本文公開了一種用于軸向振動鉆頭的井下振蕩工具和方法。在一些實(shí)施方案中，可能提供模塊化致動組件，其可容易地在外殼與軸之間進(jìn)行互換，以相對于所述外殼軸向振動所述軸。模塊化致動組件可能例如是機(jī)械、液壓、電氣或壓電的，并且可能特征在于不同的振蕩頻率。在一些實(shí)施方案中，可以在所述外殼與所述軸之間提供壓電元件。

1.一種用于軸向振動鉆頭的井下振蕩工具，其包括：管狀外殼；軸，其部分設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且延伸超過所述外殼的底端，所述軸可旋轉(zhuǎn)地且軸向地相對于所述外殼移動；以及模塊化致動器組件，其可互換地?cái)y載在所述外殼內(nèi)并且被設(shè)置，以隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)而相對于所述外殼軸向振蕩所述軸，其中所述井下振蕩工具進(jìn)一步包括：環(huán)形肩部，其圍繞所述外殼的內(nèi)圓周形成；法蘭，其圍繞所述軸的外圓周形成，所述法蘭定位在所述外殼內(nèi)；以及彈簧，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)以便將所述法蘭偏置朝向所述肩部；其中所述模塊化致動器組件可互換地?cái)y載在所述肩部與所述法蘭之間并且被設(shè)置，以隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)而相對于所述肩部抵靠所述彈簧軸向振蕩所述法蘭。2.如權(quán)利要求1所述的井下振蕩工具，其中：所述模塊化致動器組件包括貫穿形成的軸向孔；并且所述軸穿過所述孔。3.如權(quán)利要求1所述的井下振蕩工具，其中：所述模塊化致動器組件的至少一部分通過由至少夏德接頭、花鍵、細(xì)齒和鍵接頭組成的組中的一者相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)地固定。4.如權(quán)利要求1所述的井下振蕩工具，其進(jìn)一步包括：發(fā)電機(jī)，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且被耦接，以便為所述模塊化致動器組件提供動力。5.如權(quán)利要求4所述的井下振蕩工具，其中：所述發(fā)電機(jī)的繞組設(shè)置在所述模塊化致動器組件內(nèi)。6.如權(quán)利要求1所述的井下振蕩工具，其中：所述軸攜載至少一個磁體；并且所述模塊化致動器組件包括至少一個線圈，所述至少一個線圈相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)地固定并且與所述至少一個磁體電感耦接，以便通過所述軸相對于所述外殼的旋轉(zhuǎn)生成電勢。7.如權(quán)利要求1所述的井下振蕩工具，其中：所述模塊化致動器組件是由至少機(jī)械致動器組件、液壓致動器組件和壓電致動器組件組成的組中的一者。8.如權(quán)利要求7所述的井下振蕩工具，其中所述機(jī)械致動器組件包括：第一套筒，其被布置以便相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)地固定并且具有成型端，所述成型端具有由多個縱向谷間隔開的多個縱向峰；第二套筒，其被布置以便相對于所述軸旋轉(zhuǎn)地固定并且具有成型端，所述成型端具有由多個縱向谷間隔開的多個縱向峰，所述第二套筒的所述成型端嚙合所述第一套筒的所述成型端。9.如權(quán)利要求8所述的井下振蕩工具，其中所述機(jī)械致動器包括：由將所述第二套筒旋轉(zhuǎn)地固定至所述軸的至少夏德接頭、花鍵、細(xì)齒和鍵接頭組成的組中的一者。10.如權(quán)利要求7所述的井下振蕩工具，其中：所述軸是中空的并且界定內(nèi)部；所述液壓致動器組件包括或至少部分界定液壓缸、第一流徑和第二流徑，所述液壓缸可操作以相對于所述外殼在所述軸上施加軸向力，所述第一流徑液壓地耦接在所述軸的所述內(nèi)部與所述液壓缸之間，且所述第二流徑液壓地耦接在所述液壓缸與所述外殼的外部之間。11.如權(quán)利要求10所述的井下振蕩工具，其中：所述液壓缸包括圍繞所述軸的外圓周形成并且動態(tài)地密封抵靠所述外殼的內(nèi)壁的活塞。12.如權(quán)利要求10所述的井下振蕩工具，其進(jìn)一步包括：所述液壓缸包括圍繞所述外殼內(nèi)的所述軸設(shè)置的多個離散液壓缸。13.如權(quán)利要求10所述的井下振蕩工具，其進(jìn)一步包括：閥門，其可操作地設(shè)置在所述第一流徑和所述第二流徑的至少一個中，以便控制所述液壓缸中的壓力。14.如權(quán)利要求7所述的井下振蕩工具，其中：所述壓電致動器包括具有至少一個壓電元件的至少一個環(huán)形膨脹構(gòu)件。15.如權(quán)利要求14所述的井下振蕩工具，其中：所述至少一個壓電元件是環(huán)形的，并且特征在于在施加的電場下軸向膨脹。16.如權(quán)利要求14所述的井下振蕩工具，其中：所述至少一個環(huán)形膨脹構(gòu)件包括彎張機(jī)構(gòu)；并且所述至少一個壓電元件可操作地耦接在所述彎張機(jī)構(gòu)內(nèi)。17.一種用于軸向振動井下鉆頭的系統(tǒng)，其包括：管狀外殼；軸，其部分設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且延伸超過所述外殼的底端，所述軸可旋轉(zhuǎn)地且軸向地相對于所述外殼移動；以及多個可互換模塊化致動器組件，每一可互換模塊化致動器組件可互換地固定在所述外殼內(nèi)并且當(dāng)被如此固定時，被設(shè)置以隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)而相對于所述外殼軸向振蕩所述軸，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：環(huán)形肩部，其圍繞所述外殼的內(nèi)圓周形成；法蘭，其圍繞所述軸的外圓周形成，所述法蘭定位在所述外殼內(nèi)；以及彈簧，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)以便將所述法蘭偏置朝向所述肩部；其中所述多個模塊化致動器組件被設(shè)定尺寸，并且被布置成可互換地設(shè)置在所述肩部與所述法蘭之間，以便隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)相對于所述肩部抵靠所述彈簧軸向振蕩所述法蘭。18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中：所述軸攜載磁體；并且所述多個模塊化致動器組件中的至少一個包括與所述磁體磁通信的繞組以形成發(fā)電機(jī)。19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中：所述多個模塊化致動器組件包括由機(jī)械致動器組件、液壓致動器組件和壓電致動器組件組成的組中的一者或多者。20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中：所述多個模塊化致動器組件包括由低頻致動器組件、中頻致動器組件和高頻致動器組件組成的組中的一者或多者。21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)工具，其中：所述機(jī)械致動器組件包括第一套筒、第二套筒和所述第一套筒與所述第二套筒之間的成型界面，所述第一套筒被布置以便相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)地固定，所述第二套筒被布置以便相對于所述軸旋轉(zhuǎn)地固定，且所述成型界面界定由多個縱向谷間隔開的多個縱向峰。22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)工具，其中：所述液壓致動器組件包括或至少部分界定液壓缸和至少一個閥門，所述閥門用于交替地將所述液壓缸流體耦接在所述軸的內(nèi)部與所述外殼的外部之間。23.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)工具，其中：所述壓電致動器組件包括至少一個壓電元件。24.一種用于軸向振動井下鉆頭的方法，其包括：在外殼與軸之間安裝可互換第一模塊化致動器組件；將所述鉆頭連接至所述軸的遠(yuǎn)端；利用所述外殼、所述第一模塊化致動器和所述軸在所述鉆頭上施加軸向力；相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)所述軸；以及隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)，通過所述第一模塊化致動器組件相對于所述外殼以第一頻率軸向振動所述軸，其中所述方法進(jìn)一步包括：將機(jī)械模塊化致動器組件安裝在所述外殼與所述軸之間；將所述機(jī)械模塊化致動器組件的第一套筒旋轉(zhuǎn)地固定至所述外殼；將所述機(jī)械模塊化致動器組件的第二套筒旋轉(zhuǎn)地固定至所述軸；以及隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)，相對于所述第一套筒軸向振蕩所述第二套筒。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括：用第二模塊化致動器組件代替所述第一模塊化致動器組件；以及隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)，通過所述第二模塊化致動器組件相對于所述外殼以第二頻率軸向振動所述軸。26.如權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括：將液壓模塊化致動器組件安裝在所述外殼與所述軸之間；利用來自所述軸的內(nèi)部的鉆井流體對所述液壓模塊化致動器組件的液壓缸加壓，以便軸向移位活塞；通過所述活塞相對于所述外殼將所述軸移位；以及然后將所述液壓缸內(nèi)的加壓流體排放至所述外殼的外部。27.如權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括：將壓電模塊化致動器組件安裝在所述外殼與所述軸之間；以及跨所述壓電模塊化致動器組件的壓電元件選擇性地施加電場，以便沿尺寸膨脹所述壓電元件。28.如權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括：監(jiān)測與鉆井相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；以及當(dāng)所述監(jiān)測的參數(shù)變化時，使用第二模塊化致動器組件代替所述第一模塊化致動器組件，并且隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)，通過所述第二模塊化致動器組件以第一頻率相對于所述外殼軸向振動所述軸。29.如權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括：監(jiān)測與鉆井相關(guān)聯(lián)的參數(shù)；以及當(dāng)所述監(jiān)測的參數(shù)變化時，隨著所述軸相對于所述外殼旋轉(zhuǎn)，通過所述第一模塊化致動器組件以第一頻率相對于所述外殼軸向振動所述軸。