectors with different material properties and the size of different sections of the anti-vibration connector 140 (for example, the number and size of the set, connecting elements 159, the length of the anti-vibration section 151) to optimize and fine-tuning as much as possible the maximum ratio of bending stiffness to torsional stiffness (BST/TST), for example, a ratio of more than 15.

[0075] Ниже приведены некоторые варианты осуществления вышеприведенного описания.[0075] The following are some embodiments of the above description.

[0076] Вариант осуществления 1. Виброизолирующий соединительный элемент для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне, содержащий первый участок соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую первый участок центрального канала; второй участок соединительного элемента, расположенный внутри первого центрального канала, причем второй участок соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку, имеющую секцию внешней поверхности и секцию внутренней поверхности, определяющую второй участок центрального канала; и множество соединяющих элементов, проходящих от внутренней поверхности первой кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку на втором участке центрального канала и соединяющихся с внутренней поверхностью второй кольцевой стенки.[0076] Embodiment 1. A vibration isolating coupling element for isolating torsional vibration in a drill string, comprising a first portion of the coupling member comprising a first annular wall having an outer surface and an inner surface defining a first portion of a central channel; a second section of the connecting element located inside the first Central channel, and the second section of the connecting element contains a second annular wall having an outer surface section and an inner surface section defining the second section of the Central channel; and a plurality of connecting elements extending from the inner surface of the first annular wall through the second annular wall at the second section of the central channel and connecting with the inner surface of the second annular wall.

[0077] Вариант осуществления 2. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором второй участок соединительного элемента содержит множество разнесенных в осевом направлении отверстий, проходящих от секции внешней поверхности второй кольцевой стенки через вторую кольцевую стенку к секции внутренней поверхности второй кольцевой стенки.[0077] Embodiment 2. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the second portion of the coupler comprises a plurality of axially spaced holes extending from an outer surface section of the second annular wall through the second annular wall to an inner surface section of the second annular wall .

[0078] Вариант осуществления 3. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором множество разнесенных в осевом направлении отверстий содержит первое множество разнесенных в осевом направлении отверстий, второе множество разнесенных в осевом направлении отверстий, смещенное по окружности относительно первого множества разнесенных в осевом направлении отверстий, третье множество разнесенных в осевом направлении отверстий, смещенное по окружности от первого множества разнесенных в осевом направлении отверстий и второго множества разнесенных в осевом направлении отверстий.[0078] Embodiment 3. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the plurality of axially spaced apertures comprises a first plurality of axially spaced apertures, a second plurality of axially spaced apertures circumferentially offset from the first plurality of axially spaced apertures, axially spaced holes, a third plurality of axially spaced holes circumferentially offset from the first plurality of axially spaced holes and the second plurality of axially spaced holes.

[0079] Вариант осуществления 4. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащий: проводник, проходящий через по меньшей мере один из множества соединяющих элементов.[0079] Embodiment 4. A vibration isolating connector according to any of the preceding embodiments, further comprising: a conductor passing through at least one of the plurality of connectors.

[0080] Вариант осуществления 5. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором внешняя поверхность второй кольцевой стенки разнесена от внутренней поверхности первой кольцевой стенки.[0080] Embodiment 5. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the outer surface of the second annular wall is spaced apart from the inner surface of the first annular wall.

[0081] Вариант осуществления 6. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащий: уплотнение, расположенное между первым участком соединительного элемента и вторым участком соединительного элемента.[0081] Embodiment 6. A vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, further comprising: a seal located between the first portion of the coupler and the second portion of the coupler.

[0082] Вариант осуществления 7. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором первый участок соединительного элемента содержит первый трубчатый участок, а второй участок соединительного элемента содержит второй трубчатый участок, причем первый трубчатый участок, второй трубчатый участок и множество соединяющих элементов образованы из того же материала.[0082] Embodiment 7. The anti-vibration coupling element according to any of the preceding embodiments, wherein the first section of the coupling element comprises a first tubular section and the second section of the connecting element comprises a second tubular section, wherein the first tubular section, the second tubular section, and a plurality of connecting elements formed from the same material.

[0083] Вариант осуществления 8. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором первый участок соединительного элемента содержит первый трубчатый участок и второй участок соединительного элемента содержит второй трубчатый участок, причем первый трубчатый участок и второй трубчатый участок образованы из первого материала и множество соединяющих элементов образованы из второго материала, отличного от первого материала.[0083] Embodiment 8. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the first portion of the coupler comprises a first tubular portion and the second portion of the coupler comprises a second tubular portion, wherein the first tubular portion and the second tubular portion are formed from a first material and the plurality of connecting elements are formed from a second material different from the first material.

[0084] Вариант осуществления 9. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором множество соединяющих элементов выполнены за одно целое с первым участком соединительного элемента и вторым участком соединительного элемента.[0084] Embodiment 9. A vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the plurality of couplers are integral with the first portion of the coupler and the second portion of the coupler.

[0085] Вариант осуществления 10. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором второй участок соединительного элемента является концентрическим с первым участком соединительного элемента.[0085] Embodiment 10. A vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the second portion of the coupler is concentric with the first portion of the coupler.

[0086] Вариант осуществления 11. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором первая кольцевая стенка содержит первый конец и второй конец, а вторая кольцевая стенка содержит первый концевой участок и второй концевой участок, причем первый концевой участок второй кольцевой стенки поддерживает первый соединитель и второй конец первой кольцевой стенки поддерживает второй соединитель.[0086] Embodiment 11. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the first annular wall comprises a first end and a second end, and the second annular wall comprises a first end portion and a second end portion, wherein the first end portion of the second annular wall supports the first connector and the second end of the first annular wall supports the second connector.

[0087] Вариант осуществления 12. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором первый соединитель содержит соединитель с внутренней резьбой, а второй соединитель содержит соединитель с наружной резьбой.[0087] Embodiment 12. The anti-vibration connector according to any of the preceding embodiments, wherein the first connector comprises a female threaded connector and the second connector comprises a male threaded connector.

[0088] Вариант осуществления 13. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащий первый соединитель и второй соединитель, причем первый соединитель соединен со второй кольцевой стенкой посредством сварки и второй соединитель соединен с первой кольцевой стенкой посредством сварки.[0088] Embodiment 13. The anti-vibration connector according to any of the preceding embodiments, further comprising a first connector and a second connector, the first connector being welded to the second annular wall and the second connector being welded to the first annular wall.

[0089] Вариант осуществления 14. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором виброизолирующий соединительный элемент содержит постоянную торсионной пружины, причем постоянная торсионной пружины определяет частоту резонанса крутильных колебаний менее 100 Гц, таким образом изолируя вибрации между первым и вторым участком соединительного элемента с частотой выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.[0089] Embodiment 14. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the vibration isolating coupler comprises a torsion spring constant, the torsion spring constant defining a torsional resonance frequency of less than 100 Hz, thereby isolating vibrations between the first and second portion of the coupler. element with a frequency above about the torsional resonance frequency.

[0090] Вариант осуществления 15. Виброизолирующий соединительный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором виброизолирующий соединительный элемент изолируют крутильную вибрацию с помощью упругого изгиба множества соединяющих элементов.[0090] Embodiment 15. The vibration isolating coupler according to any of the preceding embodiments, wherein the vibration isolating coupler isolates torsional vibration by resiliently bending the plurality of couplers.

[0091] Вариант осуществления 16. Способ изолирования крутильных вибраций от одного участка бурильной колонны, соединенного с другим участком бурильной колонны, через виброизолирующий соединительный элемент, имеющий первый участок соединительного элемента, соединенный со вторым участком соединительного элемента через множество соединяющих элементов, причем способ включает: введение крутильных вибраций в первый участок соединительного элемента; передачу крутильной вибрации во множество элементов соединителя, проходящих от секции внутренней поверхности второго участка соединительного элемента, через кольцевую стенку второго участка соединительного элемента к внутренней поверхности первого участка соединительного элемента; и изолирование крутильных вибраций, проходящих от первого участка соединительного элемента ко второму участку соединительного элемента путем упругого изгиба множества соединяющих элементов.[0091] Embodiment 16. A method of isolating torsional vibrations from one section of the drill string connected to another section of the drill string through a vibration isolating coupler having a first portion of the coupler coupled to a second portion of the coupler via a plurality of couplers, the method comprising: the introduction of torsional vibrations in the first section of the connecting element; transmitting torsional vibration to a plurality of connector elements extending from the section of the inner surface of the second section of the connecting element, through the annular wall of the second section of the connecting element to the inner surface of the first section of the connecting element; and isolating torsional vibrations passing from the first section of the connecting element to the second section of the connecting element by elastically bending the plurality of connecting elements.

[0092] Вариант осуществления 17. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором изолирование крутильных вибраций включает в себя упругий изгиб множества соединяющих элементов в направлении, перпендикулярном продольной оси виброизолирующего соединительного элемента.[0092] Embodiment 17. The method of any of the preceding embodiments, wherein isolating torsional vibrations includes resiliently bending a plurality of connecting members in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the vibration isolating coupler.

[0093] Вариант осуществления 18. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно включающий: ограничение угла кручения второго участка соединительного элемента первым участком соединительного элемента через по меньшей мере один крутильный концевой упор.[0093] Embodiment 18. The method of any of the preceding embodiments, further comprising: limiting the angle of torsion of the second section of the connecting element by the first section of the connecting element through at least one torsion end stop.

[0094] Вариант осуществления 19. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно включающий: пропускание бурового раствора через виброизолирующий соединительный элемент.[0094] Embodiment 19. The method of any one of the preceding embodiments, further comprising: passing drilling fluid through a vibration isolating connector.

[0095] Вариант осуществления 20. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно включающий: выбор жесткости при кручении виброизолирующего соединительного элемента, чтобы иметь частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента менее 100 Гц; и выбор момента инерции секции бурильной колонны, расположенной ниже виброизолирующего соединительного элемента до момента инерции, имеющего частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента; и изолирование крутильных вибраций между первым и вторым участком соединительного элемента, имеющим частоту выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.[0095] Embodiment 20. The method of any one of the preceding embodiments, further comprising: selecting a torsional stiffness of the anti-vibration coupler to have a torsional resonance frequency of the anti-vibration coupler of less than 100 Hz; and selecting the moment of inertia of the section of the drill string located below the anti-vibration connecting element to a moment of inertia having a resonance frequency of the torsional vibration of the anti-vibration connecting element; and isolating torsional vibrations between the first and second section of the connecting member having a frequency above about the torsional resonance frequency.

[0096] Термины «приблизительно» и «по существу» подразумевают включение степени погрешности, связанной с измерением конкретного количества, для оборудования, доступного во время подачи настоящей заявки. Например, термин «около» и/или «по существу» может включать в себя диапазон ±8%, или 5%, или 2% от заданного значения.[0096] 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 "about" and/or "substantially" may include a range of ±8%, or 5%, or 2% of a given value.

[0097] 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.[0097] 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.

[0098] 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. Иллюстративные средства обработки включают в себя, без ограничений, флюиды для гидроразрыва, кислоты, пар, воду, солевой раствор, антикоррозионные средства, цемент, модификаторы проницаемости, буровые растворы, эмульгаторы, деэмульгаторы, индикаторы, противотурбулентные присадки и т.п. Иллюстративные скважинные работы включают, без ограничений, гидравлический разрыв пласта, интенсификацию, введение индикаторов, очистку, кислотную обработку, нагнетание пара, заводнение, цементирование и т.п.[0098] 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. The treatment agents may be in the form of liquids, gases, solids, semi-solids and mixtures thereof. Exemplary treatments include, without limitation, fracturing fluids, acids, steam, water, brine, anti-corrosion agents, cement, permeability modifiers, drilling fluids, emulsifiers, demulsifiers, indicators, drag reducing agents, and the like. Exemplary well operations include, without limitation, hydraulic fracturing, stimulation, tracer injection, cleanup, acidizing, steam injection, flooding, cementing, and the like.

[0099] 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.[0099] While reference is made herein to an exemplary embodiment or embodiments, those skilled in the art will appreciate that various changes and substitutions of equivalents may be made without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications are possible 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 (47)

1. Виброизолирующий соединительный элемент (140) для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне (20), содержащий:1. Vibration isolating connecting element (140) for isolating torsional vibration in the drill string (20), containing: первый участок (146) соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку (164), имеющую внешнюю поверхность (166) и внутреннюю поверхность (168), определяющую первый участок (170) центрального канала;the first section (146) of the connecting element containing the first annular wall (164) having an outer surface (166) and an inner surface (168) defining the first section (170) of the central channel; второй участок (148) соединительного элемента, расположенный внутри первого участка (170) центрального канала, причем второй участок (148) соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку (180), имеющую секцию (182) внешней поверхности и секцию (184) внутренней поверхности, определяющую второй участок (186) центрального канала; иthe second section (148) of the connecting element located inside the first section (170) of the central channel, and the second section (148) of the connecting element contains a second annular wall (180) having an outer surface section (182) and an inner surface section (184) defining the second section (186) of the central channel; And множество соединяющих элементов (159), проходящих от внутренней поверхности (168) первой кольцевой стенки (164) через вторую кольцевую стенку (180) на втором участке центрального канала (186) и соединяющихся с секцией (184) внутренней поверхности второй кольцевой стенки (180), причем виброизолирующий соединительный элемент (140) обеспечивает изолирование крутильных вибраций путем упругого изгиба множества соединяющих элементов (159).a plurality of connecting elements (159) extending from the inner surface (168) of the first annular wall (164) through the second annular wall (180) in the second section of the central channel (186) and connecting with the section (184) of the inner surface of the second annular wall (180) , moreover, the vibration isolating connecting element (140) provides isolation of torsional vibrations by elastic bending of the plurality of connecting elements (159). 2. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором второй участок (148) соединительного элемента содержит множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), проходящих от секции (182) внешней поверхности второй кольцевой стенки (180) через вторую кольцевую стенку (180) к секции (184) внутренней поверхности второй кольцевой стенки (180), и множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а) содержит первое множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), второе множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), смещенное по окружности относительно первого множества разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), третье множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), смещенное по окружности от первого множества разнесенных в осевом направлении отверстий (190а) и второго множества разнесенных в осевом направлении отверстий (190а).2. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which the second section (148) of the connecting element contains a plurality of axially spaced holes (190a) extending from the section (182) of the outer surface of the second annular wall (180) through the second annular wall (180) to the section (184) of the inner surface of the second annular wall (180), and the set of axially spaced holes (190a) contains the first set of axially spaced holes (190a), the second set of axially spaced holes (190a) , circumferentially offset from the first plurality of axially spaced apertures (190a), the third plurality of axially spaced apertures (190a), circumferentially offset from the first plurality of axially spaced apertures (190a) and the second plurality of axially spaced apertures ( 190a). 3. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, дополнительно содержащий проводник (260), проходящий через по меньшей мере один из множества соединяющих элементов (159).3. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, further comprising a conductor (260) passing through at least one of the plurality of connecting elements (159). 4. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, дополнительно содержащий уплотнение (160), размещенное между первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.4. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, further comprising a seal (160) placed between the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 5. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором первый участок (146) соединительного элемента содержит первый трубчатый участок (162) и второй участок (148) соединительного элемента содержит второй трубчатый участок (171), причем первый трубчатый участок (162), второй трубчатый участок (171) и множество соединяющих элементов (159) образованы из того же материала.5. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which the first section (146) of the connecting element contains the first tubular section (162) and the second section (148) of the connecting element contains the second tubular section (171), and the first tubular section ( 162), the second tubular section (171) and the plurality of connecting elements (159) are formed from the same material. 6. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором первый участок (146) соединительного элемента содержит первый трубчатый участок (162) и второй участок (148) соединительного элемента содержит второй трубчатый участок (171), причем первый трубчатый участок (162) и второй трубчатый участок (171) образованы из первого материала и множество соединяющих элементов (159) образованы из второго материала, отличного от первого материала.6. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which the first section (146) of the connecting element contains the first tubular section (162) and the second section (148) of the connecting element contains the second tubular section (171), and the first tubular section ( 162) and the second tubular section (171) are formed from the first material and the plurality of connecting elements (159) are formed from the second material different from the first material. 7. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором множество соединяющих элементов (159) выполнены за одно целое с первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.7. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which the plurality of connecting elements (159) are integral with the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 8. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором второй участок (148) соединительного элемента является концентрическим с первым участком (146) соединительного элемента.8. The anti-vibration coupling (140) according to claim 1, wherein the second portion (148) of the coupling is concentric with the first portion (146) of the coupling. 9. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором первая кольцевая стенка (164) имеет первый конец (172) и второй конец (173), а вторая кольцевая стенка (180) включает первый концевой участок (187) и второй концевой участок (188), при этом первый концевой участок (187) второй кольцевой стенки (180) поддерживает первый соединительный элемент (144), а второй конец (173) первой кольцевой стенки (164) поддерживает второй соединительный элемент (148), причем первый соединительный элемент (144) содержит одно из первого соединителя с внутренней резьбой и первого соединителя с наружной резьбой, а второй соединительный элемент (148) содержит одно из второго соединителя с внутренней резьбой и второго соединителя с наружной резьбой.9. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which the first annular wall (164) has a first end (172) and a second end (173), and the second annular wall (180) includes a first end section (187) and a second end section (188), wherein the first end section (187) of the second annular wall (180) supports the first connecting element (144), and the second end (173) of the first annular wall (164) supports the second connecting element (148), the first the connecting element (144) contains one of the first connector with an internal thread and the first connector with an external thread, and the second connecting element (148) contains one of the second connector with an internal thread and the second connector with an external thread. 10. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 1, в котором множество соединяющих элементов (159) соединены с по меньшей мере одним из первого участка (146) соединительного элемента и второго участка (148) соединительного элемента с помощью одного из сварки, пайки, завинчивания, зажимания.10. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 1, in which a plurality of connecting elements (159) are connected to at least one of the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element using one of welding, soldering , screwing, clamping. 11. Способ изолирования крутильных вибраций от одного участка бурильной колонны (20), соединенного с другим участком бурильной колонны (20) через виброизолирующий соединительный элемент (140), имеющий первый участок (146) соединительного элемента, соединенный со вторым участком (148) соединительного элемента через множество соединяющих элементов (159), причем способ включает в себя:11. Method for isolating torsional vibrations from one section of the drill string (20) connected to another section of the drill string (20) through a vibration isolating connecting element (140) having a first section (146) of the connecting element connected to the second section (148) of the connecting element through a plurality of connecting elements (159), the method comprising: введение крутильных вибраций в первый участок (146) соединительного элемента;introduction of torsional vibrations into the first section (146) of the connecting element; передачу крутильной вибрации во множество соединяющих элементов, проходящих от секции (184) внутренней поверхности второго участка (148) соединительного элемента, через кольцевую стенку (180) второго участка (148) соединительного элемента к внутренней поверхности (168) первого участка (146) соединительного элемента; иtransmission of torsional vibration to a plurality of connecting elements passing from the section (184) of the inner surface of the second section (148) of the connecting element, through the annular wall (180) of the second section (148) of the connecting element to the inner surface (168) of the first section (146) of the connecting element ; And изолирование крутильных вибраций путем упругого изгиба множества соединяющих элементов (159).isolation of torsional vibrations by elastic bending of the plurality of connecting elements (159). 12. Способ по п. 11, в котором изолирование крутильных вибраций включает в себя упругий изгиб множества соединяющих элементов (159) в направлении, перпендикулярном продольной оси виброизолирующего соединительного элемента (140).12. The method of claim 11 wherein isolating torsional vibrations includes resiliently bending the plurality of connecting members (159) in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the vibration isolating coupler (140). 13. Способ по п. 11, дополнительно включающий ограничение угла кручения второго участка (148) соединительного элемента относительно первого участка (146) соединительного элемента через по меньшей мере один крутильный концевой упор.13. The method of claim. 11, further comprising limiting the angle of torsion of the second section (148) of the connecting element relative to the first section (146) of the connecting element through at least one torsion end stop. 14. Способ по п. 11, дополнительно включающий пропускание бурового раствора через виброизолирующий соединительный элемент.14. The method of claim 11, further comprising passing the drilling fluid through the anti-vibration connector. 15. Виброизолирующий соединительный элемент (140) для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне (20), содержащий:15. Vibration isolating connecting element (140) for isolating torsional vibration in the drill string (20), containing: первый участок (146) соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку (164), имеющую внешнюю поверхность (166) и внутреннюю поверхность (168), определяющую первый участок (170) центрального канала;the first section (146) of the connecting element containing the first annular wall (164) having an outer surface (166) and an inner surface (168) defining the first section (170) of the central channel; второй участок (148) соединительного элемента, расположенный внутри первого участка (170) центрального канала, причем второй участок (148) соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку (180), имеющую секцию (182) внешней поверхности и секцию (184) внутренней поверхности, определяющую второй участок (186) центрального канала; иthe second section (148) of the connecting element located inside the first section (170) of the central channel, and the second section (148) of the connecting element contains a second annular wall (180) having an outer surface section (182) and an inner surface section (184) defining the second section (186) of the central channel; And множество соединяющих элементов (159), проходящих от внутренней поверхности (168) первой кольцевой стенки (164) через вторую кольцевую стенку (180) на втором участке центрального канала (186) и соединяющихся с внутренней поверхностью (168) второй кольцевой стенки (180), причем второй участок (148) соединительного элемента содержит множество разнесенных в осевом направлении отверстий (190а), проходящих от секции (182) внешней поверхности второй кольцевой стенки (180) через вторую кольцевую стенку (180) к секции (184) внутренней поверхности второй кольцевой стенки (180).a plurality of connecting elements (159) extending from the inner surface (168) of the first annular wall (164) through the second annular wall (180) in the second section of the central channel (186) and connecting with the inner surface (168) of the second annular wall (180), moreover, the second section (148) of the connecting element contains a plurality of axially spaced holes (190a) passing from the section (182) of the outer surface of the second annular wall (180) through the second annular wall (180) to the section (184) of the inner surface of the second annular wall (180). 16. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, выполненный с возможностью изолирования крутильных вибраций посредством деформирования множества соединяющих элементов (159).16. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 15, configured to isolate torsional vibrations by deforming a plurality of connecting elements (159). 17. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, дополнительно содержащий проводник (260), проходящий через по меньшей мере один из множества соединяющих элементов (159).17. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 15, further comprising a conductor (260) passing through at least one of the plurality of connecting elements (159). 18. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, дополнительно содержащий уплотнение (160), размещенное между первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.18. Vibration isolating coupling element (140) according to claim 15, further comprising a seal (160) placed between the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 19. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, в котором первый участок (146) соединительного элемента содержит первый трубчатый участок (162) и второй участок (148) соединительного элемента содержит второй трубчатый участок (171), причем первый трубчатый участок (162), второй трубчатый участок (171) и множество соединяющих элементов (159) образованы из того же материала.19. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 15, in which the first section (146) of the connecting element contains the first tubular section (162) and the second section (148) of the connecting element contains the second tubular section (171), and the first tubular section ( 162), the second tubular section (171) and the plurality of connecting elements (159) are formed from the same material. 20. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, в котором множество соединяющих элементов (159) выполнены за одно целое с первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.20. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 15, in which the plurality of connecting elements (159) are integral with the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 21. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 15, в котором первая кольцевая стенка (164) имеет первый конец (172) и второй конец (173), а вторая кольцевая стенка (180) включает первый концевой участок (187) и второй концевой участок (188), при этом первый концевой участок (187) второй кольцевой стенки (180) поддерживает первый соединительный элемент (144), а второй конец (173) первой кольцевой стенки (164) поддерживает второй соединительный элемент (148), причем первый соединительный элемент (144) содержит одно из первого соединителя с внутренней резьбой и первого соединителя с наружной резьбой, а второй соединительный элемент (148) содержит одно из второго соединителя с внутренней резьбой и второго соединителя с наружной резьбой.21. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 15, in which the first annular wall (164) has a first end (172) and a second end (173), and the second annular wall (180) includes a first end section (187) and a second end section (188), wherein the first end section (187) of the second annular wall (180) supports the first connecting element (144), and the second end (173) of the first annular wall (164) supports the second connecting element (148), the first the connecting element (144) contains one of the first connector with an internal thread and the first connector with an external thread, and the second connecting element (148) contains one of the second connector with an internal thread and the second connector with an external thread. 22. Виброизолирующий соединительный элемент (140) для изолирования крутильной вибрации в бурильной колонне (20), содержащий:22. Vibration isolating connecting element (140) for isolating torsional vibration in the drill string (20), containing: первый участок (146) соединительного элемента, содержащий первую кольцевую стенку (164), имеющую внешнюю поверхность (166) и внутреннюю поверхность (168), определяющую первый участок (170) центрального канала;the first section (146) of the connecting element containing the first annular wall (164) having an outer surface (166) and an inner surface (168) defining the first section (170) of the central channel; второй участок (148) соединительного элемента, расположенный внутри первого участка (170) центрального канала, причем второй участок (148) соединительного элемента содержит вторую кольцевую стенку (180), имеющую секцию (182) внешней поверхности и секцию (184) внутренней поверхности, определяющую второй участок (186) центрального канала; иthe second section (148) of the connecting element located inside the first section (170) of the central channel, and the second section (148) of the connecting element contains a second annular wall (180) having an outer surface section (182) and an inner surface section (184) defining the second section (186) of the central channel; And множество соединяющих элементов (159), проходящих от внутренней поверхности (168) первой кольцевой стенки (164) через вторую кольцевую стенку (180) на втором участке центрального канала (186) и соединяющихся с внутренней поверхностью (168) второй кольцевой стенки (180), причем виброизолирующий соединительный элемент (140) имеет постоянную торсионной пружины, которая определяет частоту резонанса крутильных колебаний менее 100 Гц, таким образом изолируя вибрации между первым (146) и вторым (148) участками соединительного элемента с частотой выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.a plurality of connecting elements (159) extending from the inner surface (168) of the first annular wall (164) through the second annular wall (180) in the second section of the central channel (186) and connecting with the inner surface (168) of the second annular wall (180), moreover, the vibration isolating connecting element (140) has a torsion spring constant that determines the torsional vibration resonance frequency of less than 100 Hz, thus isolating vibrations between the first (146) and second (148) sections of the connecting element with a frequency higher than about the torsional vibration resonance frequency. 23. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, выполненный с возможностью изолирования крутильных вибраций посредством деформирования множества соединяющих элементов (159).23. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, configured to isolate torsional vibrations by deforming a plurality of connecting elements (159). 24. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, в котором второй участок (148) соединительного элемента содержит множество разнесенных по окружности отверстий (190а), проходящих от секции (182) внешней поверхности второй кольцевой стенки (180) через вторую кольцевую стенку (180) к секции (184) внутренней поверхности второй кольцевой стенки (180).24. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, in which the second section (148) of the connecting element contains a plurality of circumferentially spaced holes (190a) extending from the section (182) of the outer surface of the second annular wall (180) through the second annular wall (180) to the section (184) of the inner surface of the second annular wall (180). 25. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, дополнительно содержащий проводник (260), проходящий через по меньшей мере один из множества соединяющих элементов (159).25. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, further comprising a conductor (260) passing through at least one of the plurality of connecting elements (159). 26. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, дополнительно содержащий уплотнение (160), размещенное между первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.26. Vibration isolating coupling element (140) according to claim 22, further comprising a seal (160) placed between the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 27. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, в котором первый участок (146) соединительного элемента содержит первый трубчатый участок (162) и второй участок (148) соединительного элемента содержит второй трубчатый участок (171), причем первый трубчатый участок (162), второй трубчатый участок (171) и множество соединяющих элементов (159) образованы из того же материала.27. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, in which the first section (146) of the connecting element contains the first tubular section (162) and the second section (148) of the connecting element contains the second tubular section (171), and the first tubular section ( 162), the second tubular section (171) and the plurality of connecting elements (159) are formed from the same material. 28. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, в котором множество соединяющих элементов (159) выполнены за одно целое с первым участком (146) соединительного элемента и вторым участком (148) соединительного элемента.28. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, in which the plurality of connecting elements (159) are integral with the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element. 29. Виброизолирующий соединительный элемент (140) по п. 22, в котором первая кольцевая стенка (164) имеет первый конец (172) и второй конец (173), а вторая кольцевая стенка (180) включает первый концевой участок (187) и второй концевой участок (188), при этом первый концевой участок (187) второй кольцевой стенки (180) поддерживает первый соединительный элемент (144), а второй конец (173) первой кольцевой стенки (164) поддерживает второй соединительный элемент (148), причем первый соединительный элемент (144) содержит одно из первого соединителя с внутренней резьбой и первого соединителя с наружной резьбой, а второй соединительный элемент (148) содержит одно из второго соединителя с внутренней резьбой и второго соединителя с наружной резьбой.29. Vibration isolating connecting element (140) according to claim 22, in which the first annular wall (164) has a first end (172) and a second end (173), and the second annular wall (180) includes a first end section (187) and a second end section (188), wherein the first end section (187) of the second annular wall (180) supports the first connecting element (144), and the second end (173) of the first annular wall (164) supports the second connecting element (148), the first the connecting element (144) contains one of the first connector with an internal thread and the first connector with an external thread, and the second connecting element (148) contains one of the second connector with an internal thread and the second connector with an external thread. 30. Способ изолирования крутильных вибраций от одного участка бурильной колонны (20), соединенного с другим участком бурильной колонны (20) через виброизолирующий соединительный элемент (140), имеющий первый участок (146) соединительного элемента, соединенный со вторым участком (148) соединительного элемента через множество соединяющих элементов (159), причем способ включает в себя:30. Method for isolating torsional vibrations from one section of the drill string (20) connected to another section of the drill string (20) through a vibration isolating connecting element (140) having a first section (146) of the connecting element connected to the second section (148) of the connecting element through a plurality of connecting elements (159), the method comprising: выбор жесткости при кручении виброизолирующего соединительного элемента (140), чтобы иметь частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента менее 100 Гц; иselecting a torsional stiffness of the anti-vibration coupler (140) to have a torsional resonance frequency of the anti-vibration coupler of less than 100 Hz; And выбор момента инерции секции бурильной колонны, расположенной ниже виброизолирующего соединительного элемента (140) до момента инерции, имеющего частоту резонанса крутильных колебаний виброизолирующего соединительного элемента;selecting the moment of inertia of the section of the drill string located below the anti-vibration connecting element (140) up to the moment of inertia having the resonance frequency of the torsional vibrations of the anti-vibration connecting element; введение крутильных вибраций в один из первого участка (146) соединительного элемента и второго участка (148) соединительного элемента;introducing torsional vibrations into one of the first section (146) of the connecting element and the second section (148) of the connecting element; передачу крутильной вибрации во множество элементов соединителя, проходящих от секции (184) внутренней поверхности второго участка (148) соединительного элемента, через кольцевую стенку (180) второго участка (148) соединительного элемента к внутренней поверхности (168) первого участка (146) соединительного элемента; иtransmission of torsional vibration to a plurality of connector elements passing from the section (184) of the inner surface of the second section (148) of the connecting element, through the annular wall (180) of the second section (148) of the connecting element to the inner surface (168) of the first section (146) of the connecting element ; And изолирование крутильных вибраций между первым (146) и вторым (148) участками соединительного элемента с частотой выше примерно частоты резонанса крутильных колебаний.isolation of torsional vibrations between the first (146) and second (148) sections of the connecting element with a frequency above about the resonance frequency of the torsional vibrations.
RU2022109204A 2019-09-12 2020-09-11 Vibration isolating connecting element (variants) and method for isolation of torsional vibrations in the drill string (variants) RU2794053C1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/899,354 2019-09-12
US62/899,332 2019-09-12
US62/899,291 2019-09-12
US62/899,331 2019-09-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794053C1 true RU2794053C1 (en) 2023-04-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU78729A1 (en) * 1949-04-21 1949-11-30 А.Л. Ильский Shock absorber for drill pipe and rods
US4593889A (en) * 1983-03-18 1986-06-10 Odobasic Steven Lazar Laminated tubular link
US4619334A (en) * 1984-09-06 1986-10-28 Secoroc Ab Joint device in extension drill equipment for percussive drilling
US6098726A (en) * 1998-09-22 2000-08-08 Camco International (Uk) Limited Torque transmitting device for rotary drill bits
US20170089149A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-30 Atlas Copco Secoroc Ab Joint and joint parts for drill string components and components
CN103939092B (en) * 2014-04-25 2017-07-07 中国科学院声学研究所 Vibration isolating device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU78729A1 (en) * 1949-04-21 1949-11-30 А.Л. Ильский Shock absorber for drill pipe and rods
US4593889A (en) * 1983-03-18 1986-06-10 Odobasic Steven Lazar Laminated tubular link
US4619334A (en) * 1984-09-06 1986-10-28 Secoroc Ab Joint device in extension drill equipment for percussive drilling
US6098726A (en) * 1998-09-22 2000-08-08 Camco International (Uk) Limited Torque transmitting device for rotary drill bits
CN103939092B (en) * 2014-04-25 2017-07-07 中国科学院声学研究所 Vibration isolating device
US20170089149A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-30 Atlas Copco Secoroc Ab Joint and joint parts for drill string components and components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10416024B2 (en) System and method for monitoring and controlling underground drilling
US11603714B2 (en) Vibration isolating coupler for reducing vibrations in a drill string
CA2847634C (en) Acoustic telemetry transceiver
US11136834B2 (en) Dampers for mitigation of downhole tool vibrations
US8564179B2 (en) Apparatus and method for downhole energy conversion
US11519227B2 (en) Vibration isolating coupler for reducing high frequency torsional vibrations in a drill string
US11208853B2 (en) Dampers for mitigation of downhole tool vibrations and vibration isolation device for downhole bottom hole assembly
US20230407712A1 (en) Flexible coupler for reducing torsional oscillations
RU2794053C1 (en) Vibration isolating connecting element (variants) and method for isolation of torsional vibrations in the drill string (variants)
WO2021011017A1 (en) Measurement of torque with shear stress sensors
RU2792052C1 (en) Vibration-absorbing coupling and a method for reducing high-frequency torsional vibrations in the drill string
EP3071780B1 (en) Drillstring
BR112020018681B1 (en) DEVICE AND METHOD OF TRANSFERRING TORQUE TO A DRILLING DRILL IN AN EXPLORATION WELL