20世纪30年代，有学者申请了用于钻井过程中的减振器专利，其结构均具有单向和机械式的特点。70年代，液压减振器和双作用减振器相继出现。90年代，随着欠平衡钻井技术的兴起，又出现了气体减振器。

减振器包括如下6种类型。

液压减振器的减振作用，主要是通过改变油腔内可压缩硅油的体积来实现。钻井作业中钻头和钻具受到冲击和振动时，其作用力使工具以极快的速度向上运动，此时油腔内的液压油不仅受到压缩，而且一部分将以极高的流速经阻尼孔流入缸套腔内，从而起到吸能及缓冲的作用。钻头上的冲击和振动负荷减小或消失时，减振器以下钻具在重力作用下向下运动。油缸腔恢复到原来的长度，缸套腔内的液压油经阻尼孔又重新流回到油腔。

图1　液压单向减振器

利用工作腔内可压缩液体在压力作用下产生弹性变形来吸收或释放钻头和钻柱的振动能量。流体弹簧在压缩或伸长过程中，芯轴相对外筒作轴向移动。因此，纵向减振机构能吸收或减缓钻具的纵向振动和冲击能量。活塞换向机构是由花键外筒通过花键与活塞连接，活塞内孔通过螺旋副与芯轴连接，这样一组机构就会使扭转振动及冲击载荷转换为工作腔的纵向分力，从而保持较恒定的扭矩。

配合牙轮钻头或研磨性取心钻头钻进时起纵向减振作用的工具。钻井过程中，钻头和钻柱受到冲击和振动，使轴向负荷发生变化，该负荷使减振器内的碟簧发生弹性变形，从而吸收钻柱或钻头的冲击和振动能量。当钻头上的冲击和振动负荷减少或消失，随着碟簧组的复原，减振器开始恢复到原来的长度。

图2　机械减振器

连接于钻头和钻铤之间，钻压通过芯轴和芯轴接头压缩碟簧和硅油传递给外筒再加在钻头上；反之，钻头产生的跳钻和振动迫使碟簧和硅油压缩吸收能量，达到减振的目的。采用钢质的碟簧作为弹性元件其寿命较长，而且在装配工具时，刚度可根据用户需要进行调整；同时采用硅油作为弹性元件，可中和碟簧过大的刚度，使工具在低钻压和高钻压下工作都能产生良好的减振效果。

由于钻头的跳钻，芯轴带动活塞及承载帽上行，压缩气室内的气体，跳钻引起的振动被气体所吸收，使跳钻得以缓解或消除。通过充气嘴可以测得气缸压力或注入气体。充气嘴可自动密封，确保密封的可靠性。

钻压直接传导到气缸内具有一定预压力的气柱上，气体受压后体积将产生变化。当跳钻发生时，压力波动被气体体积的变化所吸收，从而减轻跳钻造成的振动。双缸气体减振器的两个气缸呈上下布置，装到芯轴顶端上，上部为低压缸，下部为高压缸。每个气缸有独立的充气嘴，可分别注入不同压力的气体。

在钻井过程中，钻头破岩以及钻柱的弹性伸缩使得井下钻柱产生纵向、横向和扭转方向的冲击和振动，尤其是在钻硬地层或者软硬夹层时更为剧烈，严重时会导致钻头瞬时脱离井底，即所谓“跳钻”。跳钻现象会使钻头的轴承和牙齿在冲击力作用下过早损坏，降低钻头进尺和使用寿命。减振器的作用就是利用减振元件来吸收钻进过程中产生的部分振动载荷，来减缓跳钻现象，以提高钻头和钻具的使用寿命，达到减少事故和提高钻井速度的目的。根据现场使用结果来看，在一般井段使用减振器后，钻头进尺可提高25%～30%；在严重跳钻层段，进尺可提高40%～50%。