鑽具減震工具及其鑽井管柱的製作方法

2023-09-21 03:49:35

本發明涉及石油生產現場鑽井領域，特別是保護鑽具提高鑽頭破巖效率的鑽具減震工具及其鑽井管柱。

背景技術：

在石油、天然氣和地質鑽井過程中經常會鑽遇一些硬巖層、礫石巖層和軟硬交錯地層。井底不平、鑽頭牙齒間歇壓入巖石及巖石間歇破碎、鑽柱繞井眼中心的渦動等情況都會使鑽柱發生周向震動、橫向震動和軸向震動。當鑽頭的縱向震動頻率與鑽具縱向震動的固有頻率相匹配時，就會產生跳鑽現象即共振現象。鑽柱共振將引起工程事故，使鑽柱過早失效，甚至最終導致油井報廢。有關文獻報告每年因井下鑽具震動導致的事故損失達3億美元。鑽柱的震動問題是造成井下工具和其他底部鑽具損害並導致各種井下事故發生的主要原因之一，嚴重地影響鑽具壽命，導致鑽頭提前失效，嚴重影響鑽頭壽命和鑽井效率。

鑽井減震工具是用來減輕鑽具震動，消除或減輕鑽井事故，提高鑽井效率的一種工具。常用的軸向減震工具有機械碟簧式減震工具，液壓式減震工具。將減震工具安裝在鑽具中，鑽遇複雜地層導致的鑽頭鑽具震動時，軸向減震工具能有效地降低鑽具、鑽頭震動，避免鑽具提前失效，提高鑽頭破巖效率。

傳統鑽井軸向減震工具的剛度為出廠時已設定，針對不同的鑽具震動頻率和幅值不能做出針對性的調整，因此傳統軸向減震工具使用效果參差不齊。

技術實現要素：

鑑於現有技術的不足，本發明的目的是提供一種鑽具減震工具及其鑽井管柱，能根據井下震動情況實時減輕鑽具震動，提高鑽頭破巖效率，保護鑽具。

本發明採用以下方案解決上述問題：

一種鑽具減震工具，包括：

減震執行機構，其包括：外管、位於所述外管內的減震平衡活塞；所述減震平衡活塞設有沿所述外管延伸方向將其貫穿的第一流道；所述減震平衡活塞的外壁上設有變徑臺階；所述外管的壁上設有壓力傳導孔；所述壓力傳導孔能將所述鑽具減震工具外的外壓力傳導至所述變徑臺階；所述減震平衡活塞在所述外管內受到鑽井液作用於其端面上且與所述外壓力方向相反的內壓力；所述減震平衡活塞在所述外壓力及所述內壓力的作用下能沿所述外管的延伸方向移動；

與所述減震執行機構連接的控制機構，其能夠根據鑽具的震動信息按照預定規則控制所述減震平衡活塞的移動。

作為一種優選的實施方式，所述控制機構包括連接所述外管一端的外殼體、以及設置於所述外殼體上的檢測裝置及處理裝置；所述檢測裝置與所述處理裝置相連接；所述處理裝置連接所述減震平衡活塞；

所述外殼體沿所述外管延伸方向將其貫穿的第二流道；所述檢測裝置能夠檢測鑽具的震動信息；所述處理裝置能夠根據鑽具的震動信息按照預定規則控制所述減震平衡活塞的移動。

作為一種優選的實施方式，所述外殼體的壁上設有第一容納凹槽、及第二容納凹槽；所述檢測裝置包括位於第一容納凹槽的震動測量傳感器、及蓋合在所述第一容納凹槽上的傳感器密封壓蓋；所述處理裝置包括位於所述第二容納凹槽的減震處理器、及蓋合在所述第二容納凹槽上的處理器密封壓蓋；所述震動測量傳感器通過數據傳輸線連接所述減震處理器。

作為一種優選的實施方式，所述控制機構在所述震動信息超過預定值時控制所述減震平衡活塞移動；所述控制機構在所述震動信息小於預定值時停止所述減震平衡活塞移動。

作為一種優選的實施方式，在所述震動信息超過預定值時，所述控制機構根據所述震動信息的強度控制所述減震平衡活塞移動。

作為一種優選的實施方式，所述控制機構通過改變所述第一流道的內徑大小控制所述減震平衡活塞的移動。

作為一種優選的實施方式，所述減震平衡活塞設有變徑機構；所述控制機構連接所述變徑機構；所述控制機構能夠控制所述變徑機構改變所述第一流道的內徑大小。

作為一種優選的實施方式，所述變徑機構為設置於所述第一流道的壁上的變徑電磁閥；所述變徑電磁閥包括多個沿圓周排布的電磁變徑閥塊；相鄰兩個所述電磁變徑閥塊之間設有壓簧；所述控制機構通過控制相鄰兩個所述電磁變徑閥塊遠離或靠近，從而改變多個所述電磁變徑閥塊所圍成圓周的大小。

作為一種優選的實施方式，所述變徑電磁閥的數量為多個；多個所述變徑電磁閥沿所述外管的延伸方向排布。

作為一種優選的實施方式，所述第一流道的壁上設有容納所述變徑電磁閥的圓周凹槽；所述變徑電磁閥未變徑時所述第一流道的內徑沿長度方向不變。

作為一種優選的實施方式，所述減震平衡活塞的上端面面積大於其下端面面積；所述減震平衡活塞的外壁沿由上至下方向經所述變徑臺階外徑縮小。

作為一種優選的實施方式，所述減震平衡活塞與所述第一流道的壁花鍵配合。

作為一種優選的實施方式，所述壓力傳導孔設置有過濾器，以對流入的液體進行過濾。

作為一種優選的實施方式，所述減震平衡活塞的下端伸出所述外管並連接有下接頭。

作為一種優選的實施方式，還包括與所述減震執行機構及所述控制機構通過供電電纜連接的電力供應機構，其能為所述減震執行機構及所述控制機構供電。

作為一種優選的實施方式，所述第一容納凹槽、及第二容納凹槽的底部分別設有通入所述第二流道的穿線孔；所述供電電纜通過所述穿線孔連接所述震動測量傳感器、及所述減震處理器。

作為一種優選的實施方式，所述電力供應機構包括上管體、固定設置於所述上管體內的電池單元；所述電池單元通過所述供電電纜連接所述減震執行機構及所述控制機構。

作為一種優選的實施方式，所述電池單元包括電池殼、以及位於所述電池殼內的電池；所述電池單元與所述上管體的內壁之間設有供鑽井液通過的過流環空；所述電池殼具有電池腔以及密封蓋合在電池腔上的電池密封蓋；所述電池殼的下端設有電源出口，所述供電電纜通過所述電源出口將所述電池的電輸送至所述減震執行機構及所述控制機構。

作為一種優選的實施方式，所述電池殼的上端通過上法蘭與所述上管體的內壁間隙配合；所述電池殼的下端通過下法蘭與所述上管體的內壁間隙配合；所述上法蘭及所述下法蘭上分別設有過流通孔。

作為一種優選的實施方式，所述控制機構位於所述震動執行機構與所述電力供應機構之間；所述外殼體的上端與所述上管體的下端螺紋連接；所述外殼體的下端與所述外管的上端螺紋連接。

一種鑽井管柱，包括：鑽杆、如上任一實施方式所述的鑽具減震工具、以及鑽頭。

藉由以上技術方案，本發明中的鑽具減震工具及其鑽井管柱通過減震執行機構執行減震動作，同時，設有控制機構根據鑽具的震動信息按照預定規則控制減震執行機構的減震平衡活塞的移動，從而，本發明中的鑽具減震工具及其鑽井管柱能夠根據井下震動情況實時減輕鑽具震動，提高鑽頭破巖效率，保護鑽具。

參照後文的說明和附圖，詳細公開了本發明的特定實施方式，指明了本發明的原理可以被採用的方式。應該理解，本發明的實施方式在範圍上並不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的範圍內，本發明的實施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種實施方式描述和/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特徵。

應該強調，術語「包括/包含」在本文使用時指特徵、整件、步驟或組件的存在，但並不排除一個或更多個其它特徵、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一個實施方式提供的鑽具減震工具的結構示意圖；

圖2是圖1中減震平衡活塞與外管的配合示意圖；

圖3A是電磁變徑閥未縮徑狀態結構示意圖；

圖3B是電磁變徑閥縮徑狀態結構示意圖；

圖4A是電磁變徑閥未縮徑狀態下減震平衡活塞所受壓強示意圖；

圖4B是圖4A中減震平衡活塞的受力示意圖；

圖5A是電磁變徑閥縮徑狀態下減震平衡活塞所受壓強示意圖；

圖5B是圖5A中減震平衡活塞的受力示意圖；

圖6A是電磁變徑閥未縮徑狀態下減震執行機構工作狀態示意圖；

圖6B是電磁變徑閥縮徑狀態下減震執行機構工作狀態示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當元件被稱為「設置於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，為本發明一個實施方式提供的一種鑽具減震工具的結構示意圖，如圖1所示，該鑽具減震工具包括：減震執行機構，其包括：外管301、位於所述外管301內的減震平衡活塞302；所述減震平衡活塞302設有沿所述外管301延伸方向將其貫穿的第一流道；所述減震平衡活塞302的外壁上設有變徑臺階；所述外管301的壁上設有壓力傳導孔306；所述壓力傳導孔306能將所述鑽具減震工具外的外壓力傳導至所述變徑臺階；所述減震平衡活塞302在所述外管301內受到鑽井液作用於其端面上且與所述外壓力方向相反的內壓力；所述減震平衡活塞302在所述外壓力及所述內壓力的作用下能沿所述外管301的延伸方向移動；與所述減震執行機構連接的控制機構，其能夠根據鑽具的震動信息按照預定規則控制所述減震平衡活塞302的移動。

在本實施方式中，所述控制機構可以包括連接所述外管301一端的外殼體201、以及設置於所述外殼體201上的檢測裝置及處理裝置；所述檢測裝置與所述處理裝置相連接；所述處理裝置連接所述減震平衡活塞302。

其中，所述外殼體201沿所述外管301延伸方向將其貫穿的第二流道。如圖1所示，第二流道與外管301內相通，鑽井液經第二流道流入外管301內。所述檢測裝置能夠檢測鑽具的震動信息。所述處理裝置能夠根據鑽具的震動信息按照預定規則控制所述減震平衡活塞的移動。

如圖1所示，所述外殼體201的壁上設有第一容納凹槽、及第二容納凹槽。所述檢測裝置包括位於第一容納凹槽的震動測量傳感器202、及蓋合在所述第一容納凹槽上的傳感器密封壓蓋203。所述處理裝置包括位於所述第二容納凹槽的減震處理器205、及蓋合在所述第二容納凹槽上的處理器密封壓蓋204；所述震動測量傳感器202通過數據傳輸線206連接所述減震處理器。

在本實施方式中，震動測量傳感器202可以實時監測、處理、分析井下鑽具震動，依據程序設定在需要的情況下，將信號傳遞到減震處理器。

其中，外殼體201整體呈圓柱狀。外殼體201的上端及下端開設有接頭螺紋，其中，上端的螺紋可以與下述的電力供應機構的上管體101相連，下端的螺紋與減震執行系統的外管301相連。

震動測量傳感器202可以通過螺紋安裝在外殼體201上，傳感器密封壓蓋203將震動測量傳感器202密封在第一容納凹槽內。

減震處理器205安裝在外殼體201上，減震處理器密封壓蓋204將減震處理器205密封。減震處理器205為硬體結構、或者硬體結構上加載有軟體程序。具體的，減震處理器205可以為CPU、電路板、PLC、單片機等等。震動測量傳感器202通過數據傳輸線206將測量的數據信號傳輸至減震處理器205。

在本實施方式中，所述控制機構在所述震動信息超過預定值時控制所述減震平衡活塞302移動；所述控制機構在所述震動信息小於預定值時停止所述減震平衡活塞302移動。進一步的，在所述震動信息超過預定值時，所述控制機構根據所述震動信息的強度控制所述減震平衡活塞302移動。具體的，所述控制機構通過改變所述第一流道的內徑大小控制所述減震平衡活塞302的移動。

減震處理器205首先根據程序設定的採樣頻率採集震動測量傳感器數據，然後對震動數據進行處理分析，並與程序中設定的數據進行對比。

在一個具體的實施例中，減震處理器205可以首先對比震動信息強度(震動強度)是否大於設定值，若大於是設定值，則減震處理器205對強度進行分級。

減震處理器205根據震動信息強度等級確定啟動減震執行系統中不同內徑的第一流道，啟動減震結構(減震平衡活塞302)運行，減輕鑽具震動。通常情況下震動信息強度可以分為5-8級震動強度，並且對應5-8級不同的第一流道內徑。

當井下震動數據(震動信息)小於設定值，減震處理器205將執行信號傳遞給減震處理器減震結構停止工作。這既能減震消除井下鑽具軸向震動對鑽具、鑽頭的破壞，提高鑽頭破巖效率，又能有效提高工具壽命。

本實施方式的鑽具減震工具還可以包括與所述減震執行機構及所述控制機構通過供電電纜連接的電力供應機構，其能為所述減震執行機構及所述控制機構供電。在本實施方式中，電力供應機構為鑽具減震工具提供電源，保證鑽具減震工具井下用電。

承接上文描述，所述第一容納凹槽、及第二容納凹槽的底部分別設有通入所述第二流道的穿線孔；所述供電電纜通過所述穿線孔連接所述震動測量傳感器、及所述減震處理器。

電力供應機構可使用電池供電，也可採用渦輪發電機供電。本實施方式中，優選地採用電池供電，從而無需設置過長的供電線纜、便於設置及降低成本。

請繼續參閱圖1，所述電力供應機構可以包括上管體101、固定設置於所述上管體101內的電池單元。其中，上管體101為圓柱形，內有臺階通孔。該臺階通孔與第二流道相通，鑽井液經臺階通孔進入第二流道。

該臺階通孔的上段設有內螺紋，以連接位於鑽具減震工具上方的工具(比如鑽杆)，臺階通孔的下段收縮，同時，上管體101的下端收縮形成外螺紋與外殼體201相連接。

如圖1所示，電池單元固定位於臺階通孔的中間段，該中間段大致為圓柱形空腔。所述電池單元通過所述供電電纜107連接所述減震執行機構及所述控制機構。

具體的，所述電池單元可以包括電池殼103、以及位於所述電池殼103內的電池105。所述電池單元與所述上管體的內壁之間設有供鑽井液通過的過流環空；所述電池殼具有電池腔以及密封蓋合在電池腔上的電池密封蓋102。所述電池殼103的下端設有電源出口106，所述供電電纜107通過所述電源出口106將所述電池105的電輸送至所述減震執行機構及所述控制機構。

進一步的，所述電池殼103的上端通過上法蘭與所述上管體的內壁間隙配合；所述電池殼的下端通過下法蘭與所述上管體的內壁間隙配合；所述上法蘭及所述下法蘭上分別設有過流通孔104。

如圖1所示，上法蘭及下法蘭均為法蘭環，上法蘭及下法蘭對電池殼的上下兩端起到扶正作用。上法蘭及下法蘭上設有過流通孔104，以供鑽井液流過。電池殼103下法蘭端面安放在上管體101內臺階孔上，上法蘭及下法蘭的外徑與上管體101內孔間隙配合。電池105安放在電池殼103內，上部有電池腔密封蓋102密封電池。電源出口106可以設有密封措施，供電電纜107通過下部帶密封的電源出口106將電輸送到控制機構和減震執行系統。

可以看出在本實施方式中，所述控制機構可以位於所述震動執行機構與所述電力供應機構之間。所述外殼體201的上端與所述上管體101的下端螺紋連接；所述外殼體201的下端與所述外管301的上端螺紋連接。供電電纜107通過外殼體201內孔上的供電密封孔(穿線孔)將電分別輸送到震動傳感器202和減震處理器205。

在本實施方式中，減震執行系統通過接收控制機構的信號啟動或停止減震機構工作。減震執行系統包括外管301、減震平衡活塞302、壓力傳導孔306。其中，外管301整體為圓柱形，上部設有螺紋與外殼體201螺紋相連，外管301內部與上管體101相似，同樣設有臺階孔。

減震平衡活塞302為有一內通孔(即第一流道)的T形圓柱體，上部圓柱與外管301內圓孔配合，下部底端設有螺紋與下接頭308相連。如圖2所示，中間段為花鍵段與外管301的下端花鍵相連。所述減震平衡活塞通過與所述第一流道的壁花鍵配合，可以在傳遞扭矩同時又能上下運動。如圖1所示，所述減震平衡活塞302的下端伸出所述外管301並連接有下接頭308。該下接頭308可以連接位於鑽具減震工具下方的工具，在減震平衡活塞302移動過程中，外管301及其上部的工具與下接頭308及下方的工具的距離也會發生相對變化。

減震平衡活塞302上端圓柱外圓設有密封組合303(比如密封圈、密封副)，密封組合303用於密封減震平衡活塞302的上部圓柱段與減震執行機構外管301的內壁之間。

在本實施方式中，內壓力與外壓力之一向下，另一向上。為便於實施，所述減震平衡活塞的上端面面積大於其下端面面積，從而使得內壓力的方向向下。進一步的，所述減震平衡活塞的外壁沿由上至下方向經所述變徑臺階外徑縮小。壓力傳導孔306所通入的鑽井液(位於鑽具減震工具與井壁之間)作用於變徑臺階上。

壓力傳導孔306設於外管301下部，其上可以設置有過濾器307。通常，過濾器307可以設置於壓力傳導孔306的內部。在本實施方式中，壓力傳導孔306用於傳遞環空鑽井液壓力，過濾器307對流入的液體進行過濾，從而避免巖屑將減震執行機構壓力傳導孔306封堵。

所述減震平衡活塞設有變徑機構；所述控制機構連接所述變徑機構；所述控制機構能夠控制所述變徑機構改變所述第一流道的內徑大小。其中，控制機構可以控制向變徑機構輸入的電流大小、或電壓大小、抑或磁場的大小，從而控制變徑機構的大小，當然，控制機構也可以通過傳輸信息指令來控制變徑機構的內徑大小。考慮到變徑機構實現變徑的方式無論從結構抑或結構結合軟體的形式均存在多種，本實施方式在此不作任何限制。

具體的，所述變徑機構可以為設置於所述第一流道的壁上的變徑電磁閥304。供電電纜107和信號傳輸電纜206連接電磁變徑閥304。

其中，所述變徑電磁閥304包括多個沿圓周排布的電磁變徑閥塊3041，比如電磁變徑閥塊3041可為2-10塊。相鄰兩個所述電磁變徑閥塊之間設有壓簧305。所述控制機構通過控制相鄰兩個所述電磁變徑閥塊3041遠離或靠近，從而改變多個所述電磁變徑閥塊3041所圍成圓周的大小。

具體的，相鄰兩個電磁變徑閥塊3041可以通過電磁感應所產生的磁場進行吸引或排斥，相應的，控制機構可以控制向電磁變徑閥塊3041輸入的電流大小，從而控制各個電磁變徑閥塊3041所產生磁場的大小。

在本實施方式中，電磁變徑閥304的結構如圖3A、圖3B所示，電磁變徑閥304包括壓簧305和電磁變徑閥塊3041。圖3A是電磁變徑閥304初始狀態(也可以理解為未縮徑狀態，在此狀態下電磁變徑閥304可以未通電，即，控制機構將電力供應機構與電磁變徑閥304之間截斷)，電磁變徑閥塊3041在壓簧305的作用力下處於張開狀態，此時，電磁變徑閥快3041組成一個圓孔的過流孔，此過流孔可以與減震平衡活塞302的內通孔直徑一致或相同。

具體地如圖4A至圖6B，所述第一流道的壁上設有容納所述變徑電磁閥304的圓周凹槽；所述變徑電磁閥304未變徑時所述第一流道的內徑沿長度方向不變。在本實施方式中，所述變徑電磁閥304的數量可以為多個(兩個及以上)。多個所述變徑電磁閥304沿所述外管的延伸方向排布。其中，圓周凹槽的數量與變徑電磁閥304的數量相同且一一對應。相鄰兩個變徑電磁閥304之間可以間隔一定的距離，從而起到較佳地減震效果。

在本實施方式中，圖3B是電磁變徑閥304啟動後的狀態，電磁變徑閥塊3041圍構成一個圓形閉合通道，閉合通道直徑小於減震平衡活塞302的第一流道內徑。由於第一流道的內徑變小，因此，減震平衡活塞302的上端面積增大，為此鑽井液作用在減震平衡活塞302產生一個更大的向下作用力。

在本實施方式中，圖4A及圖4B所示是減震平衡活塞的電磁變徑閥304未啟動受力圖。如圖4A所示，減震平衡活塞302上端面受鑽具內壓力為Pp，上端面面積為Auo，變徑臺階面受環空壓力Pa，變徑臺階面面積為Ado。

圖4B是減震平衡活塞302受力情況，受向下的作用力Fo，向上作用力Fa，為實現精確控制，一併考慮鑽具減震工具內的鑽井液對減震平衡活塞302下端面的作用力WOB。從而，這些力之間關係如下：

Fo＝Auo×Pp

Fa＝Ado×Pa

WOB+Fa＞Fo

此時，減震平衡活塞302所受合力向上，因此，如圖6A所示，減震平衡活塞302處於上死點位置(在上死點位置外管的內壁設有起限位作用的變徑處)。

圖5A及圖5B所示是減震平衡活塞電磁變徑閥啟動後受力圖。圖5A所示，減震平衡活塞302上端面受鑽具內壓力為Pp，上端面面積為Aso，變徑臺階面受環空壓力Pa，下端面面積為Ado。

對比圖4A和圖5A，減震平衡活塞302上端面由於電磁變徑閥304啟動而面積變大。圖5B是減震平衡活塞302受力情況，受上下的作用Fs，向上作用力Fa，一併考慮鑽具減震工具內的鑽井液對減震平衡活塞302下端面的作用力WOB。這些力之間關係如下：

Fs＝Aus×Pp

Fa＝Ado×Pa

Fs＞WOB+Fa

此時，減震平衡活塞302所受合力向下，因此，如圖6B所示，減震平衡活塞302處於下死點位置。通常情況下，此時減震平衡活塞302向下的合力大於向上的合力20-30KN。

在這種情況下，當鑽頭出現跳動時，鑽頭通過下接頭308帶動減震平活塞302向上運動，隨後在液力推力作用下，減震平衡活塞302再次向下運動到下死點(圖6B)。在液力推動下，鑽具、鑽頭的軸向震動被這種液力平衡作用大大減輕，從而保護了鑽具、鑽頭，提高了鑽頭破巖效率，延長了鑽具壽命。

不同的電磁變徑閥304啟動後減震平衡活塞302的上端面不同，因此提供減震強度範圍也不相同，通常情況下，減震執行系統中電磁變徑閥304數量為1-10個。

綜上所述，本實施方式提供了一種適用於減小鑽具軸向震動的減震工具，該減震工具能對井下軸向振動進行實時數據採集、分析處理和控制，是一種可以在井下進行閉環控制的軸向減震工具。

該鑽具減震工具依靠震動測量傳感器實時測量井下軸向振動，減震處理器根據設定程序按照預定頻率採集分析軸向振動數據，當軸向振動超過設定值時，按照振動強度大小啟動減震執行系統中不同的電磁變徑閥，使減震執行機構處於減震工作狀態。減震執行機構依靠液力平衡大大減輕鑽具、鑽頭振動，提高鑽頭鑽具壽命，提高鑽頭破巖效率。

另外，本實施方式提供的減震工具再當軸向振動不超過設定值時，不啟動電磁變徑閥。從而，本實施方式的鑽具減震工具既能實時啟動減震執行機構，提高鑽頭效率，也能在井下振動不影響鑽井作業的情況下不工作，以延長軸向減震工具壽命。

本發明另一個實施方式還提供一種鑽井管柱，包括：鑽杆、如上任一實施方式所述的鑽具減震工具、以及鑽頭。

本文引用的任何數字值都包括從下限值到上限值之間以一個單位遞增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之間存在至少兩個單位的間隔即可。舉例來說，如果闡述了一個部件的數量或過程變量(例如溫度、壓力、時間等)的值是從1到90，優選從20到80，更優選從30到70，則目的是為了說明該說明書中也明確地列舉了諸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。對於小於1的值，適當地認為一個單位是0.0001、0.001、0.01、0.1。這些僅僅是想要明確表達的示例，可以認為在最低值和最高值之間列舉的數值的所有可能組合都是以類似方式在該說明書明確地闡述了的。

除非另有說明，所有範圍都包括端點以及端點之間的所有數字。與範圍一起使用的「大約」或「近似」適合於該範圍的兩個端點。因而，「大約20到30」旨在覆蓋「大約20到大約30」，至少包括指明的端點。

披露的所有文章和參考資料，包括專利申請和出版物，出於各種目的通過援引結合於此。描述組合的術語「基本由…構成」應該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實質上沒有影響該組合的基本新穎特徵的其他元件、成分、部件或步驟。使用術語「包含」或「包括」來描述這裡的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構成的實施方式。這裡通過使用術語「可以」，旨在說明「可以」包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個元件、成分、部件或步驟能夠由單個集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的公開「一」或「一個」並不說為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

應該理解，以上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導的範圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照所附權利要求以及這些權利要求所擁有的等價物的全部範圍來確定。出於全面之目的，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合在本文中。在前述權利要求中省略這裡公開的主題的任何方面並不是為了放棄該主體內容，也不應該認為發明人沒有將該主題考慮為所公開的發明主題的一部分。