共振增强钻探的方法和设备

摘要

本发明涉及钻探设备，其包含：钻头(1)，该钻头能够旋转并承受高频振荡载荷；以及控制装置，其用于控制应用到钻头的旋转载荷和/或振荡载荷，该控制装置具有调节装置，该调节装置用于改变所应用的旋转载荷和/或振荡载荷，该调节装置响应钻机经过的材料的条件。所使用的控制装置被提供在位于井下位置的设备上，并且包括用于对材料特性进行井下测量的传感器，其中该设备在闭环实时控制下可在井下操作。该设备可为钻头确定适当的载荷参数，从而实现并保持钻头和与钻头接触的被钻材料之间的共振。

主权项

一种钻头控制方法，其与钻探设备一同使用，所述钻探设备包含：钻头，所述钻头能够承受振荡载荷和旋转载荷；以及控制装置，所述控制装置用于控制所述钻头的应用的旋转载荷和/或振荡载荷，所述控制装置具有用于响应于钻机经过的材料的机械特性改变所述应用的旋转载荷和/或振荡载荷的调节装置；所述调节装置进一步控制所述钻头的所述应用的旋转载荷和振荡载荷，从而实现并保持所述钻头和与所述钻头接触的被钻材料之间的共振；该方法进一步包含依照下列步骤为所述钻头确定适当的载荷参数，以便实现并保持所述钻头和与所述钻头接触的被钻材料之间的共振：A)当所述钻头与被钻的所述材料共振并交互作用时，确定所述钻头的振幅极限；B)估计适当的频率扫描范围以加载所述钻头；C)估计共振曲线的形状；D)在所述共振曲线上的一点处选择最优共振频率，该最优共振频率小于所述共振曲线上的最大值；以及E)基于这一最优共振频率驱动所述钻头。