Генератор колебаний с колеблющимся весовым элементом

1. Генератор (1) колебаний, вызывающий аксиальное перемещение скважинного инструмента, например, бурильной колонны, в стволе скважины, причем генератор колебаний содержит:
- корпус (2), выполненный с возможностью размещения в стволе скважины, причем корпус имеет первый открытый конец (6), соединенный со вторым открытым концом (7) по меньшей мере через внутреннюю поверхность (4), при этом корпус выполнен с возможностью направления по меньшей мере части текучей среды (21) для бурения через корпус посредством первого и второго открытых концов;
- приводной узел (10), например, приводной узел, приводимый в действие текучей средой, выполненный с возможностью приведения в движение генератора (1) колебаний, причем приводной узел выполнен с возможностью соединения с первым подвижным элементом (5), расположенным внутри корпуса;
- при этом первый элемент (5) выполнен с возможностью такого перемещения в аксиальном направлении (8) относительно корпуса, которое вызывает аксиальное перемещение расположенного с наружной стороны скважинного инструмента, соединенного с генератором (1) колебаний, когда приводной узел приводит в движение первый элемент,
- второй подвижный элемент (9), установленный внутри корпуса, причем второй элемент (9) выполнен с возможностью соединения с приводным узлом и перемещения, например, вращения, в поперечном направлении (11) относительно первого элемента, причем первый и второй элементы (5, 9) установлены относительно общей центральной оси;
- при этом первый элемент соединен со вторым элементом посредством механических соединительных средств (12), преобразующих поперечное перемещение второго элемента в аксиальное перемещение первого элемента, отличающийся тем, что соединительные средства (12) содержат первый соединительный элемент (12а), расположенный на первой поверхности первого элемента, который выполнен с возможностью зацепления со вторым соединительным элементом (12b), расположенным на второй и противолежащей поверхности второго элемента, и при этом первый соединительный элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль второго соединительного элемента, когда приводной узел приводит в движение второй элемент.
2. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что один соединительный элемент (12а) представляет собой штифт, выступающий наружу из первой или второй поверхности (16) одного из элементов, и другой соединительный элемент (12b) представляет собой паз, например, изогнутый и/или прямой паз, расположенный на первой или второй поверхности (19) другого элемента, причем паз выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения в нем свободного конца штифта.
3. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что второй соединительный элемент (12b) образует по меньшей мере первый направляющий участок (43а) для аксиального перемещения вперед первого соединительного элемента (5), причем первый направляющий участок соединен по меньшей мере со вторым направляющим участком (43b) для аксиального перемещения назад первого соединительного элемента (5), и при этом первый и второй участки образуют направляющий контур (42) для аксиального перемещения первого соединительного элемента.
4. Генератор колебаний по п. 3, отличающийся тем, что первый и второй направляющие участки имеют симметричную форму (43а, 43b), например, синусоидальный паз, или по меньшей мере один из направляющих участков имеет модифицированную форму (43с, 43d), например, имеет заранее заданные амплитуду, наклон и/или длину, которая отличается от его симметричной формы, для ускорения или замедления аксиального перемещения первого соединительного элемента (5).
5. Генератор колебаний по п. 3 или п. 4, отличающийся тем, что один из участков имеет направляющий подучасток (45), который имеет третью форму, отличающуюся от формы остальной части этого участка, предназначенный для третьего аксиального перемещения, например, перемещения хода, первого соединительного элемента (5).
6. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что первый элемент (5) представляет собой цилиндр, и второй элемент (9) представляет собой вал, и при этом цилиндр имеет первую поверхность (16), обращенную к валу, и вал имеет вторую поверхность (19), обращенную к цилиндру, где вал, предпочтительно по меньшей мере частично заходит в полость цилиндра.
7. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что между наружной поверхностью (15) второго элемента и внутренней поверхностью (4) корпуса установлено направляющее средство (29) для ограничения перемещения первого элемента (5) осевым перемещением относительно второго элемента (9).
8. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что на первом открытом конце (6) установлено по меньшей мере первое уплотнительное устройство (24), при этом по меньшей мере один из элементов, например, второй элемент, проходит через уплотнительное устройство и содержит по меньшей мере одно впускное отверстие (22), соединенное с каналом (20) для прохождения текучей среды, который, в свою очередь, соединен по меньшей мере с одним выпускным отверстием (23).
9. Генератор колебаний по п. 8, отличающийся тем, что на втором открытом конце (7) установлено устройство (25) для уравновешивания давления, предназначенное для уравновешивания перепада давлений между текучей средой (21) внутри корпуса и второй текучей средой снаружи корпуса.
10. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности (4) корпуса расположен по меньшей мере один выступ (31), который содержит первую контактную поверхность (31а), предназначенную для контакта со второй поверхностью (31b) на первом элементе (5), когда первый элемент перемещается в аксиальном направлении.
11. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что со вторым элементом (9) с помощью другой группы соединительных средств (12) соединен по меньшей мере другой первый подвижный элемент (5), при этом группа соединительных средств содержит третий соединительный элемент, выполненный с возможностью перемещения вдоль четвертого соединительного элемента, когда приводной узел приводит в движение второй элемент.
12. Генератор колебаний по п. 1, отличающийся тем, что приводной узел (10) выполнен в виде турбины или героторного насоса, причем приводной узел содержит по меньшей мере одну лопатку (32), установленную на валу (33), предназначенную для продвижения через приводной узел по меньшей мере части текучей среды (21) для бурения, и при этом, предпочтительно, впереди приводного узла установлены средства (35) для регулирования расхода текучей среды.
13. Применение генератора (1) колебаний по любому из пп. 1-12 для любого из следующих применений: бурение стволов скважин, например горизонтальных стволов скважин; перемещение единиц оборудования, например обсадных труб или лифтовых труб, в стволе скважины; улавливание предметов в стволе скважины и/или извлечение однополюсных оснований.