[发明专利]扰动破岩钻具及扰动破岩钻井方法

权利要求书

1.一种扰动破岩钻具，其特征在于，包括防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成以及扰动总成，所述防掉总成连接所述马达总成，所述马达总成连接所述万向轴总成，所述万向轴总成连接所述传动轴总成，所述传动轴总成连接所述扰动总成，所述扰动总成下端连接用于钻岩的钻头；

所述传动轴总成包括芯轴、下TC外筒、上齿轮、下齿轮以及传递杆，所述下TC外筒套设于所述芯轴的外侧，所述下TC外筒的下端所处的位置高于所述芯轴下端所处的位置，所述下TC外筒的下端设有齿圈，所述上齿轮设于所述芯轴下端与所述齿圈之间，所述下齿轮设于所述芯轴的下端部，所述上齿轮与所述下齿轮之间通过所述传递杆连接；

所述扰动总成包括外壳、中空传动轴、扰动轴以及固定阀，所述外壳与所述芯轴通过螺纹连接，所述中空传动轴上端通过外齿圈与所述下齿轮连接，所述中空传动轴的下端设置有偏心孔，并且与设置于所述扰动轴上的所述固定阀进行面接触，所述外壳与所述扰动轴通过花键连接，所述外壳的下端面、所述扰动轴和位于所述扰动轴的台阶上的密封盖形成一密封腔，所述密封腔内设置有碟形弹簧。

2.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述中空传动轴的下端与沿轴向运动的偏心孔通过花键连接。

3.如权利要求1或2所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述中空传动轴的下端与偏心孔通过螺纹连接成一整体。

4.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述碟形弹簧由每组1-2个碟簧片，2-4组叠合组成。

5.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述扰动轴的下部设置有与所述钻头连接的螺纹。

6.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述芯轴下部与所述钻头一体成型。

7.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述中空传动轴的下端和所述固定阀上均设有1个偏心孔。

8.如权利要求1所述的扰动破岩钻具，其特征在于：所述中空传动轴的下端和所述固定阀在相同圆半径上均设置有2-4个相互间隔的大小相等的孔。

9.一种如权利要求1所述的扰动破岩钻具的扰动破岩钻井方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在扰动破岩钻具的上端与常规钻具组合通过螺纹连接，其下端和钻头通过螺纹连接；

步骤二：在正常钻进时，钻井液流经马达总成2驱动其转子旋转，通过万向轴总成使传动轴总成内的芯轴相对下TC外筒旋转；迫使设置在芯轴下端与下TC外筒的齿圈之间设置上齿轮在芯轴内旋转；并使通过传递杆连接的下齿轮旋转；

步骤三：旋转的下齿轮驱动中空传动轴上端的外齿圈，使其旋转，中空传动轴下端的偏心孔与设置于扰动轴上的固定阀的偏心孔发生相对运动，使两个偏心孔周期性的交错和完全重叠，其有效流通面积发生周期性的变化，从而在固定阀的上部发生水击现象，形成周期性变化的水击力Ft=Asin(t)；

步骤四：水击力Ft通过芯轴传递给钻头，由钻具组合的重量产生的重力Fg通过外壳、碟形弹簧和芯轴传递给钻头，水击力F(t)和钻具组合的重力Fg共同作用于钻头正下方的岩石，处于高应力状态的深部地层岩石在动静组合的周期性扰动动力作用下，引发诱导致裂或突然岩爆。

10. 如权利要求9所述的扰动破岩钻井方法，其特征在于：所述碟形弹簧由每组1-2个碟簧片，2-4组叠合组成。