驅(qū)動(dòng)下，擺錘7不斷往復(fù)擺動(dòng)對(duì)鉆頭實(shí)施周向沖擊。
[0062]由上所述，本實(shí)用新型復(fù)合沖擊鉆井工具，結(jié)合軸向沖擊鉆具和扭轉(zhuǎn)沖擊鉆具的特點(diǎn)，提出了一種高效復(fù)合的立體破巖方式，即在PDC鉆頭上端接一個(gè)鉆井工具，同時(shí)產(chǎn)生高頻的軸向和周向沖擊載荷，這種破巖方式的主體是通過PDC鉆頭切削巖石，而PDC鉆頭上端的鉆井工具中，通過上噴嘴、上腔體、下腔體和下噴嘴產(chǎn)生的高頻軸向沖擊載荷作用在巖石上，使得巖石產(chǎn)生裂縫甚至直接破碎，這樣就能使得PDC鉆頭更容易切入巖石內(nèi)部，增加單次切入深度，從而提高破巖效率，同時(shí)，通過擺錘不斷往復(fù)擺動(dòng)產(chǎn)生高頻的周向沖擊載荷，防止PDC鉆頭在切入株度$父株時(shí)廣生粘滑現(xiàn)象。這樣就能形成立體破巖，能大大提尚鉆井的機(jī)械鉆速，這種破巖方式能解決硬質(zhì)地層的機(jī)械鉆速低的問題，從而大大降低鉆井成本。
[0063]本實(shí)用新型的復(fù)合沖擊鉆井工具，能消除了鉆頭的“粘滑”效應(yīng)，能產(chǎn)生高頻低幅的軸向沖擊載荷，且產(chǎn)生軸向沖擊的結(jié)構(gòu)較為簡單，活動(dòng)件較少；這種高頻低幅的載荷能提高鉆具的延伸能力；該鉆井工具可以通過改變噴嘴的尺寸來改變軸向沖擊載荷的頻率和沖擊功。該鉆井工具能提高硬質(zhì)地層的破巖效率，降低硬質(zhì)地層的鉆井成本，提高鉆井工具的穩(wěn)定性，延長使用壽命。
[0064]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:該鉆井工具包括固定連接的上短節(jié)和中部外殼體，該中部外殼體底部掛設(shè)有鉆頭座； 所述上短節(jié)設(shè)有中心孔，該中心孔內(nèi)側(cè)下端設(shè)有一圓筒形分流器，分流器側(cè)壁設(shè)有分流通道；所述分流器下端依次固定連接有上噴嘴、上腔體和下腔體，所述鉆頭座上部固定套設(shè)有下噴嘴，下噴嘴滑動(dòng)地設(shè)置在下腔體內(nèi)； 在中部外殼體內(nèi)側(cè)且位于上短節(jié)下方由上向下順序設(shè)有軸向和周向均固定的套筒、端蓋和沖擊筒，套筒的頂部頂靠在上短節(jié)底部，沖擊筒底部頂靠在中部外殼體內(nèi)側(cè)的一臺(tái)階部；所述端蓋上設(shè)有中心孔，分流器和上噴嘴穿設(shè)于該中心孔中并與該中心孔孔壁具有第一間隙，在端蓋上方與上短節(jié)底部之間的套筒內(nèi)側(cè)形成有與分流通道導(dǎo)通的環(huán)形空間；在端蓋下方且位于上噴嘴、上腔體和下腔體的外側(cè)套設(shè)有一篩管，篩管底端抵靠在下腔體外側(cè)的一臺(tái)階部，所述篩管內(nèi)壁與上噴嘴、上腔體和下腔體的外壁之間具有第二間隙，所述第二間隙與第一間隙連通；在篩管外側(cè)同軸設(shè)有換向筒，換向筒由篩管下部外側(cè)一臺(tái)階部軸向定位，換向筒外側(cè)同軸設(shè)有圓筒形擺錘，圓筒形擺錘由沖擊筒下部內(nèi)側(cè)軸向定位； 所述沖擊筒底部構(gòu)成與鉆頭座連接的底座，所述沖擊筒內(nèi)壁上呈十字交叉地對(duì)稱設(shè)有一對(duì)軸向延伸并接近底座的第一扇形槽和一對(duì)軸向延伸至底座的第二扇形槽，所述第一扇形槽的扇形角度大于第二扇形槽的扇形角度；位于第一扇形槽與第二扇形槽之間的沖擊筒外壁上分別設(shè)有一導(dǎo)流槽，四個(gè)導(dǎo)流槽軸向向下延伸接近沖擊體底部，各導(dǎo)流槽中設(shè)有貫通沖擊筒筒壁的導(dǎo)流孔；四個(gè)導(dǎo)流槽中其中一對(duì)對(duì)稱分布的導(dǎo)流槽為第一導(dǎo)流槽，另一對(duì)對(duì)稱分布的導(dǎo)流槽為第二導(dǎo)流槽；所述沖擊筒的底座上設(shè)有與鉆頭座連接的多邊形通孔，該多邊形通孔的各側(cè)壁分別設(shè)有與底座上表面連通的第一射流孔；所述鉆頭座的外壁上分別設(shè)有與第一射流孔導(dǎo)通的第二射流孔；所述端蓋的側(cè)壁上周向設(shè)有四個(gè)與所述導(dǎo)流槽對(duì)應(yīng)的連通槽，所述套筒底部周向也設(shè)有四個(gè)與連通槽相對(duì)的缺槽；由此，順序由環(huán)形空間、缺槽、連通槽、導(dǎo)流槽和導(dǎo)流孔構(gòu)成一路高壓液體進(jìn)入流道；順序由環(huán)形空間、第一間隙、第二間隙以及篩管上的篩孔構(gòu)成另一路高壓液體進(jìn)入流道； 所述圓筒形擺錘的外筒壁對(duì)稱設(shè)有一對(duì)軸向設(shè)置的第一扇形凸柱，緊鄰第一扇形凸柱兩側(cè)的筒壁上分別設(shè)有第一配流孔和第二配流孔；擺錘內(nèi)筒壁對(duì)稱設(shè)有一對(duì)軸向設(shè)置的第二扇形凸柱，緊鄰第二扇形凸柱兩側(cè)的筒壁上分別設(shè)有第三配流孔和第四配流孔；所述第一扇形凸柱與第二扇形凸柱呈十字交叉設(shè)置，且第一扇形凸柱的扇形角度大于第二扇形凸柱的扇形角度；所述第一扇形凸柱擺動(dòng)地設(shè)置在沖擊筒的第一扇形槽內(nèi)； 所述換向筒的外筒壁呈十字交叉式對(duì)稱設(shè)有一對(duì)軸向設(shè)置的第三扇形凸柱和一對(duì)軸向設(shè)置的第四扇形凸柱；在各第三扇形凸柱上且鄰近第三扇形凸柱兩側(cè)分別設(shè)有第一換向孔和第二換向孔；在各第四扇形凸柱的外壁上分別設(shè)有一軸向延伸并接近其底部的第三扇形槽；所述擺錘上的第二扇形凸柱擺動(dòng)地設(shè)置在換向筒的第三扇形槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述圓筒形分流器的頂部周向設(shè)有外凸緣，所述分流通道周向設(shè)有多個(gè)；分流器底部設(shè)有與上噴嘴連接的內(nèi)螺紋。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述上噴嘴為圓柱形，上、下端均設(shè)有外螺紋，中心設(shè)有由上向下口徑漸縮的噴射流道。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述上腔體為頂部開口、底部設(shè)有上凸形底面的圓筒狀結(jié)構(gòu)，該上凸形底面的中心設(shè)有貫通的第一噴口，上腔體的頂部設(shè)有內(nèi)螺紋，底部設(shè)有外螺紋；所述下腔體為上下貫通的圓筒形結(jié)構(gòu)，下腔體的頂部設(shè)有內(nèi)螺紋；所述下噴嘴為底部開口、頂部設(shè)有上凸頂面的圓筒形結(jié)構(gòu)，該上凸形頂面的中心設(shè)有貫通的第二噴口 ；所述下噴嘴內(nèi)壁設(shè)有螺紋并與鉆頭座的上部固定連接，所述第二噴口與鉆頭座上的中心孔同軸設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述鉆頭座上設(shè)有一螺母，該螺母掛設(shè)在中部外殼體底部的一階梯孔上；所述中部外殼體底端與鉆頭座之間設(shè)有周向定位的卡接結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述擺錘上的第一扇形凸柱由擺錘頂部延伸至其底部；第二扇形凸柱由擺錘頂部延伸接近其底部。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述沖擊筒上的各導(dǎo)流孔、擺錘上的各配流孔和換向筒上的各換向孔的設(shè)置高度一致。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖擊鉆井工具，其特征在于:所述沖擊筒上的第一扇形槽的扇形角度為80° ;擺錘上的第一扇形凸柱的扇形角度為40°，第二扇形凸柱的扇形角度為15° ;所述換向筒上第三扇形凸柱的扇形角度為60°，第四扇形凸柱上的第三扇形槽的扇形角度為30°。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種復(fù)合沖擊鉆井工具，該鉆井工具包括固定連接的上短節(jié)和中部外殼體，該中部外殼體底部掛設(shè)有鉆頭座；上短節(jié)內(nèi)側(cè)下端設(shè)有一分流器，分流器側(cè)壁設(shè)有分流通道；分流器下端依次固定連接有上噴嘴、上腔體和下腔體，鉆頭座上部固定套設(shè)有下噴嘴，下噴嘴滑動(dòng)地設(shè)置在下腔體內(nèi)；在中部外殼體內(nèi)側(cè)且位于上短節(jié)下方由上向下順序設(shè)有軸向和周向均固定的套筒、端蓋和沖擊筒，沖擊筒內(nèi)部同軸設(shè)有擺錘和換向筒；該鉆井工具通過上噴嘴、上腔體、下腔體和下噴嘴產(chǎn)生的高頻軸向沖擊載荷作用在巖石上，使鉆頭容易切入巖石內(nèi)部，提高破巖效率，同時(shí)通過擺錘不斷往復(fù)擺動(dòng)產(chǎn)生高頻的周向沖擊載荷，防止鉆頭在切入深度較深時(shí)產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象。
【IPC分類】E21B6-00
【公開號(hào)】CN204457422
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420802611
【發(fā)明人】查春青, 柳貢慧, 李玉梅, 席巖, 何淼, 郭雪利
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(北京), 北京信息科技大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日