[發明專利]共振增強型旋轉鉆探

有效

• 申請號: 201080043909.5
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN102575498A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 馬里安·威爾士格里奇
• 申請（專利權）人: ITI蘇格蘭有限公司
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24;E21B28/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 蘇蕾;李冬梅

1.一種用于對共振增強型旋轉鉆頭進行控制的方法，該旋轉鉆頭包括一個旋轉鉆頭尖和用于將軸向振蕩負荷施加到該旋轉鉆頭尖上的一個振蕩器，該方法包括：

對該共振增強型旋轉鉆頭中的振蕩器的頻率(f)進行控制，由此將該頻率(f)維持在如下范圍內

(D²U_s/(8000πAm))^1/2≤f≤S_f(D²U_s/(8000πAm))^1/2

其中D是該旋轉鉆頭尖的直徑，U_s是正在被鉆探的材料的抗壓強度，A是振動的幅度，m是振動質量，而S_f是大于1的一個比例系數；以及

對該共振增強型旋轉鉆頭中的該振蕩器的動態力(F_d)進行控制，由此將該動態力(F_d)維持在如下范圍內

[(π/4)D²_effU_s]≤F_d≤S_Fd[(π/4)D²_effU_s]

其中D_eff是該旋轉鉆頭尖的有效直徑，U_s是正在被鉆探的材料的抗壓強度，而S_Fd是大于1的一個比例系數，

其中該振蕩器的該頻率(f)和該動態力(F_d)是通過以下方式來被控制的，即監測代表該正在被鉆探的材料的抗壓強度(U_s)的多個信號，并且使用一個閉環實時反饋機構根據該正在被鉆探的材料的抗壓強度(U_s)中的多個變化來調整該振蕩器的該頻率(f)和該動態力(F_d)。

2.根據權利要求1所述的方法，其中S_f小于5，優選地小于2，更加優選地小于1.5，并且最優選地小于1.2。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其中S_Fd小于5，優選地小于2，更加優選地小于1.5，并且最優選地小于1.2。

4.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中S_f是據此來選擇的

f≤f_r

其中f_r是與該正在被鉆探的材料的多個峰值共振條件對應的一個頻率。

5.根據權利要求4所述的方法，其中S_f是據此來選擇的

f≤(f_r-X)

其中X是一個安全系數，該安全系數確保該頻率(f)在兩種不同的正在被鉆探的材料之間的一個過渡處不超過多個峰值共振條件下的頻率。

6.根據權利要求4所述的方法，其中X＞f_r/100，更優選地X＞f_r/50，又更優選地X＞f_r/10。

7.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中

F_d≤S_Fd[(π/4)D²_effU_s-Y]

其中Y是一個安全系數，該安全系數確保該動態力(F_d)在兩種不同的正在被鉆探的材料之間的一個過渡處不超過導致裂紋災難性的擴展的一個極限。

8.根據權利要求7所述的方法，其中Y＞S_Fd[(π/4)D²_effU_s]/100，更優選地Y＞S_Fd[(π/4)D²_effU_s]/50，又更優選地Y＞S_Fd[(π/4)D²_effU_s]/10。