本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合減震工具。

背景技術(shù)：

在石油、天然氣和地質(zhì)鉆井過程中經(jīng)常會(huì)鉆遇一些硬巖層、礫石巖層和軟硬交錯(cuò)地層。井底不平、鉆頭牙齒間歇壓入巖石及巖石間歇破碎、鉆柱繞井眼中心的渦動(dòng)等情況都可能會(huì)使鉆柱發(fā)生周向震動(dòng)或橫向震動(dòng)。

對于軸向震動(dòng)，當(dāng)鉆頭的縱向振動(dòng)頻率與鉆具縱向振動(dòng)的固有頻率相匹配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生跳鉆現(xiàn)象即共振現(xiàn)象。鉆柱共振將引起工程事故，使鉆柱過早失效，甚至最終導(dǎo)致油井報(bào)廢。

對于周向震動(dòng)，鉆頭正常鉆進(jìn)過程中，PDC鉆頭在鉆壓的作用下不斷吃入巖石，依靠鉆柱提供的扭力不斷旋轉(zhuǎn)剪切破碎巖石。當(dāng)?shù)貙訋r石硬度高或鉆頭切入地層過深，鉆頭切削片處的扭矩不足以破巖時(shí)，鉆頭會(huì)暫時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)地表鉆盤還在持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)上、下部鉆桿出現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速。由于鉆桿具有剛性，鉆桿開始積聚扭矩能量。當(dāng)鉆桿積聚的扭矩能量大于鉆頭破巖能量時(shí)，鉆頭破碎巖石，此時(shí)鉆柱上的扭矩能量突然釋放，鉆頭會(huì)高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鉆柱的旋轉(zhuǎn)速度降到靜態(tài)摩阻起作用的臨界值以下時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，上述這種持續(xù)周期約1～40s(秒)的“卡－滑”現(xiàn)象就是粘滑振動(dòng)現(xiàn)象。由于上述粘滑振動(dòng)過程也是一個(gè)能量積累和釋放的過程，粘滑振動(dòng)過程中扭矩的波動(dòng)很大，這不僅會(huì)嚴(yán)重影響鉆井效率，也威脅著鉆井安全。例如，當(dāng)實(shí)際的扭矩過大，甚至超過設(shè)備所能承受的扭矩極限時(shí)，會(huì)致使鉆井無法進(jìn)行。

有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告每年因井下鉆具震動(dòng)導(dǎo)致的事故損失達(dá)3億美元。鉆柱的震動(dòng)問題是造成井下工具和其他底部鉆具損害并導(dǎo)致各種井下事故發(fā)生的主要原因之一，嚴(yán)重地影響鉆具壽命，導(dǎo)致鉆頭提前失效，嚴(yán)重影響鉆頭壽命和鉆井效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合減震工具，其能對鉆具在鉆井過程中遇到的軸向振動(dòng)或橫向振動(dòng)進(jìn)行減震。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合減震工具，該復(fù)合減震工具能與鉆具相連接，所述復(fù)合減震工具包括：

振動(dòng)檢測裝置，所述振動(dòng)檢測裝置能根據(jù)所述鉆具產(chǎn)生的振動(dòng)生成振動(dòng)信號；

軸向減震裝置，所述軸向減震裝置用于對所述鉆具受到軸向的作用力進(jìn)行補(bǔ)償；

周向減震裝置，所述周向減震裝置用于對所述鉆具受到周向的作用力進(jìn)行補(bǔ)償；

控制裝置，所述控制裝置分別與所述振動(dòng)檢測裝置、所述軸向減震裝置以及所述周向減震裝置電性連接；

所述控制裝置用于根據(jù)所述振動(dòng)信號控制所述軸向減震裝置以及所述周向減震裝置。

優(yōu)選的，所述周向減震裝置包括：

第一外管；

設(shè)置在所述第一外管內(nèi)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括往返沖擊裝置和套設(shè)在所述往返沖擊裝置外的往返運(yùn)動(dòng)缸；

所述往返沖擊裝置與所述往返運(yùn)動(dòng)缸之間形成有至少兩個(gè)相互隔離的壓力腔室，各所述壓力腔室的體積隨所述壓力腔室內(nèi)的液體的體積的改變而改變；

所述往返沖擊裝置上設(shè)置有進(jìn)液通孔，所述進(jìn)液通孔能分別與各所述壓力腔室相連通；

所述往返運(yùn)動(dòng)缸上設(shè)置有第一排液口，所述第一外管設(shè)置有能與所述第一排液口相連通的第二排液口，各所述壓力腔室能依次與所述第一排液口、第二排液口相連通形成出液流道，以使所述往返沖擊裝置能在所述往返運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)做周向往返轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述第一排液口的數(shù)量與所述壓力腔室的數(shù)量相適配，以使各所述壓力腔室能分別與所述第一排液口相連通。

優(yōu)選的，所述第一外管為中空的圓柱體，其內(nèi)壁上形成有連通所述第一排液口的環(huán)形排液槽。

優(yōu)選的，所述周向減震裝置還包括：

用于控制所述往返沖擊裝置上設(shè)置有進(jìn)液通孔啟閉的第一電磁閥；

用于控制所述第一排液口啟閉的第二電磁閥；

所述控制裝置與所述第一電磁閥以及所述第二電磁閥電連接，以使所述第一電磁閥控制部分所述進(jìn)液通孔開啟以及所述第二電磁閥控制與處于開啟狀態(tài)的所述進(jìn)液通孔相對應(yīng)的所述第一排液口開啟。

優(yōu)選的，所述往返運(yùn)動(dòng)缸包括：

往返運(yùn)動(dòng)缸本體，所述往返運(yùn)動(dòng)缸本體呈中空圓柱體狀；

所述第一排液口，所述第一排液口設(shè)置在所述往返運(yùn)動(dòng)缸本體上；

兩個(gè)第一扇形凸起，所述第一扇形凸起相對設(shè)置在所述往返運(yùn)動(dòng)缸本體內(nèi)側(cè)壁上；

所述往返沖擊裝置包括：

往返沖擊裝置本體，所述往返沖擊裝置本體為中空的筒體；

所述進(jìn)液通孔，設(shè)置在所述往返沖擊裝置本體上；

兩個(gè)第二扇形凸起，所述第二扇形凸起相背設(shè)置在所述往返沖擊裝置本體的外側(cè)壁上，所述第一扇形凸起和所述第二扇形凸起相適配，以使所述往返沖擊裝置與所述往返沖擊缸之間形成有至少兩個(gè)所述壓力腔室。

優(yōu)選的，所述軸向減震裝置包括：

第二外管；

壓力傳導(dǎo)孔，所述壓力傳導(dǎo)孔設(shè)置在所述第二外管的壁上；

減震平衡部，所述減震平衡部滑動(dòng)套設(shè)在所述第二外管內(nèi)，所述減震平衡部在所述第二外管內(nèi)受到鉆井液作用于其上端面的內(nèi)壓力，

其中，所述減震平衡部具有位于所述壓力傳導(dǎo)孔上方的凸起部，所述凸起部的外壁與所述第二外管的內(nèi)壁貼緊，所述凸起部的下端面用于承受自所述壓力傳導(dǎo)孔輸入的外圧力；

變徑機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述減震平衡部內(nèi)，所述變徑機(jī)構(gòu)設(shè)有沿所述第二外管長度方向?qū)⑵湄灤┑牡谝涣鞯溃隹刂蒲b置與所述變徑機(jī)構(gòu)電連接，所述控制裝置能控制所述變徑機(jī)構(gòu)改變所述第一流道的內(nèi)徑大小，從而控制所述內(nèi)壓力的大小。

優(yōu)選的，所述控制裝置通過改變所述第一流道的內(nèi)徑大小控制所述減震平衡部的移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述變徑機(jī)構(gòu)為設(shè)置于所述減震平衡部上的變徑電磁閥；所述變徑電磁閥包括多個(gè)沿圓周排布的電磁變徑閥塊；相鄰兩個(gè)所述電磁變徑閥塊之間設(shè)有壓簧；所述控制裝置通過控制相鄰兩個(gè)所述電磁變徑閥塊遠(yuǎn)離或靠近，從而改變所述第一流道的內(nèi)徑大小。

優(yōu)選的，所述變徑電磁閥的數(shù)量為多個(gè)；多個(gè)所述變徑電磁閥沿所述第二外管的長度方向排布。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)檢測裝置獲取所述鉆具產(chǎn)生的振動(dòng)生成振動(dòng)信號；

所述控制裝置對獲取的所述振動(dòng)信號進(jìn)行分析，從而由所述振動(dòng)信號獲取當(dāng)前的振動(dòng)類型；

當(dāng)所述振動(dòng)類型為軸向振動(dòng)時(shí)，所述控制裝置將獲取的所述振動(dòng)信號與預(yù)設(shè)的第一閥值進(jìn)行比較，當(dāng)所述振動(dòng)數(shù)據(jù)大于所述第一閥值時(shí)啟動(dòng)軸向減震系統(tǒng)；

當(dāng)所述振動(dòng)類型為周向震動(dòng)時(shí)，所述控制裝置將獲取的所述振動(dòng)信號與預(yù)設(shè)的第二閥值進(jìn)行比較，當(dāng)所述振動(dòng)數(shù)據(jù)大于所述第二閥值時(shí)啟動(dòng)周向減震系統(tǒng)；

當(dāng)所述振動(dòng)類型為復(fù)合震動(dòng)時(shí)，所述控制裝置將獲取的所述振動(dòng)信號與預(yù)設(shè)的所述第一閥值進(jìn)行比較，當(dāng)振動(dòng)信號大于第一閥值時(shí)啟動(dòng)軸向減震系統(tǒng)，所述控制裝置將獲取的所述振動(dòng)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的所述第二閥值進(jìn)行比較，當(dāng)所述振動(dòng)數(shù)據(jù)大于所述第二閥值時(shí)啟動(dòng)周向減震系統(tǒng)。

復(fù)合減震工具的控制裝置能根據(jù)振動(dòng)信號的振動(dòng)類型和振動(dòng)強(qiáng)度打開和關(guān)閉軸向減震裝置和/或周向減震裝置，從而能對鉆具進(jìn)行軸向的減震和/或周向的減震，避免了因?yàn)檎饎?dòng)而對鉆頭的破壞，提高鉆頭破巖效率，又能有效提高工具壽命。

附圖說明

圖1是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的第三殼體截面示意圖；

圖3是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的周向減震裝置的往返運(yùn)動(dòng)缸的截面示意圖；

圖4是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的周向減震裝置的往返沖擊錘的截面示意圖；

圖5是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的周向減震裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的周向減震裝置順時(shí)針沖擊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖；

圖7是本申請實(shí)施方式中一種復(fù)合減震工具的周向減震裝置逆時(shí)針沖擊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖；

圖8是圖1中減震平衡部與外管的配合示意圖；

圖9A是電磁變徑閥未縮徑狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9B是電磁變徑閥縮徑狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10A是電磁變徑閥未縮徑狀態(tài)下減震平衡部所受壓強(qiáng)示意圖；

圖10B是圖10A中減震平衡部的受力示意圖；

圖11A是電磁變徑閥縮徑狀態(tài)下減震平衡部所受壓強(qiáng)示意圖；

圖11B是圖11A中減震平衡部的受力示意圖；

圖12A是電磁變徑閥未縮徑狀態(tài)下軸向減震裝置工作狀態(tài)示意圖；

圖12B是電磁變徑閥縮徑狀態(tài)下軸向減震裝置工作狀態(tài)示意圖；

圖13是本申請的復(fù)合減震工具中各部件電連接的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明公開了一種復(fù)合減震工具。參照圖1以及圖13所示，該復(fù)合減震工具能與鉆具相連接，進(jìn)而對鉆具進(jìn)行減震。該復(fù)合減震工具包括：振動(dòng)檢測裝置2，振動(dòng)檢測裝置2能根據(jù)鉆具產(chǎn)生的振動(dòng)生成振動(dòng)信號；軸向減震裝置4，軸向減震裝置4用于對鉆具受到軸向的作用力進(jìn)行補(bǔ)償；周向減震裝置3，周向減震裝置3用于對鉆具受到周向的作用力進(jìn)行補(bǔ)償；控制裝置205，控制裝置205分別與振動(dòng)檢測裝置2、軸向減震裝置4以及周向減震裝置3電性連接；控制裝置用于根據(jù)振動(dòng)信號控制軸向減震裝置4以及周向減震裝置3。

振動(dòng)檢測裝置2首先以預(yù)設(shè)的采樣頻率采集鉆具的振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后對振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并以振動(dòng)信號的方式發(fā)出。其中，振動(dòng)信號包括振動(dòng)類型和振動(dòng)強(qiáng)度。控制裝置205能接收振動(dòng)檢測裝置2發(fā)出的振動(dòng)信號，并將振動(dòng)信號進(jìn)行分析和對比?？刂蒲b置205首先判定該振動(dòng)信號為軸向震動(dòng)還是周向震動(dòng)。當(dāng)該振動(dòng)為軸向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該振動(dòng)信號與第一預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第一閥值時(shí)，控制裝置205啟動(dòng)軸向減震裝置4。當(dāng)該振動(dòng)為周向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該振動(dòng)信號與第二閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第二閥值時(shí)，控制裝置205啟動(dòng)周向減震裝置3。當(dāng)該振動(dòng)同時(shí)為軸向震動(dòng)和周向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該震動(dòng)信號同時(shí)與第一閥值與第二閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第一閥值和/或第二閥值時(shí)，控制裝置205同時(shí)啟動(dòng)軸向減震裝置4和/或周向減震裝置3，從而既對鉆具進(jìn)行的軸向的減震又能對鉆具進(jìn)行周向的減震，避免了因?yàn)檎饎?dòng)而對鉆頭的破壞，提高鉆頭破巖效率，又能有效提高工具壽命。

在本實(shí)施方式中，供電裝置1用于為復(fù)合減震工具提供電源，保證工具井下用電。對于井下工具用電，其電壓常用規(guī)格包括：12V、36V。供電裝置1可使用電池供電，也可采用渦輪發(fā)電機(jī)供電，當(dāng)然還可以通過其他形式進(jìn)行供電，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。

參照圖1所示，供電裝置1可以包括：第三外管101、電源腔密封蓋102、電源腔103、電源105、帶密封的電源出口106、供電電纜107，其中，供電裝置1還設(shè)置有用于流通鉆井液的過流孔104。其中，第三外管101可以呈中空的圓柱形，中空部分為貫通孔。具體的，第三外管101的上端內(nèi)側(cè)可以設(shè)置有用于和上部鉆具連接的內(nèi)螺紋，下端外側(cè)可以設(shè)置有用于和振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)連接的外螺紋，其內(nèi)部設(shè)置有用于對電源腔103限位的限位臺(tái)階。

過流孔104用于流通鉆井液。具體的，該過流孔104可以設(shè)置在電源腔103上，或者設(shè)置在第三外管101上，或者由電源腔103與第三外管101之間的間隙形成，或者還可以為其他設(shè)置方式，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。此外，過流孔104的個(gè)數(shù)可以為一個(gè)也可以為多個(gè)，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定，當(dāng)過流孔104的個(gè)數(shù)為多個(gè)時(shí)，其可以沿著第三外管101的周向均勻布置。

進(jìn)一步的，電源腔103上、下兩端可以設(shè)有扶正、定位用的法蘭環(huán)。過流孔104設(shè)置在法蘭環(huán)上。法蘭環(huán)抵靠在限位臺(tái)階上，且法蘭環(huán)與第三外管101為間隙配合。當(dāng)井內(nèi)鉆井液在鉆具內(nèi)流通時(shí)，流經(jīng)該供電裝置1時(shí)，可以經(jīng)過過流孔104和法蘭環(huán)與第三外管101之間的間隙進(jìn)行流通。

電源腔103和電源腔密封蓋102相配合用于設(shè)置電源105，以將電源105與鉆井液相隔離。電源腔103的形狀和尺寸可以根據(jù)電源105的形狀、大小進(jìn)行確定，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。此外，電源腔103與電源腔密封蓋102的配合方式可以為可拆卸連接，以便于電源105的拆裝。例如，電源腔密封蓋102可以為具有一定彈性的塞子，其通過過盈配合的方式設(shè)置在電源腔103的開口端。此外，在電源腔103的下部可以設(shè)置有帶密封的電源出口106，供電電纜107通過該帶密封的電源出口106將電輸送各裝置上。

在本實(shí)施方式中，振動(dòng)檢測裝置2用于實(shí)時(shí)監(jiān)測、處理井下鉆具振動(dòng)。振動(dòng)檢測裝置2能將檢測鉆具產(chǎn)生的振動(dòng)并以振動(dòng)信號發(fā)出，其中，振動(dòng)信號包括振動(dòng)類型和振動(dòng)強(qiáng)度?？刂蒲b置205能接收振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出的振動(dòng)信號，并根據(jù)振動(dòng)信號的類型和強(qiáng)度發(fā)出第一執(zhí)行信號或第二執(zhí)行信號。軸向減震裝置4能接收判斷系統(tǒng)發(fā)出的第一執(zhí)行信號并啟動(dòng)。周向減震裝置3能接收判斷系統(tǒng)發(fā)出的第二執(zhí)行信號并啟動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，振動(dòng)檢測裝置2可以包括：第四外管201、設(shè)置在第四外管201上的振動(dòng)檢測傳感器202。其中，振動(dòng)檢測傳感器202可以為傳感器單元。該傳感器單元可以實(shí)時(shí)檢測鉆具的振動(dòng)數(shù)據(jù)。振動(dòng)檢測傳感器202由供電裝置1供電。

在本實(shí)施方式中，控制裝置205也可以設(shè)置在第四外管201內(nèi)?？刂蒲b置205與振動(dòng)檢測裝置2電連接。振動(dòng)檢測裝置2能將檢測鉆具產(chǎn)生的振動(dòng)并以振動(dòng)信號發(fā)出?？刂蒲b置205能接收振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出的振動(dòng)信號，并根據(jù)振動(dòng)信號的類型和強(qiáng)度發(fā)出第一執(zhí)行信號或第二執(zhí)行信號。其中，第一執(zhí)行信號和第二執(zhí)行信號可以分別開啟周向減震裝置3以及軸向減震裝置4。

其中，第四外管201可以中空的呈圓柱狀，中空部分為貫通孔，其上下兩端可以設(shè)置有接頭，分別為上接頭、下接頭。該上接頭的內(nèi)側(cè)可以設(shè)置有內(nèi)螺紋，用于和第三外管101相連接；該下接頭的外側(cè)可以設(shè)置有外螺紋，用于和軸向減震裝置4或者周向減震裝置3相連。當(dāng)然，第三外管101與第四外管201可以為一個(gè)殼體；另外，當(dāng)為兩個(gè)殼體時(shí)也可以通過其他連接方式進(jìn)行連接，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。第四外管201中設(shè)置有振動(dòng)檢測傳感器202、控制裝置205和供電電纜107。

具體的，第四外管201的外壁上可以設(shè)置有第一凹槽以及與第一凹槽相匹配的檢測裝置密封壓蓋203。第二凹槽和與第二凹槽相匹配的控制裝置密封壓蓋204。振動(dòng)檢測傳感器202設(shè)置在第一凹槽內(nèi)，并通過檢測裝置密封壓蓋203密封；控制裝置205設(shè)置在第二凹槽內(nèi)，并通過控制裝置密封壓蓋204密封。

其中，振動(dòng)檢測傳感器202用于獲取鉆具的振動(dòng)信號，其具體形式以及安裝方式等本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。例如，振動(dòng)檢測傳感器202可以通過螺紋安裝在第四外管201上。進(jìn)一步的，檢測裝置密封壓蓋203將振動(dòng)檢測傳感器202密封，以防止井內(nèi)鉆井液進(jìn)入振動(dòng)檢測傳感器202內(nèi)，影響其正常工作。當(dāng)然，如果振動(dòng)檢測傳感器202具有防水功能，該檢測裝置密封壓蓋203可以省略。

控制裝置205可以與振動(dòng)檢測傳感器202電性連接，其可以接收振動(dòng)檢測傳感器202發(fā)出的振動(dòng)信號，并將該振動(dòng)信號進(jìn)行處理后與其預(yù)設(shè)的振動(dòng)閾值進(jìn)行對比，當(dāng)檢測到的值大于預(yù)設(shè)的閥值時(shí)，可以根據(jù)振動(dòng)的類型啟動(dòng)軸向減震裝置4或者周向減震裝置3。控制裝置205的形式以及安裝方式等本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。例如，控制裝置205可以安裝在第四外管201上。進(jìn)一步的，控制裝置密封壓蓋204將控制裝置205密封，以防止井內(nèi)鉆井液進(jìn)入控制裝置205。當(dāng)然，如果控制裝置205具有防水功能，該控制裝置密封壓蓋204可以省略。

在第四外管201上，還可以設(shè)置有供電密封孔，與電源105連接的供電電纜107通過該第四外管201上的供電密封孔將電分別輸送到振動(dòng)傳感器202和控制裝置205。

在本實(shí)施方式中，周向減震裝置3包括：第一外管301；設(shè)置在第一外管301內(nèi)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括往返沖擊裝置3011和套設(shè)在往返沖擊裝置外3011的往返運(yùn)動(dòng)缸305。往返沖擊裝置305與往返運(yùn)動(dòng)缸3011之間形成有至少兩個(gè)相互隔離的壓力腔室30502。其中，各壓力腔室30502的體積隨壓力腔室30502內(nèi)的液體的體積改變。通過一壓力腔室30502增大，另一壓力腔室30502的體積減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)往返沖擊裝置305能在往返運(yùn)動(dòng)缸305內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

往返沖擊裝置3011上可以設(shè)置有進(jìn)液通孔307。進(jìn)液通孔307能分別與各壓力腔室30502相連通。往返運(yùn)動(dòng)缸3011上設(shè)置有至少兩個(gè)第一排液口309。第一外管301設(shè)置有能與任意一第一排液口309相連通的第二排液口3010。各壓力腔室30502能依次與第一排液口309、第二排液口3010相連通形成出液流道，以使往返沖擊裝置3011能在往返運(yùn)動(dòng)缸305內(nèi)做周向往返轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，周向減震裝置3還可以包括護(hù)套302、縱向壓簧303、密封壓蓋304、第一電磁閥306、第二電磁閥308。

第一外管301具有相對的上端和下端，其下端可以通過傳力機(jī)構(gòu)連接有鉆頭接頭3012。鉆頭接頭3012用于連接鉆頭，以將周向往返轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩傳遞給鉆頭。當(dāng)然，第一外管301的下端還可以連接軸向減震裝置4或者供電裝置1。例如，第一外管301可以與第二外管401相連接。操作人員可以根據(jù)實(shí)際的作業(yè)需求調(diào)整各裝置的安裝順序。整體上，第一外管301可以呈中空的圓柱形，其中空部分為貫通孔。進(jìn)一步的，第一外管301的貫通孔為變內(nèi)徑的臺(tái)階通孔。

當(dāng)?shù)谝煌夤?01的下端可以通過傳力機(jī)構(gòu)連接有鉆頭接頭3012時(shí)，第一外管301的上部可以設(shè)置有內(nèi)螺紋，用于和第四外管201的下端相連接；其下部可以設(shè)置有用于傳遞扭矩的傳力件，具體的，該傳力件可以為花鍵。相應(yīng)的，鉆頭接頭3012上可以設(shè)置有與花鍵配合的鍵槽，花鍵和鍵槽配合形成傳力機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，傳力機(jī)構(gòu)的形式并不限于上述花鍵和鍵槽的形式，還可以為其他能夠傳遞扭矩的形式，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在本申請的技術(shù)精髓啟示下，還可能做出其他的變更，但只要其實(shí)現(xiàn)的功能和效果與本申請相同或相似，均應(yīng)涵蓋于本申請保護(hù)范圍內(nèi)。

在第一外管301的側(cè)壁上可設(shè)置有第二排液口3010，用于排出往返運(yùn)動(dòng)缸305中的鉆井液。具體的，第二排液口3010的個(gè)數(shù)可以為偶數(shù)，例如，可以為兩個(gè)，四個(gè)，六個(gè)等，本申請?jiān)诖瞬⒉蛔骶唧w的限定。第二排液口3010可以沿著軸向?qū)ΨQ布置。進(jìn)一步的，第一外管301上還設(shè)置有用于連通第二排液口3010的環(huán)形排液槽30101。當(dāng)往返運(yùn)動(dòng)缸305在往返沖擊運(yùn)動(dòng)過程中，多個(gè)第一排液口309可以在同一個(gè)圓周上轉(zhuǎn)動(dòng)，在本實(shí)施方式中，通過采用環(huán)形排液槽30101的方式將它們連接在一起后，能用于傳遞高、低壓力。

往返運(yùn)動(dòng)缸305可以為中空的圓柱體。往返運(yùn)動(dòng)缸305可以包括往返運(yùn)動(dòng)缸本體，往返運(yùn)動(dòng)缸本體呈中空圓柱體狀；第一排液口309，第一排液口設(shè)置在往返運(yùn)動(dòng)缸本體上；兩個(gè)第一扇形凸起，第一扇形凸起相對設(shè)置在往返運(yùn)動(dòng)缸本體內(nèi)側(cè)壁上。具體的，往返運(yùn)動(dòng)缸305可以呈“T”形圓柱體，整體上，上端直徑大、下端直徑小。具體的，往返運(yùn)動(dòng)缸305上端內(nèi)孔為四段圓弧和四個(gè)直線段組成的形狀，四段圓弧是兩個(gè)直徑大小不等的圓弧，兩個(gè)大直徑圓弧段與四個(gè)直線段形成兩個(gè)對稱的第一扇形凸起。往返運(yùn)動(dòng)缸305下部內(nèi)孔為通孔，且通孔直徑等于或小于上部小直徑圓弧的直徑。往返運(yùn)動(dòng)缸305上部大直徑段設(shè)置有第一排液口309，用于排出往返運(yùn)動(dòng)缸305中的鉆井液。第一排液口309的個(gè)數(shù)可以為偶數(shù)個(gè)。

往返沖擊裝置3011內(nèi)部為圓筒形。往返沖擊裝置3011包括：往返沖擊裝置本體，往返沖擊裝置本體為中空的筒體；進(jìn)液通孔307，設(shè)置在往返沖擊裝置本體上；兩個(gè)第二扇形凸起，第二扇形凸起相背設(shè)置在往返沖擊裝置本體的外側(cè)壁上，第一扇形凸起和第二扇形凸起相適配，以使往返沖擊裝置與往返沖擊缸之間形成有至少兩個(gè)壓力腔室。第二扇形凸起為四段圓弧和四個(gè)直線段組成。兩個(gè)大直徑段圓弧和四段直線形成兩個(gè)對稱的第二扇形凸起。往返沖擊裝置3011安裝在往返運(yùn)動(dòng)缸305內(nèi)，往返沖擊裝置3011的扇形凸起與往返運(yùn)動(dòng)缸305的扇形空間中。往返沖擊裝置3011扇形凸起對應(yīng)的圓弧角度小于往返運(yùn)動(dòng)缸305的扇形空間對應(yīng)的圓弧角度。以使往返沖擊裝置305與往返運(yùn)動(dòng)缸3011之間可以形成有至少兩個(gè)相互隔離的壓力腔室30502。往返沖擊裝置3011下部大直徑段圓弧直徑與往返沖擊缸305上部內(nèi)孔大直徑圓弧直徑相同，往返沖擊裝置3011下部小直徑段圓弧直徑與往返沖擊缸305上部內(nèi)孔小直徑圓弧直徑相同。

往返沖擊裝置3011還可以包括縱向壓簧303，其可以用于為與其抵接的第一電磁閥306、第二電磁閥308提供回復(fù)力。具體的，縱向壓簧303可以包括第一縱向壓簧和第二縱向壓簧。其中第一縱向壓簧用于與第一電磁閥306相配合；第二縱向壓簧用于與第二電磁閥308相配合的第二縱向壓簧。

往返沖擊裝置3011上設(shè)置有進(jìn)液通孔307，用于流通鉆井液。當(dāng)進(jìn)液通孔307與環(huán)形空間相連通時(shí)，形成進(jìn)液通道。具體的，進(jìn)液通孔307的個(gè)數(shù)可以為偶數(shù)個(gè)。

第一電磁閥306可以為圓弧條形，與縱向壓簧303配合使用，通電時(shí)第一電磁閥306向上推動(dòng)，打開進(jìn)液通孔307。護(hù)套302可為圓筒狀，安裝在往返沖擊裝置3011內(nèi)孔上端，用于縱向壓簧303和第一電磁閥306定位。

密封壓蓋304用于與往返運(yùn)動(dòng)缸305、往返沖擊裝置3011形成密封腔，在鉆井液壓力的作用下驅(qū)動(dòng)往返沖擊裝置3011做周向沖擊運(yùn)動(dòng)。具體的，密封壓蓋304可為圓環(huán)形，外徑與往返運(yùn)動(dòng)缸305上部外徑相同，內(nèi)徑與往返沖擊裝置3011上端圓柱段外徑相同。往返沖擊缸305安裝在第一外管301的內(nèi)孔臺(tái)階處，第一外管301內(nèi)孔臺(tái)階為往返沖運(yùn)動(dòng)缸305提供支撐。

在往返運(yùn)動(dòng)缸305與第一外管301間設(shè)置有第二縱向壓簧和第二電磁閥308。第二電磁閥308通電后，第二電磁閥308向下運(yùn)動(dòng)，打開連通第二排液口3010和第一排液口309，排出往返運(yùn)動(dòng)缸305內(nèi)的鉆井液。往返沖擊缸305下部通過螺紋與鉆頭接頭3012相連，兩種連接后周向減震系統(tǒng)外殼體301下部花鍵與鉆頭接頭3012上部大直徑段花鍵相配合，用于傳遞鉆柱扭矩和往返運(yùn)動(dòng)缸305產(chǎn)生的額外往返沖擊扭矩。

周向減震裝置3未啟動(dòng)時(shí)，第一外管301通過下部花鍵與鉆頭接頭312配合，將上部鉆具扭矩傳遞到鉆頭破巖。周向減震裝置3啟動(dòng)后，配合花鍵一方面要傳遞上部鉆具的扭矩用于鉆頭破巖，同時(shí)還傳遞往返運(yùn)動(dòng)缸305的周期性沖擊扭矩，用于減輕鉆具的周向黏滑振動(dòng)，提高鉆頭破巖效率，保護(hù)鉆頭。

周向減震裝置3啟動(dòng)工作時(shí)，進(jìn)液通孔307對應(yīng)的第一電磁閥306向上運(yùn)動(dòng)，打開進(jìn)液通孔307，鉆具內(nèi)的高壓鉆井液可以通過該進(jìn)液通孔307進(jìn)入往返運(yùn)動(dòng)缸305與往返沖擊裝置3011之間形成的壓力腔室30502中。具體的，當(dāng)壓力腔室30502的數(shù)量為兩個(gè)時(shí)，高壓鉆井液可以進(jìn)入某一壓力腔室30502內(nèi)。當(dāng)壓力腔室30502為四個(gè)時(shí)，高壓鉆井液可以進(jìn)入相對的兩個(gè)腔室內(nèi)。同時(shí)，往返運(yùn)動(dòng)缸305的第二電磁閥308向下運(yùn)動(dòng)，打開第一排液口309，使得第一排液口309與第二排液口3010相連通。

當(dāng)高壓鉆井液進(jìn)入往返運(yùn)動(dòng)缸305與往返沖擊裝置3011和密封壓蓋形成扇形密封空間(壓力腔室30502)時(shí)，高壓鉆井液推動(dòng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)，當(dāng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)到一個(gè)方向死點(diǎn)時(shí)，往返沖擊裝置3011沖擊往返運(yùn)動(dòng)缸305，在沖擊力的作用下，往返運(yùn)動(dòng)缸305運(yùn)動(dòng)，并通過下部鉆頭接頭3012傳遞到鉆頭，此時(shí)通過第一電磁閥306和第二電磁閥308關(guān)閉現(xiàn)已打開的進(jìn)液通孔307和第一排液口309，打開另外的進(jìn)液通孔307和第一排液口309。高壓鉆井液進(jìn)入未進(jìn)入的壓力腔室30502內(nèi)且不進(jìn)入已經(jīng)進(jìn)入的壓力腔室30502內(nèi)。高壓鉆井液進(jìn)而反向推動(dòng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)，當(dāng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)到反向死點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉已打開的進(jìn)液通孔307和第一排液口309，打開另外進(jìn)液通孔307和第一排液口309。往返沖擊裝置3011做往返沖擊運(yùn)動(dòng)，往返運(yùn)動(dòng)液缸305在往返沖擊裝置3011的沖擊作用下作往返運(yùn)動(dòng)，并通過下部花鍵傳遞到鉆頭。鉆頭的往返運(yùn)動(dòng)能有效地減輕鉆具鉆頭周向黏滑振動(dòng)，提高鉆頭破巖效率，保護(hù)鉆頭。

在一具體的實(shí)施方式中，周向減震裝置3包括：第一外管301、護(hù)套302、縱向壓簧303、密封壓蓋304、往返運(yùn)動(dòng)缸305、第一電磁閥306、第二電磁閥308、往返沖擊裝置3011、鉆頭接頭3012。其中，第一外管301為中空的圓柱形，中空部分為臺(tái)階通孔，其上部設(shè)置有連接螺紋，用于與第四外管201下部螺紋相連，下部設(shè)置有花鍵，用于傳遞扭矩。如圖2所示，第一外管301上有2個(gè)對稱的第二排液口3010，用于將返運(yùn)動(dòng)缸305中鉆井液排至環(huán)空。兩個(gè)排液口間通過環(huán)形排液槽30101相連通。

往返運(yùn)動(dòng)缸305為中空的“T”形狀圓柱體，上端直徑大、下端直徑小。如圖3所示，往返運(yùn)動(dòng)缸305上端內(nèi)孔為四段圓弧和四個(gè)直線段組成的形狀。四段圓弧包括兩個(gè)大直徑的圓弧和兩個(gè)小直徑的圓弧。兩個(gè)大直徑圓弧段與四個(gè)直線段形成兩個(gè)對稱的扇形空間，扇形空間對應(yīng)圓弧角度為30°-175°。往返運(yùn)動(dòng)缸305下部內(nèi)孔為通孔，且通孔直徑等于或小于上部小直徑圓弧的直徑，用于形成鉆井液流通通道。往返運(yùn)動(dòng)缸305上部大直徑段有四個(gè)第一排液口309，用于排出往返運(yùn)動(dòng)缸中鉆井液。圖3中分別標(biāo)記為309A和309B，相同標(biāo)記的第一排液口在周向減震裝置3工作時(shí)具有一樣的開關(guān)步驟。在往返運(yùn)動(dòng)缸305的側(cè)壁上形成有第二電磁閥卡槽30501，其用于定位安裝第二電磁閥308和縱向壓簧303。具體的，第二電磁閥卡槽30501在周向上的位置可以與第一排液口309相對。具體的，第二電磁閥卡槽30501的個(gè)數(shù)可以與第二電磁閥308以及第一排液口309相同，位置相匹配。當(dāng)?shù)谝慌乓嚎?09為共軛的四個(gè)時(shí)，如圖3所示，第二電磁閥卡槽30501為組內(nèi)相軸向?qū)ΨQ的30501A和30501B。通電時(shí)，第二電磁閥308向下運(yùn)動(dòng)，以打開第一排液口309。

請結(jié)合參閱圖4，往返沖擊裝置3011內(nèi)部可呈圓筒形，外部可由四段圓弧和四個(gè)直線段組成。往返沖擊裝置3011與往返運(yùn)動(dòng)缸305之間可以形成有至少兩個(gè)壓力腔室30502。當(dāng)往返沖擊裝置3011相對往返運(yùn)動(dòng)缸305運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力腔室30502可以為兩個(gè)或者四個(gè)。

其中，兩個(gè)大直徑段圓弧和四段直線形成兩個(gè)對稱的扇形凸出塊，扇形對應(yīng)圓弧角度可為30°～150°，且往返沖擊裝置3011扇形凸起對應(yīng)的圓弧角度小于往返運(yùn)動(dòng)缸305的扇形空間對應(yīng)的圓弧角度。

往返沖擊裝置3011上有四個(gè)進(jìn)液通孔307為鉆井液提供流進(jìn)通道，如圖4所示，分別標(biāo)記為307A和307B，相同標(biāo)記的往返沖擊裝置進(jìn)液通孔307在周向減震裝置3工作時(shí)具有一樣的開關(guān)步驟。

第一電磁閥306可以為圓弧條形，與縱向壓簧303配合使用，安裝在第一電磁閥卡槽301101內(nèi)，該第一電磁閥卡槽301101的個(gè)數(shù)與第一電磁閥306以及進(jìn)液通孔307的個(gè)數(shù)相同，位置相匹配。當(dāng)進(jìn)液通孔307為共軛的四個(gè)時(shí)，如圖4所示，第一電磁閥卡槽301101為組內(nèi)軸向?qū)ΨQ的301101A和301101B。通電時(shí)，第一電磁閥306向上推動(dòng)，打開進(jìn)液通孔307。

護(hù)套302可以為圓筒狀，安裝在往返沖擊裝置3011內(nèi)孔上端，用于為縱向壓簧303和第一電磁閥306定位。

密封壓蓋304可為圓環(huán)形，外徑與往返運(yùn)動(dòng)缸305上部外徑相同，內(nèi)徑與往返沖擊裝置3011上端圓柱段外徑相同。

往返沖擊缸305下部通過螺紋與鉆頭接頭312相連，兩者連接后周向減震系統(tǒng)外殼體301下部花鍵與鉆頭接頭312上部大直徑段花鍵相配合，用于傳遞鉆柱扭矩和往返運(yùn)動(dòng)缸305產(chǎn)生的額外往返沖擊扭矩。

往返運(yùn)動(dòng)缸305安裝在第一外管301內(nèi)孔臺(tái)階處，第一外管301內(nèi)孔臺(tái)階為往返沖運(yùn)動(dòng)缸305提供支撐(圖1所示)。如圖5所示，往返沖擊裝置3011安裝在往返運(yùn)動(dòng)缸305內(nèi)，往返沖擊裝置3011的扇形凸起位于往返運(yùn)動(dòng)缸305的扇形空間中，往返沖擊裝置3011下部大直徑段圓弧直徑與往返沖擊缸305上部內(nèi)孔大直徑圓弧直徑相同，往返沖擊裝置3011下部小直徑段圓弧直徑與往返沖擊缸305上部內(nèi)孔小直徑圓弧直徑相同。

密封壓蓋304的作用是使得往返運(yùn)動(dòng)缸305與往返沖擊裝置3011形成壓力腔室30502。具體的，密封壓蓋304可以設(shè)置在往返沖擊缸305上端并套設(shè)在往返沖擊裝置3011外。

如圖6所示，周向減震裝置3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊時(shí)，周向減震裝置3啟動(dòng)工作時(shí)，2個(gè)進(jìn)液通孔307B對應(yīng)第一電磁閥卡槽301101B中的第一電磁閥306向上運(yùn)動(dòng)，打開2個(gè)進(jìn)液通孔307B，同時(shí)2個(gè)往返運(yùn)動(dòng)缸的低壓排液口309B對應(yīng)的第二電磁閥卡槽30501B中的第二電磁閥308向下運(yùn)動(dòng)，打開2個(gè)往返運(yùn)動(dòng)缸的低壓排液口309B。鉆具內(nèi)高壓鉆井液通過2個(gè)進(jìn)液通孔307B進(jìn)入往返運(yùn)動(dòng)缸305與往返沖擊裝置3011和密封壓蓋304形成扇形密封空間，此時(shí)壓力腔室30502已通過環(huán)形排液槽30101和第二排液口3010與低壓環(huán)空鉆井液相連。由于鉆具內(nèi)鉆井液壓力高于環(huán)空鉆井液壓力，往返沖擊裝置3011兩面存在壓差，因此在高壓鉆井液推動(dòng)下，往返沖擊裝置3011順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)到一個(gè)方向死點(diǎn)時(shí)，往返沖擊裝置3011沖擊往返運(yùn)動(dòng)缸305，在沖擊力的作用下，使往返運(yùn)動(dòng)缸305運(yùn)動(dòng)，并通過下部鉆頭接頭3012螺紋傳遞到鉆頭。另外，當(dāng)返沖擊錘311運(yùn)動(dòng)到一個(gè)方向死點(diǎn)時(shí)，通過第一電磁閥306、第二電磁閥308運(yùn)動(dòng)關(guān)閉現(xiàn)已打開的2個(gè)進(jìn)液通孔307B和2個(gè)第一排液口309B。如圖7以及圖8所示，打開另外2個(gè)進(jìn)液通孔307A和2個(gè)第一排液口309A。高壓鉆井液反向推動(dòng)往返沖擊裝置3011做逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，當(dāng)往返沖擊裝置3011運(yùn)動(dòng)到反向死點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉已打開的2個(gè)進(jìn)液通孔307A和2個(gè)第一排液口309A，打開另外2個(gè)進(jìn)液通孔307B和2個(gè)第一排液口309B。往返沖擊裝置3011在往返運(yùn)動(dòng)缸305做著往返沖擊運(yùn)動(dòng)(圖6、圖7所示)。往返運(yùn)動(dòng)液缸305在往返沖擊裝置3011的沖擊作用下作往返運(yùn)動(dòng)，并通過下部花鍵傳遞到鉆頭。鉆頭的往返運(yùn)動(dòng)能有效地減輕鉆具鉆頭周向黏滑振動(dòng)，提高鉆頭破巖效率，保護(hù)鉆頭。

在本實(shí)施方式中，供電裝置1為復(fù)合減震工具提供電源，保證工具井下用電。供電裝置1包括：第三外管101、電源腔密封蓋102、電源腔103、過流孔104、電源105、帶密封的電源出口106、供電電纜107。其中，第三外管101為中空圓柱形，中空部分為臺(tái)階通孔。第三外管101上部與鉆具通過螺紋連接的方式相連接，其下部也可以與第四外管201通過螺紋連接的方式相連接。電源腔103上、下兩端帶有具有扶正、定位的法蘭環(huán)，法蘭環(huán)上設(shè)置有過流孔104。電源腔103對應(yīng)的下法蘭端面安放在第三外管101內(nèi)臺(tái)階孔上，法蘭環(huán)外徑與第三外管101內(nèi)孔間隙配合。電源105安放在電源腔103內(nèi)，上部有電源腔密封蓋102密封。電源腔103下部有帶密封的電源出口106，供電電纜107通過下部帶密封的電源出口106將電輸送到控制裝置205、振動(dòng)檢測裝置2、軸向減震裝置4以及周向減震裝置3上。

振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)包括：第四外管201、振動(dòng)檢測傳感器202、檢測裝置密封壓蓋203、控制裝置密封壓蓋204、控制裝置205、信號傳輸電纜206。

第四外管201呈中空的圓柱狀，上下兩端設(shè)置有螺紋，帶螺紋的上端與第三外管101相連，帶螺紋的下端能與第一外管301相連。振動(dòng)檢測傳感器202通過螺紋安裝在振動(dòng)監(jiān)控外殼體201上，檢測裝置密封壓蓋203將振動(dòng)檢測傳感器202密封。控制裝置205安裝在第四外管201上，控制裝置密封壓蓋204將控制裝置205密封。供電電纜107通過振動(dòng)監(jiān)控外殼體201內(nèi)孔上的供電密封孔將電分別輸送到振動(dòng)傳感器202和控制裝置205。振動(dòng)檢測傳感器202通過信號傳輸電纜206將測量的數(shù)據(jù)信號傳輸至控制裝置205。

控制裝置205可以包括振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器和分析處理振動(dòng)數(shù)據(jù)模塊，首先振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器根據(jù)程序設(shè)定的采樣頻率采集振動(dòng)測量傳感器數(shù)據(jù)，然后利用分析處理振動(dòng)數(shù)據(jù)模塊對振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并與程序中設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判斷周向振動(dòng)強(qiáng)度是否大于設(shè)定值。若井下振動(dòng)數(shù)據(jù)大于設(shè)定閾值，啟動(dòng)周向減震裝置3，以減輕鉆具振動(dòng)。當(dāng)井下振動(dòng)數(shù)據(jù)小于設(shè)定閾值，控制裝置205將控制周向減震裝置3停止工作，從而達(dá)到能消除井下鉆具周向振動(dòng)對鉆具、鉆頭的破壞，提高鉆頭破巖效率，又能有效提高工具壽命的目的。

在本實(shí)施方式中，軸向減震裝置4通過接收控制裝置205的信號(第二執(zhí)行信號)啟動(dòng)或停止減震的工作。軸向減震裝置4包括第二外管401；壓力傳導(dǎo)孔406，壓力傳導(dǎo)孔406設(shè)置在第二外管401的壁上；減震平衡部402，減震平衡部402滑動(dòng)套設(shè)在第二外管401內(nèi)，減震平衡部402在第二外管401內(nèi)受到鉆井液作用于其上端面的內(nèi)壓力，其中，減震平衡部402具有位于壓力傳導(dǎo)孔406上方的凸起部，凸起部的外壁與第二外管401的內(nèi)壁貼緊，凸起部的下端面用于承受自壓力傳導(dǎo)孔406輸入的外圧力；變徑機(jī)構(gòu)，設(shè)置在減震平衡部402內(nèi)，變徑機(jī)構(gòu)設(shè)有沿第二外管長度方向?qū)⑵湄灤┑牡谝涣鞯?，控制裝置205與變徑機(jī)構(gòu)電連接，控制裝置205能控制變徑機(jī)構(gòu)改變第一流道的內(nèi)徑大小，從而控制內(nèi)壓力的大小。

減震平衡部402為有一內(nèi)通孔(即第一流道)的T形圓柱體。減震平衡部402包括凸起部，凸起部設(shè)置在減震平衡部402的外壁上且凸起部的外壁與第二外管的內(nèi)壁貼緊上部圓柱與第二外管401內(nèi)圓孔配合。下部底端設(shè)有螺紋與下接頭408相連。如圖1所示，中間段為花鍵段與第二外管401的下端花鍵相連。減震平衡部通過與第一流道的壁花鍵配合，可以在傳遞扭矩同時(shí)又能上下運(yùn)動(dòng)。

如圖1所示，減震平衡部402的下端伸出第二外管401并連接有下接頭408。該下接頭408可以連接位于鉆具減震工具下方的工具，在減震平衡部402移動(dòng)過程中，第二外管401及其上部的工具與下接頭408及下方的工具的距離也會(huì)發(fā)生相對變化。

減震平衡部402上端圓柱外圓設(shè)有密封組合403(比如密封圈、密封副)，密封組合403用于密封減震平衡部402的上部圓柱段與軸向減震裝置4的第二外管401的內(nèi)壁之間。

在本實(shí)施方式中，內(nèi)壓力與外壓力之一向下，另一向上。為便于實(shí)施，減震平衡部402的上端面面積大于其下端面面積，從而使得內(nèi)壓力的方向向下。進(jìn)一步的，減震平衡部402的外壁沿由上至下方向經(jīng)變徑臺(tái)階外徑縮小。壓力傳導(dǎo)孔406所通入的鉆井液(位于復(fù)合減震工具與井壁之間)作用于變徑臺(tái)階上。

壓力傳導(dǎo)孔406設(shè)于第二外管401下部且位于凸起部的下方，其上可以設(shè)置有過濾器407。通常，過濾器407可以設(shè)置于壓力傳導(dǎo)孔406的內(nèi)部。在本實(shí)施方式中，壓力傳導(dǎo)孔406用于傳遞環(huán)空鉆井液壓力，過濾器407對流入的液體進(jìn)行過濾，從而避免巖屑將軸向減震裝置4壓力傳導(dǎo)孔406封堵。

減震平衡部402可以設(shè)有變徑機(jī)構(gòu)；控制裝置205連接變徑機(jī)構(gòu)；控制裝置205能夠控制變徑機(jī)構(gòu)改變第一流道的內(nèi)徑大小。其中，控制裝置205可以控制向變徑機(jī)構(gòu)輸入的電流大小、或電壓大小、抑或磁場的大小，從而控制變徑機(jī)構(gòu)的大小，當(dāng)然，控制裝置也可以通過傳輸信息指令來控制變徑機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑大小。考慮到變徑機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變徑的方式無論從結(jié)構(gòu)抑或結(jié)構(gòu)結(jié)合軟件的形式均存在多種，本實(shí)施方式在此不作任何限制。

具體的，變徑機(jī)構(gòu)可以為設(shè)置于第一流道的壁上的變徑電磁閥404。供電電纜107和信號傳輸電纜206連接電磁變徑閥404。

其中，變徑電磁閥404包括多個(gè)沿圓周排布的電磁變徑閥塊4041，比如電磁變徑閥塊4041可為2-10塊。相鄰兩個(gè)電磁變徑閥塊之間設(shè)有壓簧405?？刂蒲b置205通過控制相鄰兩個(gè)電磁變徑閥塊4041遠(yuǎn)離或靠近，從而改變多個(gè)電磁變徑閥塊4041所圍成圓周的大小。

具體的，相鄰兩個(gè)電磁變徑閥塊4041可以通過電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行吸引或排斥，相應(yīng)的，控制裝置205可以控制向電磁變徑閥塊4041輸入的電流大小，從而控制各個(gè)電磁變徑閥塊4041所產(chǎn)生磁場的大小。

在本實(shí)施方式中，電磁變徑閥404的結(jié)構(gòu)如圖9A、圖9B所示，電磁變徑閥404包括壓簧405和電磁變徑閥塊4041。圖9A是電磁變徑閥404初始狀態(tài)(也可以理解為未縮徑狀態(tài)，在此狀態(tài)下電磁變徑閥404可以未通電，即，控制裝置205將電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)與電磁變徑閥404之間截?cái)?，電磁變徑閥塊4041在壓簧405的作用力下處于張開狀態(tài)，此時(shí)，電磁變徑閥快4041組成一個(gè)圓孔的過流孔，此過流孔可以與減震平衡部402的內(nèi)通孔直徑一致或相同。

具體地如圖10A至圖11B，第一流道的壁上設(shè)有容納變徑電磁閥404的圓周凹槽；變徑電磁閥404未變徑時(shí)第一流道的內(nèi)徑沿長度方向不變。在本實(shí)施方式中，變徑電磁閥404的數(shù)量可以為多個(gè)(兩個(gè)及以上)。多個(gè)變徑電磁閥404沿外管的延伸方向排布。其中，圓周凹槽的數(shù)量與變徑電磁閥404的數(shù)量相同且一一對應(yīng)。相鄰兩個(gè)變徑電磁閥404之間可以間隔一定的距離，從而起到較佳地減震效果。

在本實(shí)施方式中，圖9B是電磁變徑閥404啟動(dòng)后的狀態(tài)，電磁變徑閥塊4041圍構(gòu)成一個(gè)圓形閉合通道，閉合通道直徑小于減震平衡部402的第一流道內(nèi)徑。由于第一流道的內(nèi)徑變小，因此，減震平衡部402的上端面積增大，為此鉆井液作用在減震平衡部402產(chǎn)生一個(gè)更大的向下作用力。

在本實(shí)施方式中，圖10A及圖10B所示是減震平衡部402的電磁變徑閥404未啟動(dòng)受力圖。如圖10A所示，減震平衡部402上端面受鉆具內(nèi)壓力為Pp，上端面面積為Auo，變徑臺(tái)階面受環(huán)空壓力Pa，變徑臺(tái)階面面積為Ado。

圖10B是減震平衡部402受力情況，受向下的作用力Fo，向上作用力Fa，為實(shí)現(xiàn)精確控制，一并考慮軸向減震裝置4內(nèi)的鉆井液對減震平衡部402下端面的作用力WOB。從而，這些力之間關(guān)系如下：

此時(shí)，減震平衡部402所受合力向上，因此，如圖12A所示，減震平衡部402處于上死點(diǎn)位置(在上死點(diǎn)位置外管的內(nèi)壁設(shè)有起限位作用的變徑處)。

圖11A及圖11B所示是減震平衡部電磁變徑閥啟動(dòng)后受力圖。圖11A所示，減震平衡部402上端面受鉆具內(nèi)壓力為Pp，上端面面積為Aso，變徑臺(tái)階面受環(huán)空壓力Pa，下端面面積為Ado。

對比圖10A和圖11A，減震平衡部402上端面由于電磁變徑閥404啟動(dòng)而面積變大。圖11B是減震平衡部402受力情況，受上下的作用Fs，向上作用力Fa，一并考慮軸向減震裝置4內(nèi)的鉆井液對減震平衡部402下端面的作用力WOB。這些力之間關(guān)系如下：

此時(shí)，減震平衡部402所受合力向下，因此，如圖12B所示，減震平衡部402處于下死點(diǎn)位置。通常情況下，此時(shí)減震平衡部402向下的合力大于向上的合力20-40KN。

在這種情況下，當(dāng)鉆頭出現(xiàn)跳動(dòng)時(shí)，鉆頭通過下接頭408帶動(dòng)減震平活塞402向上運(yùn)動(dòng)，隨后在液力推力作用下，減震平衡部402再次向下運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)(圖12B)。在液力推動(dòng)下，鉆具、鉆頭的軸向震動(dòng)被這種液力平衡作用大大減輕，從而保護(hù)了鉆具、鉆頭，提高了鉆頭破巖效率，延長了鉆具壽命。

不同的電磁變徑閥404啟動(dòng)后減震平衡部402的上端面不同，因此提供減震強(qiáng)度范圍也不相同，通常情況下，減震執(zhí)行系統(tǒng)中電磁變徑閥404數(shù)量為1-10個(gè)。

振動(dòng)檢測裝置2首先以預(yù)設(shè)的采樣頻率采集鉆具的振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后對振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并以振動(dòng)信號的方式發(fā)出。其中，振動(dòng)信號包括振動(dòng)類型和振動(dòng)強(qiáng)度?？刂蒲b置205能接收振動(dòng)檢測裝置2發(fā)出的振動(dòng)信號，并將振動(dòng)信號進(jìn)行分析和對比?？刂蒲b置205首先判定該振動(dòng)信號為軸向震動(dòng)還是周向震動(dòng)。當(dāng)該振動(dòng)為軸向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該振動(dòng)信號與第一閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第一閥值時(shí)，控制裝置205啟動(dòng)軸向減震裝置4。當(dāng)該振動(dòng)為周向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該振動(dòng)信號與第二閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第二閥值時(shí)，控制裝置205啟動(dòng)周向減震裝置3。當(dāng)該振動(dòng)同時(shí)為軸向震動(dòng)和周向震動(dòng)時(shí)，控制裝置205將該震動(dòng)信號同時(shí)與第一閥值與第二閥值進(jìn)行對比。當(dāng)大于第一閥值和/或第二閥值時(shí)，控制裝置205啟動(dòng)軸向減震裝置4和/或周向減震裝置，從而既對鉆具進(jìn)行的軸向的減震又能對鉆具進(jìn)行周向的減震，避免了因?yàn)檎饎?dòng)而對鉆頭的破壞，提高鉆頭破巖效率，又能有效提高工具壽命。

應(yīng)該理解，以上描述是為了進(jìn)行圖示說明而不是為了進(jìn)行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實(shí)施方式和許多應(yīng)用對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導(dǎo)的范圍不應(yīng)該參照上述描述來確定，而是應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所擁有的等價(jià)物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的公開都通過參考結(jié)合在本文中。在前述權(quán)利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內(nèi)容，也不應(yīng)該認(rèn)為發(fā)明人沒有將該主題考慮為所公開的發(fā)明主題的一部分。