[发明专利]一种超燃式单作用冲击回转钻具及冲击回转方法

权利要求书

1.一种超燃式单作用冲击回转钻具，其特征在于：包括壳体(2)、控制活塞(3)、活塞弹簧(6)、混合室(11)、控制弹簧(14)、限位块(4)、活塞(5)、上腔(15)和冲击钻头(8)；

所述混合室(11)位于壳体(2)内，混合室(11)在上腔(15)上部，进油口(9)与进气口(10)通入混合室内，燃料和空气可通过进油口(9)与进气口(10)进入混合室(11)内混合，空气和燃料的进气压力可保持混合室(11)内的压力处于设定水平；

所述控制活塞(3)上部位于混合室(11)内，下部位于上腔(15)内，控制弹簧(14)安装在控制活塞(3)下端，在上腔(15)内压力较低时，控制弹簧(14)的弹力可将控制活塞(3)保持处于下限位置并坐落在限位块(4)上；

所述控制活塞(3)中部开有活动通道(12)，限位块(4)下方的壳体(2)内对称开有4-6个通气口(13)，当控制活塞(3)在控制弹簧(14)弹力作用下处于下限位置时，活动通道(12)可将通气口(13)联通，进而将混合室(11)内的混合气体通入上腔(15)内；

所述壳体(2)在活塞弹簧(6)四周开有4-6个排气道(7)，排气道(7)用于将上腔(15)内压燃爆炸产生的气体排至孔底以吹扫孔岩屑；

所述活塞(5)的活塞杆(16)与壳体(2)以螺纹配合，可实现活塞(5)上下回转运动。

2.权利要求1所述一种超燃式单作用冲击回转钻具的冲击回转方法，其特征在于：先将超燃式单作用冲击回转钻具下放至孔底，由地面附属设备通过进气口(10)和进油口(9)向混合室(11)注入一定比例的空气和燃料，空气和燃料在混合室(11)混合并保持一定压力；混合室(11)内的混合气体通过通气口(13)与活动通道(12)进入上腔(15)；通过钻具整体钻机对超燃式单作用冲击回转钻具施压，活塞(5)将相对于钻具向上运动并压缩上腔(15)内的混合气体，当上腔(15)内的压力超过控制弹簧(14)的弹力与混合室(11)内压力和时，控制活塞(3)向上运动，活动通道(12)与通气口(13)逐渐切断；上腔(15)内混合气体达到压燃压力时发生爆炸，上腔(15)内的压力瞬间达到最大并推动活塞(5)向下回转运动以冲击剪切孔底岩石，活塞(5)向下运动逐渐将排气道(7)暴露在上腔(15)内，爆炸产生的气体通过排气道(7)排至孔底并携带岩屑沿地层与钻具的环状间隙上返至地表；随着爆炸气体的排放，上腔(15)内的压力逐渐降低，当上腔(15)内的压力低于控制弹簧(14)弹力与混合室(11)内压力和时，控制弹簧(14)推动控制活塞(3)下行以将活动通道(12)与通气口(13)联通，此时混合室(11)内的气体进入上腔(15)内；同时，活塞(5)处于下限位置并在活塞弹簧(6)作用下向上运动复位并压缩上腔(15)内进入的混合气体；如此循环往复以实现对冲击钻头对孔底的冲击回转作用。