[发明专利]一种射流式三维复合冲击器

说明书

本发明公开了一种射流式三维复合冲击器，包括上接头、碟簧、压盖、射流元件、导流块、摆锤、上壳体、下壳体、换向器、内筒、冲锤、喷嘴、喷嘴底座、下接头；摆锤在射流元件调控作用下，产生周期性转动并与下壳体发生接触碰撞产生扭转冲击力，摆锤在转动过程中带动换向器旋转，进而驱动冲锤产生与摆锤转动频率相同周期性上下往复运动，并与下接头发生接触碰撞产生轴向冲击力。本发明提供的射流式三维复合冲击器能够产生频率相同的扭转冲击和轴向冲击力，有利于提高破岩能量、改善破岩环境。

技术领域

本发明涉及油气勘探、地质勘探、地热井开发技术领域，特别涉及一种射流式三维复合冲击器。

背景技术

随着油气勘探开发逐渐向深部、深海和山前构造带拓展，深井、超深井、定向水平井比例越来越高。与此同时，由于岩石在深层、大围压作用下力学参数明显增大、可钻性和研磨性增强，造成在钻进深层、大围压地层时常常遇到机械钻速慢、行程进尺短、钻头消耗量大等瓶颈。

为了解决上述难题，在不增加地面机泵设备条件下，通过在钻头上方设置辅助破岩工具，以求达到合理利用并转化泥浆水力能量来达到增加钻头破岩能量、降低破岩阻力的理念和方式正在逐渐被广泛接受。因此，国内外相关企业和学者都在开展不同类型的辅助破岩工具研发工作。

而以射流元件为核心控制单元的近钻头辅助破岩工具在近几年不断出现，这其中又以射流式液动锤和射流式扭冲工具为代表，但二者在应用过程中也反映出一些不足和缺陷，比如：射流式液动锤主要是依靠冲锤上下往复运动产生单一轴向冲击力，没有扭转冲击功能，从而常常出现在提高破岩能量的同时无法有效改善破岩环境，导致钻头提前失效、降低行程进尺的情况；而射流式扭冲工具则正好相反，其主要是依靠摆锤来回转动产生单一扭转冲击力，没有轴向冲击功能，这就造成在改善钻头破岩环境同时无法大幅提高破岩能量，导致提速效果不明显的情况。

因此，迫切需要研发一种能够同时产生扭转冲击力和轴向冲击力的新型射流式辅助破岩工具，以满足深井、超深井钻井施工中提速降本的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种射流式三维复合冲击器，能够产生频率相同的扭转冲击和轴向冲击力，从而使钻头实现三维复合冲击作用下的立体式破岩效果，提高高研磨性硬地层破岩能量，改善破岩环境，消除钻头粘滑现象。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种射流式三维复合冲击器，其特征在于，包括：射流元件、摆锤、上壳体、下壳体、换向器、内筒、喷嘴、喷嘴底座和下接头；

所述射流元件安装在所述上壳体内；所述射流元件内部设有中心腔、左排液道、右排液道、左信号道和右信号道；所述射流元件和所述上壳体之间形成有下排液腔和上排液腔，所述左排液道与所述下排液腔连通，所述右排液道与所述上排液腔连通；

所述下壳体连接于所述上壳体下方；所述下壳体上半部分内部设有左液流道和右液流道，所述中心腔的左输出道连通所述左液流道，右输出道连通所述右液流道；所述下壳体中部内设有上排液道和下排液道；

所述摆锤装配在所述下壳体内，并在两者之间形成左前工作腔和右前工作腔，且所述左前工作腔和所述右前工作腔分别位于所述摆锤周向的两侧；所述左前工作腔连通所述左液流道，所述右前工作腔连通所述右液流道；

所述换向器装配在所述下壳体内，并在两者之间形成环形过流腔，所述上排液道将所述上排液腔与所述环形过流腔连通，所述下排液道将所述下排液腔与所述环形过流腔连通；所述换向器上端设有中心过流腔和过流孔，所述中心过流腔与所述环形过流腔之间通过所述过流孔连通；所述换向器中部设有上液流道、下液流道和扇形排液道；所述换向器通过传动面与所述摆锤连接；

所述内筒套设在所述换向器外侧，所述内筒设有上过流道和下过流道；