井下工具的制作方法

井下工具
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年7月31日提交的题为“井下钻井工具中的减震和减振”的美国专利申请号62/881,040的权益和优先权，该申请通过引用明确地并入本文。
技术领域
3.本实用新型涉及井下工具中的减震和减振。


背景技术：

4.在井下钻井过程期间，钻井工具(包括可能包括测量工具或测井工具的bha)会以震动、振动和碰撞的形式受到一定量的伤害。震动、振动和碰撞损害的量是bha和工具设计以及钻井参数(例如，转速、钻压(wob)、钻井液特性等)的函数。如果操作者推动封套以使穿透速率(rop)最大化，其结果将是，除非从井筒拉出工具或在故障之前发生某种其他补救动作，否则工具最终将发生故障。
5.可靠性表示当在这些恶劣环境下时工具的耐用性、坚固性和抗故障性。最终，可靠性与工具在发生故障之前可以承受环境的时间相关。关于此的一个度量可以包括平均故障间隔时间(mtbf)，并且具有较高mtbf或其他可靠性度量的工具通常具有某种设计或应用程序，其会产生比具有较低mdbf的工具更不容易发生故障的工具。


技术实现要素：

6.本公开的实施方案涉及用于减少井下钻井工具中的震动和振动的系统、方法和工具。在至少一些实施方案中，可以通过使用环形式底架并且使底架和套环之间的间隙最小化来增强减震和减振。
7.在一个示例方法或系统中，结合现有的钻井工具使用一系列的工作步骤、特殊工具作业和更换零件。所述方法和系统旨在减少钻井工具在现场的返工量，同时仍实现最大的减震效果。因此，本公开的一些实施方案还包括可以部署到现场位置的套件。该套件可以包括机械部件，其可以用于在下次服务期间升级现有机群的一个或多个工具，从而避免重新机加工、报废零件或更换大型且昂贵的零件，诸如管状底架。
8.在一些示例实施方案中，工具包括套环、至少部分地在所述套环内的底架和至少部分地在所述底架内的管或杆。夹具可以至少部分地装配在所述管或杆的周围并且固定到所述底架。可选地，所述夹具包括在其外表面上的一个、两个或更多个缓冲垫。这样的垫可以是固定的，或者可以关于轴向、周向或径向位置调整。在至少一些实施方案中，所述缓冲垫和所述夹具的外表面在所述底架和所述套环的内表面之间提供三个或更多个支撑点。
9.在使用缓冲垫的情况下，其可以直接放置或形成在所述底架上，或者可以相对于所述底架移除。当固定到所述底架时，其可以放置在所述外表面上，包括在所述外表面的凹腔内。
10.本公开的底架可以包括与所述夹具相对的空隙。在这种情况下，第二夹具可以与
所述第一夹具相对地固定到所述套环。所述第二夹具可以包括在其外表面上的一个或多个缓冲垫。在所述底架的空隙内，可能有工具，诸如流管、另一个管或杆、或脉冲中子发生器。当使用第一夹具和第二夹具时，可以在所述底架与所述套环的内表面之间提供至少四个支撑点。这样的夹具也可以轴向对准或偏移。在至少一些实施方案中，所述底架具有未与所述套环的纵向轴线对准的纵向轴线，所述管或杆具有未与所述底架的纵向轴线对准的纵向轴线，或两者。
11.本公开的其他实施方案涉及一种接合工具，其包括在接头处联接的第一底架部分和第二底架部分。至少所述第一底架部分包括一个或多个凹腔，并且一个或多个紧固件在所述一个或多个凹腔内并用于联接所述第一底架部分和所述第二底架部分。一个或多个缓冲垫也位于所述一个或多个凹腔中并且径向延伸超过所述第一底架部分的外表面。套环可以定位在所述第一底架部分和所述第二底架部分的周围。所述第一底架部分和所述第二底架部分以及所述一个或多个缓冲垫可以在所述套环与所述第一底架部分和所述第二底架部分之间提供三个或更多个支撑点。在这些实施方案中的至少一些中，管或杆至少部分地在所述第一底架部分、所述第二底架部分或所述第一底架部分和所述第二底架部分内。
12.其他实施方案涉及一种工具，其包括套环和在所述套环内的底架。还可以使用成角度地对准所述底架与所述套环的对准特征件，并且所述对准特征件可以减小在所述底架的外表面和所述套环的内表面之间的间隙。所述对准特征件可选地包括一个或多个弹簧或其他偏置构件，其使所述底架的所述外表面的至少一部分偏置以与所述套环的所述内表面接触。可选的柱塞可以相对于所述底架径向移动并且压缩所述一个或多个偏置构件以将所述底架压靠在所述套环上。
13.在一些实施方案中，对准特征件可以与相对于所述底架径向移动的一个或多个螺纹部件结合使用。所述一个或多个螺纹部件可以径向向内移动并且接触凹腔壁，从而将对准键压靠在所述套环的所述内表面上。可以在螺纹部件中或在螺纹部件之间或在螺纹部件的侧面限定开口，并且插塞可以定位在所述套环和所述开口内。
14.本公开的一些实施方案的方法包括用于稳定内部组件的方法，并且包括评估现有工具设计，其中所述工具包括至少部分围绕内部部件的外部部件。可以识别一个或多个位置，其中在所述内部部件的外表面和所述外部部件的内表面之间存在间隙。可以将一个或多个减小间隙的部件固定到所述外部部件、所述内部部件或两者，这创建了具有减小的间隙的三个或更多个支撑点。所述减小间隙的部件可以包括流管夹具、接头缓冲垫或具有锁定特征件的对准销。还可以提供套件来稳定内部组件，并且所述套件可以包括夹具、缓冲垫、对准工具或其他减小间隙的部件。
15.根据另一个实施方案，提供了一种用于间隙减小组件的调整工具。所述调整工具包括引导环、联接到所述引导环的随动环和联接到所述引导环或所述随动环的多个千分尺。所述多个千分尺可以包括一个或多个第一千分尺，其被布置和定位成测量凹腔深度；以及一个或多个第二千分尺，其被布置和定位成测量缓冲垫的外径。
16.本公开的实施方案的其他特征和优点将在以下描述中阐明，并且将部分地从描述中显而易见，或可以通过这类实施方案的实践得以领会。可以借助于所附权利要求中具体指出的仪器和组合来实现和获得这类实施方案的特征和优点。这些以及其他特征将从以下描述和所附权利要求中变得更加完整清楚，或可以通过如在下文中阐明的这类实施方案的
实践得以领会。
附图说明
17.为了描述可以获得本公开的以上引用的特征和其他特征的方式，将通过参考在附图中示出的本公开的特定实施方案来进行更具体的描述。为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件已经用相同的附图标记进行了表示。尽管附图中的一些可能是概念的示意图或放大表示，但对于本公开的一些实施方案而言，未标识为示意性的机械元件的图应被视为按比例绘制的，但不限于图示比例。应该理解的是附图描绘了一些示例实施方案，并且将通过使用附图来更具体和详细地描述和解释实施方案，在附图中：
18.图1是根据本公开的实施方案的包括用于将套环固定到底架并且提供两点支撑的螺纹部件的稳定组件的横截面视图。
19.图2是根据本公开的另一个实施方案的具有端口插塞的图1的稳定组件的横截面视图。
20.图3是根据本公开的一些实施方案的钻井工具，诸如随钻测井工具，其包括流管、流管夹具和通止规。
21.图4和图5是根据本公开的一些实施方案的用于固定流管的夹具的透视图。
22.图6是根据本公开的一些实施方案的使用三点支撑的部件的支撑件的示意图。
23.图7和图8是根据本公开的一些实施方案的具有可调整垫以及可以用于调整垫的千分尺的环规的透视图和横截面视图。
24.图9是用于支撑流管的夹具的另一个实施方案的透视图。
25.图10是用于图9的夹具的点支撑件的示意图。
26.图11是根据本公开的另一个实施方案的在底架或主体接头中的凹腔内的垫的透视图。
27.图12是用于图11的接头的点支撑件的示意图。
28.图13是根据本公开的一些实施方案的对准键的横截面视图，以及对准键的一部分和联接底架的详细视图。
29.图14是包括中间紧定螺钉的对准键的另一个实施方案的横截面视图。
30.图15是包括多个紧定螺钉的对准键的又一个实施方案的横截面视图。
31.图16是根据本公开的实施方案的包括各种稳定组件的钻柱的侧视图。
32.图17是根据本公开的实施方案的钻井bha以及震动水平的视图。
33.图18是根据本公开的另一个实施方案的在应用减震和减振套件之后的图16的钻井bha的轮廓图以及震动水平的图示。
34.图19是用于在井场操作以通过地层钻出井筒的钻井系统的示意图。
具体实施方式
35.本公开的实施方案涉及具有增加的可靠性和降低的对震动或振动中的一种或多种的易感性的系统和工具。在一些实施方案中，方法包括修改或制造具有增加的可靠性以及减少的震动和振动的工具。在其他实施方案中，提供了一种用于改装现有工具以减少震动和振动的套件。
36.在钻井bha中，钻井震动和振动的强度可能是bha设计的函数，而钻井参数也可能会引起更高的震动和振动(s&v)。然而，另外地，特定工具的内部体系结构还可能对破坏性震动和振动如何传播到发生故障的敏感元件产生重大影响。例如，一些敏感元件包括电子板、检测器管、连接器、螺纹、线束、焊件、端口、应力集中的位置等。
37.示例钻井体系结构可以被称为“环形底架”设计，其中一些或所有敏感功能部件是朝向杆、圆柱体或管的外径(od)或在其上面布置的。该杆、圆柱体或管在其承载这些部件时充当底架。这样的部件可以直接在外表面上，可以通过管状部件的外壁定位(例如，延伸通过壁的端口)或者可以在管状底架的内壁上。管状底架通常具有穿过中心的流孔，以使得钻井泥浆能够循环。由于空间限制(特别是在较小的井下工具中)，工具可能具有“流管”以促进流体流动。一些井下工具的流管相对于底架偏心布置，以便为大型功能部件腾出空间，否则这些功能部件可能无法装配在中心流孔的周围。例如，放射性接收管开/ 关阀和其他部件可以定位在流管的周围。一些说明性井下工具包括可从德克萨斯州休斯敦的斯伦贝谢公司购得的adnvision、 arcvision、digiscope、ecoscope、geosphere、geovision、 irisphere、microscope、neoscope、omnisphere、 optidrill、periscope、powerdrive、provision、rhino、 seismicvision、sonicscope、sonicvision、 spectrasphere、stethoscope和telescope工具，然而本公开的实施方案可以结合其他公司的工具使用。
38.在具有环形底架设计的工具内，底架od和套环内径(id)之间可能存在间隙。当工具受到震动和振动时，间隙可能允许在底架和套环之间发生钢对钢的内部碰撞。源于这些碰撞，在底架上的震动可能比在套环上的震动更高，并且可能具有更高的频率，其可能最终会激发出具有更高固有频率的较小结构(例如，板或其他元件)。术语“震动传递率”可以用于表示在底架和套环上的震动之间的振幅比，或在底架和板上的震动之间的比率，并且工具可以被设计为实现在这些元件之间的增加或最大的传递率。
39.通常，间隙可以被视为影响震动从套环至底架的传递率，然而却难于量化与工具的结构响应有关的这个参数。假定如果间隙事实上为零(即使实际上无法实现)，该内部碰撞则可能不存在。因此，随着间隙增加，碰撞在理论上将更加显著。相反地，最小化间隙将降低碰撞的严重性。现今，工具中所使用的间隙会根据公差、工具部件、设计、功能和其他因素而变化。例如，在一个工具中，套环的尺寸可以设置为124 0.1/
‑
0mm，并且底架的尺寸可以设置为123.75 0.1/
‑
0.5mm。这表示可能在任何地方存在150微米至850微米的间隙，从而留下产生内部运动和碰撞的可能性。然而，要使间隙最小化并不容易，因为这表示在几十微米之内准确地匹配套环中的孔的id与底架的有效 od。
40.尽管在底架和套环之间的间隙会影响外部震动对工具组件内的内部震动的影响，但是已知尚未执行详细地系统测量和研究以关联特定套环和底架组合的实际间隙与详细的震动响应。这可能与以下事实有关：测量沿着整个底盘的实际间隙相当困难，包括由于零件受到机加工公差的影响，各处可能不存在相同的间隙。虽然可以测量底架的 od，但要在延长的长度(例如，5m
‑
10m)内以微米精度连续测量套环的id并不是一件容易的任务。因此，可能从未详细研究过该间隙(尽管很重要)。
41.了解间隙的作用，可以看出将套环和底架之间的间隙控制至最低允许值以最小化震动的传递率是令人期望的。然而，这会由于需要特殊的工具作业以在套环id和底架od上可能超过5m、7m、8m或甚至10m的长度上保持严格的公差而增加制造成本。另外地，如果通过
在套环内滑动底架来组装部件，则紧密公差仍应允许很容易地进行组装。
42.在一些实施方案中，底架周围的环可以用于减震。例如，可以将聚合物(例如，聚四氟乙烯(ptfe)、聚醚醚酮(peek)、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)等)装配在底架周围。代替减小间隙，这种环保持了在底架和套环之间的间隙并且改为依赖于环提供较软或阻尼的碰撞，且因此减小了内部震动水平。
43.在其他实施方案中，通过将套环和底架彼此径向“塞紧”或固定来最小化或潜在地防止在套环和底架之间的相对运动。例如，如图1和图2所示，这可以包括通过扭转径向定位的螺纹部件106、108(诸如，紧定螺钉或端口插塞110)来在一个方面上推动或拉动底架102。这些组件一旦拧紧就进行推动或拉动并且因此抵靠彼此地推动/拉动套环104和底架以减少或潜在地消除相对的轴向和径向移动。这创建了两点支撑，其中第一点是螺纹部件106、108，并且第二点是底架102 和套环104之间与螺纹部件106、108成相对位置180
°
的接触点。
44.提出消除在底架和套环之间的相对移动有利于改善震动性能。然而，对于现有工具而言，这可能涉及对套环和底架的显著修改以及新端口孔、狭槽等的创建，这可能由于现有工具的返工而增加成本，而且还因为每个端口孔都可能以开裂的风险创建另一个场，并且因此有使工具丢失在孔(lih)中的风险。
45.本公开的一些实施方案涉及用于以不会实质上以开裂或失效的风险增加场的方式使现有工具返工的套件、方法、系统和工具。可以参考随钻测井(lwd)工具描述本文中使用的实施方案，然而这些实施方案的应用也可以类似地应用于其他钻井工具，无论是新的还是现有的。其他工具的示例包括扩孔钻、马达、旋转导向工具、随钻测量工具、遥测工具、震击器、修复工具、钻头、其他工具或前述的组合。在一些实施方案中，工具可以包括环形底架设计和偏心流管。可选地，地层评估、采样、钻井动力学或其他感测或测量工具或钻井工具(例如，切割工具、转向工具等)可以被集成到同一工具中。因此，工具可以具有被密集地填装到底架上的大量的电子板、开关、阀、端口等。特别地，电子板可能具有板故障，板故障可能似乎与电路设计、部件选择或固件有关，但事实上是由机械诱发的震动或振动导致的。因此，实现减震和减振技术可以进一步提高此类工具的可靠性。
46.本公开的示例方法包括评估现有工具设计并且识别改变现有的零件或添加新的零件以有效地控制底架od、套环id或两者，并且可能至少使用“三点支撑”(然而，也可以使用四点、五点或者甚至连续的支撑)来这么做的机会。在一个实施方案中，一种工具包括将流管保持在适当位置的夹具，并且可以对这种夹具做出改进。为了说明这一点，图3示出了通止规212在底架202上通过的一种情况。在这里可以看到在流管夹具214和通止规212之间存在空间。为了进行解释，通止规212可选地用于模拟底架插入至套环中并且在底架202上运行以确保底架202或附接至其的部件中没有零件大于将装配至套环中的零件(例如，在插入期间电线有被剪掉的危险)。图3的图片揭示了可能存在额外的设计空间以装配增强直径和间隙控制的特征件。另外地，虽然示出了单个流管夹具14，但也可以沿着工具的长度(例如，每2英尺至3英尺(600mm至900mm)提供另外的夹具，以在支撑件之间提供合理长度的无支撑的底架。
47.在另一个步骤中，创建更换零件或附加零件。例如，图4示出了示例流管夹具314
‑
1，并且图5示出了更换的流管夹具314
‑
2。可选地，可以在不对底架302进行修改的情况下装配更换的流管夹具314
‑
2。如图4和图5所示，更换的流管夹具314
‑
2可以更厚(通常或在一个
或多个位置中)。在一些实施方案中，更换的流管夹具314
‑
2更具刚性。还如图5中所看到的，更换的流管夹具314
‑
2还可以或替代地包括一个或多个缓冲垫318。如本文所使用的，术语“缓冲垫”用于描述可以被添加(或整体形成)在部件中以增强接触并且减小离散位置处的间隙的接触元件。因此，该术语与接触垫、支撑表面等同义。进一步地，虽然元件可以被称为“块”或“垫”，但是其区别在于突出元件可以具有相对较大的厚度(即，块)或相对较薄的厚度(即，垫)；然而，术语“垫”旨在包括垫和块两者，除非另有说明。
48.在所示的实施方案中，在夹具314
‑
2的相对的侧面上示出了两个缓冲垫318。缓冲垫318可以可移除地固定到夹具314
‑
2的外表面，以与套环的内表面接触。在其他实施方案中，缓冲垫318可以使用粘合剂、焊接件或其他机构永久地固定到夹具314
‑
2。在至少一些实施方案中，缓冲垫318
‑
2可以与夹具314
‑
2的主体一体形成，并且因此也永久地固定至其。
49.缓冲垫318可以具有在轴向、径向或周向中的任何一个或多个上固定的位置。厚度也可以是固定的。在其他实施方案中，缓冲垫318 可以在一个或多个方向上调整。例如，本公开的实施方案的一种方法可以包括调整缓冲垫的径向位置。这可以以任何合适的方式完成，包括通过改变缓冲垫的厚度(压缩、膨胀、更换)或缓冲垫的位置本身(径向向内或向外移动)来实现。在一些实施方案中，调整缓冲垫的径向位置
‑
以及调整的量
‑
对于改变工具所经受的震动和振动而言是至关重要的。在图5中，调整缓冲垫318的缓冲垫厚度或径向位置的目的是实现完全静态确定的三点支撑(或更多)，如在图6中示意性所示。图 6示出了在点1、2和3处的三点支撑，并且还示出了有效直径的差异。直径401表示底架302的直径，直径403表示缓冲垫318的直径，并且直径405表示套环的内径。
50.在图5的上下文中，图6中所示的三个接触点位于底架(点1)的顶部和与夹具314
‑
2成180
°
的位置，以及两个缓冲垫318(点2和3)。使用缓冲垫318，可以相对于底架和套环的制造尺寸来减小在底架 302和套环(例如，图1的套环104)之间的间隙。然后，通过底架加载过程的实用性来给定间隙大小的限制(即，可能需要更好的对准并且更紧凑的底架可能更难进行加载)。在图6中，间隙的差异被示为长度407，其表示当底架302单独装配在套环中时的间隙，并且减小的长度409表示当安装径向升高的缓冲垫318时的间隙。
51.可以使用环规520来测量径向位置或缓冲器的厚度，如图7和图 8所示。所示的环规520包括带有以各种角度位置布置的千分尺头524 的引导环522
‑
1。使用一个或多个扶正杆526(示出了两个)来将该实施方案的随动环522
‑
2附接到引导环522
‑
1。随动环522
‑
2可以用于确保引导环522
‑
1与底架502的轴线528的直角度。每个千分尺头524 可以事先针对具有精确已知直径的盘进行校准。然后，将环规520放置在底架502上，并且千分尺524
‑2‑
1、524
‑2‑
3被用于(i)将环规520 在底架502上居中，以及(ii)确保环规520是接触点1(根据三点支撑原理的第一个点)。然后，使用千分尺524
‑1‑
1、524
‑1‑
2来测量流管夹具514上缓冲垫凹腔的深度，并且计算用于缓冲垫518的厚度，以便实现底架502的期望有效od(图6中的直径403)。
52.基于来自环规520的测量，可以调整缓冲垫518。例如，缓冲垫 518可以被研磨或铣削成一定尺寸，用适当数量和大小的垫片来支撑，沿着斜坡移动或以其他方式膨胀、压缩或移动。在一些实施方案中，缓冲垫518的表面和套环id之间的50微米
‑
100微米的间隙(即，图 6的间隙409)可以用于促进套环加载并且解决在测量和校准过程中的任何不确定性。然而，该间隙甚至可以进一步减小，特别是进行更精确的测量或可以使用具有增加的对准性的插
入方法时。
53.本公开的一些实施方案的方法可以包括对工具的一个或多个区域的修改。例如，图9示出了保持另一个部件616的夹具614的修改。例如，部件616可以是杆、管或其他结构。举例来说，如果工具600 是井下lwd工具，部件616则可以是脉冲中子发生器(png)。与流管夹具非常相似，尽管在一些实施方案中可以使用沿着夹具614的外表面周向延伸的单个凹腔，但也可以通过增加用于保持缓冲垫618的两个凹腔来修改该夹具614。在至少一些实施方案中，在夹具614所在的底架602的区域中，支撑点1(见图6)可能不存在。替代地，细长狭槽或其他空隙可以形成在与流管夹具相对的底架602或套环604中或由其限定，以为png或其他部件腾出空间。该区域可能特别敏感，这是因为在相对侧面上的用于png或其他工具的大切口(图10中的上虚线圆)以及用于流管夹具的大切口(图10中的下虚线圆)可能会以其他方式导致底架602不被良好地支撑。因此，该夹具618已经被修改，可以以与修改后的流管夹具(例如，夹具314
‑
2、514)相同的方式使用，并且可以在与流管夹具相同的工具中使用，或者甚至在与流管夹具轴向对准的位置上。
54.在图10中，修改的夹具614中的两个缓冲垫618
‑2‑
1、618
‑2‑
2 提供了代替点1的更换支撑点1a和1b，而流管夹具的两个缓冲垫 618
‑1‑
1、618
‑1‑
2则提供了支撑点2和3。因此，严格来说，该区域提供了四点支撑。
55.根据相同或其他实施方案，可以以类似方式支撑的附加或替代区域是底架接头。例如，图11的底架的两个部分702
‑
1、702
‑
2可以通过2个、3个、4个、5个或更多个螺栓或其他紧固件730接合。在一些实施方案中，工具700在底架的两个部件702
‑
1、702
‑
2之间的接头处或附近的区域中特别容易损坏或受到剧烈震动或振动。分析根据本公开的实施方案的方法的工具设计还揭示了为接头区域中的底架提供增加的支撑的机会。例如，为了插入螺栓730，形成了大的凹腔 732，如图11中所示。在该实施方案中，这些凹腔732被重新使用并且装配有缓冲块718，其随后将充当另一个三点或更多点支撑，如图 12中所示。使用任何合适的方法，包括与先前描述的相同的方法(即，具有千分尺的环规，以及移动或重新设置块718的大小)来设置块718 的大小并且对其进行调整。
56.本公开的另一方面或替代方面可以是经由刚性弹簧或其他偏置构件的力使内部部件(例如，底架)和外部部件(例如，套环)相接触。根据本公开的一些实施方案，对准键或其他对准特征件可以与井下工具结合使用，并且对准键可以通过减小与套环的间隙来提供支撑底架的机会。在一些工具中，对准键的初始功能是在组装期间在底架和套环之间提供成角度的对准。由于在套环上和在底架上的某些特征是经由电缆或电线连接的(例如，电阻率天线、通信通道、电源等)，可能期望该对准。
57.图13是使用弹性构件836(例如，贝氏弹簧)的对准键834的横截面视图。在图13中，示出了根据本公开的实施方案的对准键834的修改。例如，已将弹簧加载的柱塞838添加到对准键的设计中，并且已将小斜坡840添加到底架802中的凹腔的边缘。在底架插入时，弹簧加载的柱塞838将沿着斜坡840向上滑动并且压缩弹簧836，且因此施加力，该力将底架802压靠在套环804的id上，从而限制并且潜在地防止底架802在套环804内移动。该特定实施方案的特征在于，弹簧836可以承受由制造公差引起的周围零件的任何尺寸变化。
58.使用现有的对准键934抵靠套环904锁定底架902的另一个实施方案是引入中间紧定螺钉942或其他螺纹部件，其接合在对准键934 的直通螺纹中，如图14所示。在该示出的
设计中，一旦将底架902 完全插入套环904中，则组装中间紧定螺钉942且随后拧紧中间紧定螺钉942。例如，中间紧定螺钉942可以具有凹部以接纳六角形、星形或其他形状的键。
59.在一些实施方案中，拧紧中间紧定螺钉942使得对准键934的主体抵靠套环904的内径(id)向上移动，同时中间紧定螺钉942继而又推离底架902中的凹腔944的底部。然后，这可以产生力，该力潜在地将底架902锁定或紧固到套环904中，以及限制并潜在地消除任何相对移动。中间紧定螺钉942的中心处的螺纹孔可选地用于接受端口插塞944，其在一些实施方案中是标准的端口插塞，然而在其他实施方案中也可以使用定制或专用的端口插塞。相对于图14所示和描述的实施方案的一个特征是对套环904或底架902没有或几乎没有修改，以及可以仅对便宜的零件进行小的改变。
60.图15示出了用于修改现有对准键1034的方法或装置的另一个实施方案。在所示的实施方案中，在用于端口插塞1046的螺纹内使用多个紧定螺钉1042，而不是单个且可能更大的中间紧定螺钉(与图14 比较)。
61.在所示的实施方案中，紧定螺钉1042可以单独地并且在分开的时间拧紧，并且它们的夹紧力(例如，通过抵靠底架1002中的凹腔 1044的壁推动并且使对准键1034抵靠套环104的id推动来实现)的总和将在底架1002和套环1004之间提供增加的锁定力。然后，可以将端口插塞1046放置、拧入或以其他方式组装在初始螺纹孔中。
62.虽然图14和图15示出了用于使用螺纹部件来修改对准键的一些示例实施方案，但是本领域的技术人员将理解，其他替代方案也是可能的并且落在本公开的范围内。
63.本公开的实施方案可以单独地或以各种组合中的任何一种来使用，以便稳定沿着工具(诸如钻柱)的一个或多个位置。例如，图 16示出了示例井下工具1148，其在执行井下操作时可能经受侧向、轴向、扭转或其他振动。为了减少对井下工具的震动和振动，可以结合多个稳定组件。例如，在一些实施方案中，井下工具包括一个或多个流管，并且一个或多个夹具1150可以用于固定流管。在至少一些实施方案中，流管夹具1150可以具有如本文所述的设计(例如，见图 4)。
64.在相同或其他实施方案中，井下工具1148可以包括一个或多个流管夹具1152，其还包括缓冲垫或其他接触点以创建三点或更多点的支撑。其他或另外的稳定特征件，包括其他设计或功能的另外的流管夹具1154(见图9和图10)、在接头处的稳定组件1156(见图11和图 12)、对准键稳定特征件1158(见图13至图15)、其他特征件或前述的组合可以用于钻井、修复、生产、钢丝绳、勘探或其他类型的井下工具1148。
65.已经进行了示出本公开的实施方案的有效性的测试。生产了一种高度仪器化的钻井工具并且将其用于量化在标准商用工具和配备有包括本公开的实施方案的减震套件的相同工具之间的差异。图17和图18示出了商用工具(图17)和配备有减震套件的相同工具(图18)之间的比较。每个图示出了震动(即，以"g"表示)的时间信号与时间的相同比例。已在相同的参数和条件下进行了两项测试，并且在带有由减震套件产生的较小的间隙的工具的震动响应中的改进是非常明显的。这种改进在于底架上的震动，而且在套环上的震动上。看起来，当减小有效内部间隙时，总体工具响应会“安静”得多，这可能会影响工具的整体可靠性。
66.鉴于本文的公开内容，将理解可以存在对所提供的工具、方法和套件，以及可以使用的工具作业和更换零件(例如，缓冲器、夹具等) 的多种变型。例如，精密环或管可以与具
有千分尺头的环规结合使用或代替环规。在另一个实施方案中，可以使用测隙规代替具有千分尺头的环规。这样的实施方案可以简化调整和安装方法，以制造和使用日益用户友好且可在现场位置部署的工具。
67.在一些实施方案中，可以如本文所述使用缓冲垫。缓冲垫可以具有定制的尺寸；然而，在其他实施方案中，缓冲垫可以具有标准尺寸，并且可以使用垫片系统等来实现一定的有效底架外径。另外地，不同的材料可以用于缓冲垫。可以使用聚合物，诸如ptfe、peek、 uhmwpe等，然而也可以或替代地使用非聚合物。例如，可以使用金属，诸如铝
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青铜、钛、碳化钨等。除了最小化间隙外，还可以使用材料选择来增加系统的阻尼效果。此外，可以使用所谓的夹层块，其包括材料的组合(例如，金属和橡胶/塑料/聚合物/阻尼材料)。可能还会进行尺寸更改，以潜在地改进缓冲垫使其更接近于套环的id。
68.另外地，根据工作计划，可以制造不同的缓冲块或缓冲块套件，其在不同的温度、压力、尺寸下对于不同的工具等来说是有效的。这样的缓冲器也可以由允许一定量的热膨胀的材料制成，使得井下的热量将有助于使间隙更小。可以将缓冲垫(包括具有阻尼作用的那些)添加到支撑点1，以便在套环内实现底架的全方位的“阻尼悬挂”。一旦适当地设置了底架上的缓冲器的尺寸，则可以进一步记录在工具上的缓冲器的尺寸和位置，如果缓冲器磨损了，这将使将来的服务更加容易。底架和套环也可以成对地保持在一起，使得间隙的尺寸是已知的值。
69.使用示例对准键，进一步的变型可以包括螺纹和楔形的锁定/接合机构、仅螺纹的锁定/接合机构或其他接合机构的组合。还可以设想，基于底架修改的程度和空间可用性，井下工具的其他位置可以包括内部稳定特征件，使得可以提供弹簧悬架、三触点支撑、锁定、阻尼悬架等。
70.本公开的实施方案可以用于许多行业和应用中。这种应用的一个示例是在井下环境中当勘探碳氢化合物或其他自然资源、钻出井筒或从井筒生产资源时。仅出于说明的目的，图19示出了示例钻井系统 1460，其用于在井场进行操作以通过地层钻出井筒。井场可以位于海上或陆上。在该系统中，井筒1462通过旋转钻井形成在地下地层中，并且可以包括定向钻井系统、导向孔钻井系统、套管钻井系统等。
71.在钻井系统1460中，钻柱1464悬挂在井眼1462内，并且具有井底组件1466，该井底组件在其下端包括钻头1468。钻井系统1460 的表面系统包括平台和井架组件，其定位在井眼1462的上方并且包括顶部驱动器1470、方钻杆1472、钩1474和旋转水龙头1476。钻柱1464由顶部驱动器1470旋转，该顶部驱动器1470与在钻柱1464 的上端处的方钻杆1472接合。钻柱1464通过方钻杆1472和旋转水龙头1476从附接到游动滑车(未示出)的钩1474悬挂，这允许钻柱 1464相对于钩1474旋转。在其他实施方案中，可以使用转盘系统来在井筒中旋转钻柱1464，并且从而抵靠在井筒底部的地层的面旋转钻头1468。
72.表面系统还可以包括存储在形成于井场处的坑1480中的钻井液或泥浆1478。泵1482经由水龙头1476中的端口将钻井液1478输送到钻柱1464的内部，从而使钻井液1478向下流过钻柱1464，如由方向箭头1484所示。钻井液经由钻头1468中的端口离开钻柱1464，并且随后向上循环通过在钻柱1464的外部和井筒1462的壁之间的环形区域，如由方向箭头1486所示。以这种方式，钻井液1478润滑钻头1468、冷却钻头1468，并且在其返回到坑1480以再循环时将地层岩屑向上带到表面。
73.控制单元1488可以用于控制顶部驱动器1470或其他驱动系统。顶部驱动器1470可以使钻柱1464以旋转速度旋转以产生期望的钻井参数。举例来说，可以根据地层的性质等来确定钻柱1464的旋转速度，以优化钻井速度(即，穿透速度)以减少钻头磨损。
74.井底组件1466可以包括随钻测井(lwd)模块1490、随钻测量(mwd)模块1492、旋转导向系统或马达1494以及钻头1468。
75.mwd模块1492可以容纳在特殊类型的钻铤中并且可以包含用于测量钻柱1464、钻头1468或bha1466的其他部分的特性的一个或多个类型的装置。mwd模块1492还可以包括用于生成至井下系统的电力的设备(未示出)。这可以包括由钻井液1478的流动提供动力的泥浆涡轮发电机，然而也可以采用其他动力(例如，电池)系统。 mwd模块1492可以包括以下类型的测量装置或其他传感器中的一种或多种：钻压传感器；扭矩传感器；振动和/或震动传感器(例如，加速度计)；粘滑传感器或推断装置；方向传感器；旋转速度传感器(例如，陀螺仪或转速计)；速度传感器；或倾斜传感器。
76.lwd模块1490还可以容纳在合适类型的钻铤中，并且可以包含一个或多个类型的测井工具。还将理解，可以采用一个以上的lwd 模块1490和/或mwd模块1492。lwd模块1490可以包括用于测量、处理和存储信息以及用于与地面设备通信的能力。lwd模块1490可以包括流体采样装置。典型的lwd模块1490包括例如自然伽马射线、光谱密度、中子密度、感应和直流电阻率、声速、声波井径仪、井下压力等。具有可回收烃的地层通常包括某些物理性质，例如，电阻率、孔隙率(密度)和一定范围内的声速值。
77.包括lwd模块1490、mwd模块1492和旋转导向系统1494的 bha1466可能在钻井或执行另一个井下操作时经受恶劣的井下条件。这些外部条件可能会沿着bha1466和钻柱1464产生振动。另外地，bha1466和钻柱1464本身的设计可能影响所感受到的振动。振动可以包括外部振动(例如，在bha1466或钻柱1464的外部测量的振动)或内部振动(例如，在bha1466或钻柱1464的内部测量的振动)。
78.如本文所论述的，当在工具内(例如，在钻柱1464、bha1466、 lwd模块1490、mwd模块1492或旋转导向系统1494内)使用流管、杆或其他工具时，这样的工具本身会引起或影响钻柱1464的振动易感性。在钻柱1464、bha1466、lwd模块1490、mwd模块1492 或旋转导向系统1494内并且包含或联接到另一个内部工具的底架可以帮助控制振动。本公开的实施方案可以包括进一步使用方法、系统、工具和套件以通过影响在bha1466、lwd模块1490、mwd模块 1492、旋转导向系统1494或其他部件的底架和套环之间的间隙，使用三点或更多点的接触来保持在这种部件的底架和内部表面之间的接触等来进一步控制振动。在一些实施方案中，所控制的振动包括钻柱或bha的内部振动，其中内部部件相对于外套环振动，诸如其中一个或多个内部部件不同轴或质量不平衡。
79.已主要参考井筒、井下操作(例如钻井)描述了稳定或振动阻尼特征的实施方案；然而，本公开的套件、方法、系统和组件也可以用于在井筒或其他行业内的其他应用中。在其他实施方案中，根据本公开的稳定特征件可以在用于勘探或生产自然资源的井筒或其他井下环境的外部使用。例如，本公开的稳定特征件可以在用于更换公用线路的井眼中使用。因此，术语“井筒”、“井眼”等不应被解释为将本公开的工具、系统、组件或方法限于任何特定的行业、领域或环境。在另外的示例中，包括遭受震动或振动的在外管或套环内的内部流管或底架，或管之间的接头的制造、研究或其他应用可以包括本公开的实施方案。
80.尽管本文描述了本公开的一个或多个特定实施方案，但是这些描述的实施方案是当前公开的技术的示例。另外，为了提供对这些实施方案的简要描述，说明书中可能不会描述实际实施方案的所有特征。
81.冠词“一”、“一个”和“所述”旨在表示在前面的描述中存在一个或多个该元件。应理解，对本公开的“一个实施方案”或“实施方案”的提及并不意图被解释为排除也结合了所述特征的其他实施方案的存在。例如，关于本文的实施方案描述的任何元件可以与本文描述的任何其他实施方案的任何元件组合。如本公开的实施方案所涵盖的本领域的普通技术人员将意识到的，本文中陈述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值，以及“约为”或“近似”所述值的其他值。因此，应将所述值解释得足够宽泛以包含至少足够接近所述值，以执行期望的功能或实现期望的结果。所述值至少包括在相关行业中合适的制造或生产过程中预期的变化，并且可以包括在所述值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。
82.鉴于本公开，本领域的普通技术人员应该认识到，等同的构造不脱离本公开的精神和范围，并且可以对本文公开的实施方案进行各种改变、替换和变更而不背离本公开的精神和范围。包括功能性“装置加功能”子句的等效构造旨在覆盖本文被描述成执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等效物以及提供相同功能的等效结构。本技术人的表达意图不是援引装置加功能或其他功能要求以用于任何权利要求，除了其中词语“用于......的装置”与相关功能一起出现的那些之外。落入权利要求的含义和范围内的对实施方案的每个添加、删除和修改将被权利要求所涵盖。
83.本文所用的术语“大约”、“约”及“实质上”表示仍执行期望功能或实现期望结果的接近所述量的量。例如，术语“大约”、“约”及“实质上”可以指在小于5％、小于1％、小于0.1％以及小于0.01％所述量的范围内的量。此外，应当理解，在前面的描述中任何方向或参考系仅是相对方向或移动。例如，对“上”和“下”或“上方”或“下方”的任何引用仅描述相关元件的相对位置或移动。
84.本公开可以在不脱离其精神或特性的情况下以其特定形式来体现。所描述的实施方案应被认为仅是说明性的而不是限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是由前述描述来指示。在所述权利要求的等效物的含义和范围内的变化都将包含在所述权利要求的范围内。