[发明专利]一种闭式动静压复合增速的高频重载液动冲击锤

说明书

本发明公开了一种闭式动静压复合增速的高频重载液动冲击锤，包括壳体与钻头；钻头与壳体的下部连接，壳体内部中空形成空腔；空腔内自上而下设置有的导流器、中柱活塞杆与冲锤，冲锤沿中柱活塞杆的外表面上下滑动；空腔内壁还设置有定阀套，中柱活塞杆外部套设有主阀，主阀可绕中柱活塞杆转动；冲锤下部与壳体内壁之间设置有密封活塞；定阀套外部被划分为第一空腔与第二空腔，内部划分为第三空腔与第四空腔。当钻井液流动时，通过压力差带动冲击锤上下滑动，进而带动主阀转动，通过液压差动原理，实现冲锤的加速，提高冲锤冲击末速度，进而增加冲击功，对岩石实现重载冲击；同时提高冲击频率，利用高频大冲击功达到高效破岩快速钻进的目的。

技术领域

本发明涉及石油天然气和干热岩开采技术领域，尤其涉及一种闭式动静压复合增速的高频重载液动冲击锤。

背景技术

近年来随着化石类能源开发利用所带来的资源与环境问题日益严峻，探索可再生且无污染新能源的开发与利用备受人们期待。干热岩作为一种清洁能源逐步成为研究热点。干热岩地层为片麻岩或花岗岩，硬度大研磨性高，可钻性差，单轴抗压强度达到200MPa以上。因此需要一种适用于硬岩的快速钻进工具。冲击钻井是目前有效破岩的方式之一，它是利用冲击工具替工钻井液提供动力实现对岩石的往复冲击，加速岩石破碎提高钻井效率。但目前的冲击器的冲击力和冲击频率都偏低，难以满足钻井需求。因此，急需开发高频率，强劲冲击力的冲击器以满足现实钻井需要。

因此，基于目前冲击器普遍存在冲击功不足，冲击频率较低的问题，现需要一种能够提高冲锤冲击末速度，增加冲击功，对岩石实现重载冲击；同时提高冲击频率，利用高频大冲击功达到高效破岩快速钻进的冲击器。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种闭式动静压复合增速的高频重载液动冲击锤，利用动压和静压双重作用的机理，提高冲锤冲击末速度，进而增加冲击功，对岩石实现重载冲击；同时提高冲击频率，利用高频大冲击功达到高效破岩快速钻进的目的。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种闭式动静压复合增速的高频重载液动冲击锤，包括壳体与钻头；所述钻头与所述壳体的下部连接，所述钻头上开设有贯通的第一流道；所述壳体内部中空形成空腔；还包括自上而下设置在所述空腔内的导流器、中柱活塞杆与冲锤；所述导流器上开设有引流口；所述中柱活塞杆的中部开设有贯通的第二流道，所述中柱活塞杆环周开设有第一泄流孔；所述冲锤沿所述中柱活塞杆的外表面滑动，且所述冲锤中开设有第三流道；所述第一流道、第二流道与第三流道连通；

所述壳体内壁还设置有定阀套；所述定阀套呈上小下大的阶梯柱型，所述冲锤下部与所述壳体内壁之间设置有密封活塞，所述密封活塞与导流器之间被所述定阀套分隔成上下的第一腔体与第二腔体；所述定阀套内部贯通，所述定阀套的上部与所述导流器的下部连接，且所述中柱活塞杆的截面呈T型，所述定阀套内壁设置有放置台，所述中柱活塞杆的上部通过所述导流器压紧在所述放置台上；所述定阀套上开设有连通所述第一腔体与第二腔体的常通流道；

所述中柱活塞杆外部套设有主阀，所述主阀可绕所述中柱活塞杆转动；所述定阀套内部与所述中柱活塞杆的外壁配合分为上下连通的第三腔体与第四腔体；所述主阀上开设有第二泄流孔，当所述主阀转动时，所述第一泄流孔与第二泄流孔间歇连通；

所述定阀套上部开设有连通所述第一腔体与第三腔体的侧向流道，所述第三腔体中开设有与所述第四腔体连通的高压流道，当所述主阀转动时，使所述第一腔体与第四腔体间歇连通；

所述定阀套外表面上开设有第一侧流孔与第二侧流孔，所述第一侧流孔位于所述第二侧流孔的上方，第一侧流孔与第四腔体连通；所述第一侧流孔与第二侧流孔均与所述第三腔体连通；当钻井液流通时，所述冲锤上下滑动，间歇连通所述第二腔体与第二侧流孔。