本發(fā)明涉及石油鉆井設(shè)備，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具。
背景技術(shù)：
：如何提高鉆井速度是目前世界各國正在研究的技術(shù)難題，特別是，隨著井深的增加，水力沿程損耗增大，井底鉆頭可用水能急劇下降，水力破巖和清巖能力減弱，造成深井鉆速低、鉆頭磨損快、粘卡嚴(yán)重等問題；另外，為了提高采油效率，水平井、分支井、大位移井、從式井等越來越受重視，當(dāng)前的井眼越來越不規(guī)則，摩阻和扭矩大，滑動鉆井困難，井眼延伸范圍小。提高鉆井速度的核心技術(shù)內(nèi)容是如何提高鉆頭的破巖效率，圍繞該技術(shù)內(nèi)容，除了研究鉆頭技術(shù)、水力噴射破巖技術(shù)以及其它鉆井技術(shù)以外，近幾十年又提出了旋沖鉆井技術(shù)，并進(jìn)行了大量的技術(shù)研究和現(xiàn)場應(yīng)用，其原理是在鉆頭上部連接一個液動沖擊器(旋沖接頭)，在鉆進(jìn)過程中，鉆頭在一定鉆壓下隨鉆柱旋轉(zhuǎn)，同時還受到來自沖擊器的高頻沖擊應(yīng)力，并在旋轉(zhuǎn)和沖擊的聯(lián)合作用下破碎巖石。旋轉(zhuǎn)沖擊是一種有效提高破巖效率和機(jī)械鉆速的破巖方式，目前常見的旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具主要分為液動式、風(fēng)動式和電動式等，在巖土鉆鑿工程中得到廣泛應(yīng)用口。在公告號為CN104033113B的發(fā)明專利中公開了一種旋沖螺桿鉆具，泥漿經(jīng)過旁通閥殼體內(nèi)部進(jìn)入螺桿鉆具內(nèi)部，再經(jīng)過馬達(dá)部分將泥漿的液壓能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動依次帶動萬向軸和上軸體旋轉(zhuǎn)，由于上軸體與下軸體之間是花鍵連接，凸輪、凸輪座和下軸體依次相連，下軸體和凸輪也會隨著上軸體而旋轉(zhuǎn)，由于凸輪和滾輪配合的結(jié)構(gòu)特征，凸輪旋轉(zhuǎn)過程中會推動下軸體做上下往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生一定頻率和大小的穩(wěn)定的柔和沖擊力。上述專利通過凸輪與滾輪的配合帶動下軸體的軸向往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生軸向振動沖擊結(jié)合下軸體的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)旋沖鉆井模式，由于下軸體在轉(zhuǎn)動過程還需要產(chǎn)生軸向的往復(fù)運(yùn)動，使得在鉆井速度及鉆井效率的提高很有限，并且遇到巖石等硬物時鉆頭破巖能力較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具，采用螺桿鉆具與提速裝置相結(jié)合，達(dá)到旋沖鉆井模式，提速裝置以鉆井液作為動力，產(chǎn)生橫向與縱向的三維振動沖擊，大幅提高鉆井速度以及鉆井效率。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具，包括依次連接的的旁通閥總成、防掉總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動軸總成，所述傳動軸總成包括內(nèi)部具有中空通道的傳動軸，所述傳動軸的一端連接有沖擊裝置，所述沖擊裝置的端部連接有鉆頭；所述沖擊裝置包括上下設(shè)置的縱向沖擊機(jī)構(gòu)與橫向沖擊機(jī)構(gòu)，所述橫向沖擊機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)沖擊錘座、轉(zhuǎn)動連接于旋轉(zhuǎn)沖擊錘座內(nèi)的旋轉(zhuǎn)沖擊錘以及設(shè)于旋轉(zhuǎn)沖擊錘內(nèi)的第一轉(zhuǎn)向分流器；所述縱向沖擊機(jī)構(gòu)包括縱向沖擊錘座、設(shè)于縱向沖擊錘座內(nèi)的縱向沖擊部以及由第一轉(zhuǎn)向分流器帶動的聯(lián)動部，所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘在第一轉(zhuǎn)向分流器的驅(qū)動下往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時所述縱向沖擊部在聯(lián)動部的驅(qū)動下往復(fù)縱向運(yùn)動。通過采用上述技術(shù)方案，利用泥漿泵將泵出的泥漿流經(jīng)旁通閥總成進(jìn)入到馬達(dá)總成內(nèi)，在馬達(dá)總成的進(jìn)、出口形成一定的壓力差，推動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并將扭矩和轉(zhuǎn)速通過萬向軸和傳動軸傳遞到?jīng)_擊裝置中，帶動沖擊裝置轉(zhuǎn)動，沖擊裝置同鉆頭一同轉(zhuǎn)動進(jìn)行破巖；沖擊裝置以鉆井液作為原動力，將鉆井液的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)沖擊錘以及縱向沖擊部的高頻且小幅度的沖擊能量，并將由旋轉(zhuǎn)沖擊錘以及縱向沖擊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的三維立體沖擊能量傳遞到鉆頭上避免產(chǎn)生黏一滑的現(xiàn)象，同時提高機(jī)械鉆速與鉆井效率，鉆井效率是同井、同層單獨使用PDC鉆頭的2-3倍。作為優(yōu)選地，所述縱向沖擊部包括縱向沖擊錘以及設(shè)于縱向沖擊錘的上下兩端的上沖擊座與下沖擊座，所述上沖擊座與縱向沖擊錘之間形成有第一驅(qū)動腔，所述下沖擊座與縱向沖擊錘之間形成有第二驅(qū)動腔；所述第一轉(zhuǎn)向分流器的內(nèi)部設(shè)置有第一低壓液體通道，所述聯(lián)動部內(nèi)設(shè)置有與所述第一低壓液體通道連通的高壓液體通道及第二低壓液體通道，當(dāng)所述第一驅(qū)動腔和第二驅(qū)動腔中的一個與所述第二低壓液體通道連通時，所述第一驅(qū)動腔和所述第二驅(qū)動腔中的另一個與所述高壓液體通道連通驅(qū)動縱向沖擊錘的軸向運(yùn)動。通過采用上述技術(shù)方案，高壓鉆井液循環(huán)通入到第一驅(qū)動腔或第二驅(qū)動腔內(nèi)，使得第一驅(qū)動腔與第二驅(qū)動腔分別交錯的形成高壓腔與低壓腔，致使推動處于第一驅(qū)動腔與第二驅(qū)動腔之間的縱向沖擊錘縱向往復(fù)運(yùn)動，撞擊上沖擊座與下沖擊座產(chǎn)生縱向的高頻振動，在振動強(qiáng)度上要大大高，進(jìn)一步提高鉆頭的破巖能力。作為優(yōu)選地，所述聯(lián)動部包括設(shè)于縱向沖擊錘內(nèi)的中間管以及設(shè)于中間管內(nèi)的第二轉(zhuǎn)向分流器，所述第二轉(zhuǎn)向分流器與第一轉(zhuǎn)向分流器連接且同步轉(zhuǎn)動；所述中間管上開設(shè)有與第一驅(qū)動腔連通的第一進(jìn)液孔以及與第二驅(qū)動腔連通的第二進(jìn)液孔，所述第一進(jìn)液孔與第一驅(qū)動腔連通，第二進(jìn)液孔與第二驅(qū)動腔連通，所述第二轉(zhuǎn)向分流器上對應(yīng)與第一進(jìn)液孔與第二進(jìn)液孔的位置分別設(shè)置有第一進(jìn)液管與第二進(jìn)液管，其中第一進(jìn)液孔與第二進(jìn)液孔在中間管的周向錯位開設(shè)。通過采用上述技術(shù)方案，第二轉(zhuǎn)向分流器在第一轉(zhuǎn)向分流器的帶動轉(zhuǎn)動，設(shè)于第二轉(zhuǎn)向分流器上的第一進(jìn)液管與第二進(jìn)液管交替的與開設(shè)在中間管上的第一進(jìn)液孔與第二進(jìn)液孔連通，而第一進(jìn)液孔、第二進(jìn)液孔分別與第一驅(qū)動腔、第二驅(qū)動腔連通，使得在第二轉(zhuǎn)向分流器的轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)高壓鉆井液循環(huán)的進(jìn)入到第一驅(qū)動腔與第二驅(qū)動腔內(nèi)，使得第一驅(qū)動腔與第二驅(qū)動腔產(chǎn)生一個壓力差，使得縱向沖擊錘能更為流暢的進(jìn)行軸向往復(fù)運(yùn)動。作為優(yōu)選地，所述第二轉(zhuǎn)向分流器與中間管之間留有間距形成所述的第二低壓液體通道，所述高壓液體通道形成于第二轉(zhuǎn)向分流器內(nèi)部，其中于第二轉(zhuǎn)向分流器靠近第一轉(zhuǎn)向分流器的一端開設(shè)有第三進(jìn)液孔，所述第三進(jìn)液孔分別連通第一低壓液體通道與第二低壓液體通道。通過采用上述技術(shù)方案，處于第一低壓液體通道內(nèi)的鉆井液利用第三進(jìn)液孔進(jìn)入到第二低壓液體通道，在第二轉(zhuǎn)向分流器的轉(zhuǎn)動下使得處于第二低壓液體通道內(nèi)的鉆井液會進(jìn)入到第一驅(qū)動腔或者第二驅(qū)動腔內(nèi)使得在第一驅(qū)動腔或者第二驅(qū)動腔其中一個腔體形成一個低壓腔，相對另一個就為高壓腔，使得第一驅(qū)動腔與第二驅(qū)動腔形成壓力差，驅(qū)動縱向沖擊錘往復(fù)運(yùn)動。作為優(yōu)選地，所述縱向沖擊錘座內(nèi)設(shè)置有軸座，所述第二轉(zhuǎn)向分流器與軸座之間形成環(huán)形槽，所述環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有若干鋼珠。通過采用上述技術(shù)方案，鋼珠的設(shè)置使得在第一轉(zhuǎn)向分流器帶動第二轉(zhuǎn)向分流器旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，減少與縱向沖擊錘座之間的摩擦受損，提高使用壽命。作為優(yōu)選地，所述橫向沖擊機(jī)構(gòu)還包括固定于旋轉(zhuǎn)沖擊錘座內(nèi)的上壓蓋與下壓蓋，所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘設(shè)于上壓蓋與下壓蓋之間，所述第一轉(zhuǎn)向分流器的一端抵接于下壓蓋上，另一端穿過上壓蓋伸出，所述上、下壓蓋的外壁與旋轉(zhuǎn)沖擊錘、第一轉(zhuǎn)向分流器之間的配合面處均設(shè)置有鋼珠。通過采用上述技術(shù)方案，上下壓蓋的設(shè)置首先將轉(zhuǎn)向沖擊錘與第一轉(zhuǎn)向分流器軸向限位，而鋼珠的設(shè)置減少旋轉(zhuǎn)沖擊錘以及第一轉(zhuǎn)向分流器的旋轉(zhuǎn)過程中摩擦力，提高旋轉(zhuǎn)沖擊錘以及第一轉(zhuǎn)向分流器的使用壽命。作為優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘座上還開設(shè)有兩組對稱分布進(jìn)、出液通道，每組進(jìn)、出液通道均包括兩個進(jìn)液通道和位于兩進(jìn)液通道之間的出液通道，所述上壓蓋設(shè)置有與進(jìn)液通道連通的上孔，下壓蓋設(shè)置有與出液通道連通的下孔；所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘內(nèi)對稱的設(shè)置有兩個弧形凸塊，所述弧形凸塊與沖擊塊呈十字交叉分布，且于弧形凸塊的兩側(cè)均開設(shè)有第一排液口，所述沖擊塊的兩側(cè)均開設(shè)有第二排液口，所述第一轉(zhuǎn)向分流器的外壁上對稱設(shè)置有兩個分壓腔，所述弧形凸塊置于分壓腔內(nèi)并于分壓腔的側(cè)壁相抵接，每個分壓腔的兩側(cè)均設(shè)置有排液槽，于第一轉(zhuǎn)向分流器的徑向?qū)ΨQ開設(shè)有兩個進(jìn)液道，所述進(jìn)液道與第一轉(zhuǎn)向分流器的內(nèi)部連通，所述下壓蓋上對稱設(shè)置有兩個弧形排液通道，每個弧形排液通道與排液槽在第一轉(zhuǎn)向分流器的轉(zhuǎn)動過程中循環(huán)導(dǎo)通。通過采用上述技術(shù)方案，鉆井液從開設(shè)于旋轉(zhuǎn)沖擊錘座上的進(jìn)液通道進(jìn)入到通過上壓蓋的上孔進(jìn)入到第一轉(zhuǎn)向分流器的分壓腔內(nèi)，推動第一轉(zhuǎn)向分流器順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)向分流器的分壓腔內(nèi)壁與弧形凸塊相抵接時，帶動旋轉(zhuǎn)沖擊錘轉(zhuǎn)動實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)沖擊錘與旋轉(zhuǎn)沖擊錘座之間的撞擊，當(dāng)完成一次沖擊后，第一轉(zhuǎn)向分流器上的進(jìn)液道與旋轉(zhuǎn)沖擊錘上的第二排液口以及與沖擊腔連通，鉆井液進(jìn)入到?jīng)_擊塊與沖擊腔內(nèi)壁相抵接的位置，推動旋轉(zhuǎn)沖擊錘反向運(yùn)動，實現(xiàn)往復(fù)沖擊。作為優(yōu)選地，所述傳動軸的連接端開設(shè)有與中空通道連通的固定槽，所述固定槽內(nèi)設(shè)置有由馬氏體不銹鋼制成的保護(hù)套，所述保護(hù)套的內(nèi)壁上開設(shè)有多個以螺旋排布的第一安裝孔，所述第一安裝孔內(nèi)設(shè)置有滾珠，其中第一安裝孔的孔口直徑要小于滾珠的直徑使?jié)L珠部分能置于第一安裝孔的外部，且在第一安裝孔內(nèi)設(shè)置有迫使?jié)L珠始終具有脫離第一安裝孔運(yùn)動趨勢的彈性件；所述沖擊裝置包括設(shè)置于端部的連接頭，所述連接頭的側(cè)壁上對應(yīng)于第一安裝孔的位置開設(shè)有多個第二安裝孔，連接頭與保護(hù)套通過螺紋連接，且兩者固定后部分置于安裝腔外的滾珠嵌入于第三安裝孔內(nèi)。通過采用上述技術(shù)方案，傳動軸利用安裝在固定槽內(nèi)的保護(hù)套與沖擊裝置的連接頭螺紋連接固定，保護(hù)套由馬氏體不銹鋼制成具有極高的耐磨抗腐蝕性能，能夠提高傳動軸與連接頭連接處的連接強(qiáng)度，更好通過傳動軸傳遞扭矩；其次在保護(hù)套在于連接頭配合后，保護(hù)套內(nèi)壁上以螺旋排布設(shè)置的滾珠能嵌設(shè)到連接頭的第二安裝孔內(nèi)，起到對傳動軸與沖擊裝置的周向限位，能抵消一部分在鉆井時井壁對沖擊裝置所產(chǎn)生的反向扭矩，進(jìn)一步提高傳動軸扭矩的傳遞效率。作為優(yōu)選地，所述保護(hù)套的內(nèi)壁上開設(shè)有多個容置槽，所述容置槽內(nèi)安裝有熱膨脹包，所述熱膨脹包內(nèi)安裝有石蠟。通過采用上述技術(shù)方案，沖擊裝置在由傳動軸被帶動轉(zhuǎn)動時，由機(jī)械能所轉(zhuǎn)化成的部分熱能迫使在保護(hù)套內(nèi)的熱膨脹包受熱膨脹緊密貼合在連接頭的外壁上提高傳動軸與連接頭之間的連接強(qiáng)度；其次當(dāng)石蠟膨脹到一定程度后，能撐破整個熱膨脹包使得石涂覆保護(hù)套與連接頭的連接處，起到防水作用，減少鉆井液在連接處的腐蝕，提高裝置的使用壽命，并更好的通過傳動軸將扭矩傳遞到?jīng)_擊裝置中。作為優(yōu)選地，所述容置槽處于以螺旋排布的多個第一安裝孔的螺旋線上，且每個容置槽均位于相鄰兩第一安裝孔之間。通過采用上述技術(shù)方案，容置槽與第一安裝孔間隔螺旋排布，使得沖擊裝置上的連接頭受到收攏式的壓力，并利用熱膨脹包結(jié)合滾珠對連接頭起到徑向與周向的雙重限位，連接頭與固定槽之間的螺紋連接起到軸向限位，使得傳動軸與連接頭兩者以三維的固定方式互相連接，傳動軸能以最高的傳遞效率將扭矩傳遞到?jīng)_擊裝置上，提高轉(zhuǎn)速。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、橫向沖擊機(jī)構(gòu)與縱向沖擊機(jī)構(gòu)均由高壓鉆井液驅(qū)動工作，橫向沖擊機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)沖擊錘的撞擊產(chǎn)生一定頻率的橫向扭轉(zhuǎn)沖擊力，縱向沖擊機(jī)構(gòu)通過縱向沖擊錘的撞擊產(chǎn)生一定頻率的縱向沖擊力，兩者結(jié)合使得整個沖擊裝置在帶動鉆頭轉(zhuǎn)動過程中行程一種三維動作沖擊效果，沖擊裝置并由傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)，形成三維式振動式的旋沖模式，輔助鉆頭破巖，提高鉆井速度以及效率；2、沖擊裝置與傳動軸的連接利用多個滾珠結(jié)合熱膨脹包在軸向、周向以及兩者之間螺紋連接的軸向限位，大幅提高傳動軸對沖擊裝置的扭矩傳遞效率，使得沖擊裝置的旋轉(zhuǎn)速度更高，進(jìn)一步提高提高鉆井速度以及效率。附圖說明圖1為實施例一中旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具各部分的連接示意圖；圖2為實施例一中傳動軸與連接頭連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例一中傳動軸與連接頭固定后連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實施例一中熱膨脹包的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實施例一中鉆井提速沖擊裝置整體的剖視圖；圖6為實施例一中旋轉(zhuǎn)沖擊錘座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為實施例一中旋轉(zhuǎn)沖擊錘的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為實施例一中第一轉(zhuǎn)向分流器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為實施例一中旋轉(zhuǎn)沖擊錘座、旋轉(zhuǎn)沖擊錘與第一轉(zhuǎn)向分流器三者配合后的示意圖；圖10為實施例一中中間管與第二轉(zhuǎn)向分流器在第一配合位置時的狀態(tài)圖；圖11為實施例一中中間管與第二轉(zhuǎn)向分流器在第二配合位置時的狀態(tài)圖；圖12為實施例一中橫向沖擊機(jī)構(gòu)處于第一工作位置時的示意圖；圖13為實施例一中橫向沖擊機(jī)構(gòu)處于第二工作位置時的示意圖；圖14為實施例一中橫向沖擊機(jī)構(gòu)處于第三工作位置時的示意圖；圖15為實施例一中橫向沖擊機(jī)構(gòu)處于第四工作位置時的示意圖；圖16為實施例一中橫向沖擊機(jī)構(gòu)處于第五工作位置時的示意圖。圖中：1a、旁通閥總成；2a、防掉總成；3a、馬達(dá)總成；4a、萬向軸總成；5a、傳動軸總成；51a、傳動軸；511a、中空通道；51b、保護(hù)套；511b、第一安裝孔；512b、滾珠；513b、彈性件；514b、熱膨脹包；1b、沖擊裝置；11b、連接頭；111b、第二安裝孔；1c、鉆頭；1、鉆頭安裝座；2、橫向沖擊機(jī)構(gòu)；21、旋轉(zhuǎn)沖擊錘座；211、進(jìn)液通道；212、出液通道；213、沖擊腔；2131、滑道；22、旋轉(zhuǎn)沖擊錘；221、沖擊塊；2211、第二排液口；2212、沖擊槽；222、弧形凸塊；2221、第一排液口；23、第一轉(zhuǎn)向分流器；231、分壓腔；232、排液槽；233、進(jìn)液道；234、第一低壓液體通道；24、上壓蓋；25、下壓蓋；251、弧形排液通道；3、縱向沖擊機(jī)構(gòu)；31、縱向沖擊錘座；32、縱向沖擊部；321、上沖擊座；322、下沖擊座；323、縱向沖擊錘；324、第一驅(qū)動腔；325、第二驅(qū)動腔；33、聯(lián)動部；331、中間管；3311、第一進(jìn)液孔；3312、第二進(jìn)液孔；332、第二轉(zhuǎn)向分流器；3321、第一進(jìn)液管；3322、第二進(jìn)液管；3323、高壓液體通道；3324、第二低壓液體通道；3325、第三進(jìn)液孔；4、噴嘴；5、鋼珠；6、軸座。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一參見圖1，一種旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具，包括依次通過螺紋連接的旁通閥總成1a、防掉總成2a、馬達(dá)總成3a、萬向軸總成4a以及傳動軸總成5a，上述的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同不做詳述。傳動軸總成5a包括了一根具有中空通道的傳動軸51a，傳動軸51a的一端通過螺紋連接有沖擊裝置1b，沖擊裝置1b遠(yuǎn)離與傳動軸51a連接的一端又通過螺紋連接有鉆頭1c，該鉆頭1c為PDC鉆頭。參見圖2與圖3，傳動軸51a的一端開設(shè)有固定槽，固定槽呈圓臺形并與中空通道511a連通，且朝向槽口的一端為大端。在固定槽內(nèi)安裝有保護(hù)套51b，保護(hù)套51b的外輪廓形狀與固定槽的槽壁相吻合，保護(hù)套51b由馬氏體不銹鋼制成，并通過焊接方式與固定槽連接。在保護(hù)套51b的內(nèi)壁上以螺旋方式開設(shè)有多個第一安裝孔511b，每個第一安裝孔511b內(nèi)均嵌設(shè)有滾珠512b，其中第一安裝孔511b的孔口直徑要小于滾珠512b的直徑，使得滾珠512b在安裝進(jìn)入到第一安裝孔511b后不會脫離；在第一安裝孔511b內(nèi)還安裝有彈性件513b，彈性件513b為壓縮彈簧，彈性件513b的一端抵接在第一安裝孔511b的孔底處，另一端與滾珠512b抵接，在安裝滾珠512b前，第一安裝孔511b的孔口直徑要略大于滾珠512b的直徑，并首先將彈性件513b放置進(jìn)入到第一安裝孔511b內(nèi)，再將放入到第一安裝孔511b內(nèi)，最后對第一安裝孔511b的孔口進(jìn)行縮孔處理，使得孔口直徑縮到小于滾珠512b的直徑。保護(hù)套51b的內(nèi)壁上還開設(shè)有多個容置槽，多個容置槽開設(shè)于螺旋排布的多個第一安裝孔511b的螺旋線上，在容置槽內(nèi)安裝有熱膨脹包514b，可參見圖4，熱膨脹包514b的內(nèi)部填充有石蠟，石蠟將整個包體撐起。沖擊裝置1b的端部具有與保護(hù)套51b配合的連接頭11b，連接頭11b呈圓臺形與保護(hù)套51b的內(nèi)壁形狀相吻合，保護(hù)套51b的內(nèi)壁攻有內(nèi)螺紋，連接頭11b的外壁設(shè)置有外螺紋，連接頭11b與保護(hù)套51b兩者通過螺紋連接固定；在連接頭11b的外壁上開設(shè)有多個第二安裝孔111b，多個第二安裝孔111b的同樣以螺旋方式開設(shè)，并與保護(hù)套51b上的多個第一安裝孔511b位置對應(yīng)，當(dāng)連接頭11b與保護(hù)套51b連接后，第一安裝孔511b與第二安裝孔111b形成一安裝腔，并使得滾珠512b通過彈性件513b的作用將置于第一安裝孔511b外的部分滾珠512b嵌入到第二安裝孔111b內(nèi)。參見圖5，上述的沖擊裝置，包括鉆頭安裝座1、橫向沖擊機(jī)構(gòu)2以及縱向沖擊機(jī)構(gòu)3，鉆頭安裝座1固定于橫向沖擊機(jī)構(gòu)2的一端，縱向沖擊機(jī)構(gòu)3固定于橫向沖擊機(jī)構(gòu)2遠(yuǎn)離鉆頭安裝座1的一端。橫向沖擊機(jī)構(gòu)2包括旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21、設(shè)于旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21內(nèi)的旋轉(zhuǎn)沖擊錘22以及設(shè)于旋轉(zhuǎn)沖擊錘22內(nèi)的第一轉(zhuǎn)向分流器23，在旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21內(nèi)通過螺釘固定有上壓蓋24與下壓蓋25，旋轉(zhuǎn)沖擊錘22置于上壓蓋24與下壓蓋25之間，并通過上壓蓋24與下壓蓋25限位旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的軸向位移，第一轉(zhuǎn)向分流器23靠近鉆頭安裝座1的一端設(shè)置有噴嘴4，另一端伸出上壓蓋24；旋轉(zhuǎn)沖擊錘22與上、下壓蓋24、25之間的配合面處以及第一轉(zhuǎn)向分流器23與上、下壓蓋24、25的配合面處均設(shè)置有多個鋼珠5，以減少旋轉(zhuǎn)沖擊錘22與第一轉(zhuǎn)向分流器23轉(zhuǎn)動時在上、下壓蓋24、25之間的摩擦力。參見圖6至圖8，分別示出了旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21、旋轉(zhuǎn)沖擊錘22以及第一轉(zhuǎn)向分流器23的結(jié)構(gòu)示意圖，旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21為一圓柱，在其內(nèi)部對稱的開設(shè)有兩個扇形的沖擊腔213，處于兩沖擊腔213的之間還開設(shè)有兩組對稱設(shè)置的進(jìn)、出液通道211、212，每組進(jìn)、出液通道211、212均包括兩個進(jìn)液通道211和位于兩進(jìn)液通道211之間的出液通道212。旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的外壁對稱設(shè)置有兩個扇形的沖擊塊221，在旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的內(nèi)壁處對稱設(shè)置有兩個弧形凸塊222，兩個弧形凸塊222剛好與兩個沖擊塊221呈十字交叉分布，每塊弧形凸塊222的兩側(cè)均開設(shè)有第一排液口2221，而在沖擊塊221的兩側(cè)開設(shè)有第二排液口2211，第一排液口2221與第二排液口2211均與旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的內(nèi)部連通。第一轉(zhuǎn)向分流器23中部開設(shè)有貫通的第一低壓液體通道234，在其外壁對稱的開設(shè)有兩個分壓腔231，每個分壓腔231的兩側(cè)均開設(shè)有排液槽232；在第一轉(zhuǎn)向分流器23的徑向方向上開設(shè)有兩個進(jìn)液道233，該進(jìn)液道233與中部的第一低壓液體通道234連通。參見圖9，旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21、旋轉(zhuǎn)沖擊錘22以及第一轉(zhuǎn)向分流器23三者配合后，旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上沖擊塊221置于旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21的沖擊腔213內(nèi)，并且沖擊塊221的扇形面貼合于沖擊腔213的側(cè)壁；旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上弧形凸塊222置于第一轉(zhuǎn)向分流器23的分壓腔231內(nèi)，同樣弧形凸塊222的扇形面貼合于分壓腔231的側(cè)壁；其次三者配合后旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21上的進(jìn)液通道211可與旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上的第二排液口2211以及第一轉(zhuǎn)向分流器23的分壓腔231互相導(dǎo)通，旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21上的沖擊腔213可與旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上的第一排液口2221以及第一轉(zhuǎn)向分流器23上的進(jìn)液道233互相導(dǎo)通。重新回到圖5，縱向沖擊機(jī)構(gòu)3包括縱向沖擊錘座31、設(shè)于縱向沖擊錘座31內(nèi)的縱向沖擊部32以及聯(lián)動部33，其中連接頭11b設(shè)置在縱向沖擊錘座31的端部，縱向沖擊錘座31遠(yuǎn)離連接頭11b的一端與旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21的一端連接固定，縱向沖擊部32包括了固定于縱向沖擊錘座31內(nèi)的上沖擊座321以及下沖擊座322，在上、下沖擊座321、322之間設(shè)置有縱向沖擊錘323，上沖擊座321與縱向沖擊錘323之間形成第一驅(qū)動腔324，下沖擊座322與縱向沖擊錘323之間形成第二驅(qū)動腔325。上述的聯(lián)動部33包括中間管331以及設(shè)于中間管331內(nèi)的第二轉(zhuǎn)向分流器332，中間管331的兩端分別與上、下沖擊座321、322固定，第二轉(zhuǎn)向分流器332的一端與橫向沖擊機(jī)構(gòu)2中的第一轉(zhuǎn)向分流器23連接固定，兩者實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動，在中間管331上開設(shè)有第一進(jìn)液孔3311與第二進(jìn)液孔3312，其中第一進(jìn)液孔3311與第一驅(qū)動腔324連通，第二進(jìn)液孔3312與第二驅(qū)動腔325連通，并且第一進(jìn)液孔3311與第二進(jìn)液孔3312在周向上錯位排布；在第二轉(zhuǎn)向分流器332上對應(yīng)于第一進(jìn)液孔3311與第二進(jìn)液孔3312的位置處分別開設(shè)有第一進(jìn)液管3321與第二進(jìn)液管3322，并且第一進(jìn)液管3321與第二進(jìn)液管3322均與中間管331的內(nèi)壁相貼合。第二轉(zhuǎn)向分流器332的內(nèi)部貫通形成高壓液體通道3323，該高壓液體通道3323與第一轉(zhuǎn)向分流器23的第一低壓液體通道234連通，在第二轉(zhuǎn)向分流器332靠近第一轉(zhuǎn)向分流器23的一端設(shè)置有節(jié)流裝置(圖中未示出)，利用該節(jié)流裝置將高壓液節(jié)流轉(zhuǎn)化成低壓液。此外第二轉(zhuǎn)向分流器332與中間管331的內(nèi)壁之間留有間距形成第二低壓液體通道3324，在第二轉(zhuǎn)向分流器332的靠近第一轉(zhuǎn)向分流器23的一端開設(shè)有第三進(jìn)液孔3325，該第三進(jìn)液孔3325分別連通第一低壓液體通道234與第二低壓液體通道3324。同時在第二轉(zhuǎn)向分流器332靠近第一轉(zhuǎn)向分流器23的一端還設(shè)置有一軸座6，該軸座6固定于縱向沖擊錘座31內(nèi)，第二轉(zhuǎn)向分流器332與軸座6之間形成環(huán)形槽，于環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有多個鋼珠5，這樣減少了第二轉(zhuǎn)向分流器332轉(zhuǎn)動時的摩擦力。該旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具的工作過程為：泥漿泵將鉆井液從旁通閥總成1a打入，當(dāng)達(dá)到一定壓力后旁通閥總成1a內(nèi)的閥體向下運(yùn)動時的鉆井液經(jīng)過放掉總成2a進(jìn)入到馬達(dá)總成3a內(nèi)，帶動轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)做行星運(yùn)動，轉(zhuǎn)子通過萬向軸總成4a將該行星運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃虞S51a的定軸運(yùn)動，傳動軸51a最終帶動沖擊裝置1b以及鉆頭1c轉(zhuǎn)動破巖。具體結(jié)合圖5以及圖10、圖11，部分高壓鉆井液進(jìn)入到第二轉(zhuǎn)向分流器332內(nèi)的高壓液體通道3323中，經(jīng)過節(jié)流裝置的節(jié)流分壓變?yōu)榈蛪阂后w，并通過第二轉(zhuǎn)向分流器332上的第三進(jìn)液孔3325進(jìn)入到第二低壓液體通道3324內(nèi)。第二轉(zhuǎn)向分流器332在第一轉(zhuǎn)向分流器23的帶動下轉(zhuǎn)動，從而通過第二轉(zhuǎn)向分流器332和中間管331的配合循環(huán)導(dǎo)通，使第一驅(qū)動腔324和第二驅(qū)動腔325中的一個與第二低壓液體通道3324連通時，第一驅(qū)動腔324和第二驅(qū)動腔325中的另一個與高壓液體通道3323連通。當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)向分流器332轉(zhuǎn)動一定角度時，第二進(jìn)液孔3312與第二進(jìn)液管3322連通，從而使高壓液體通道3323與第二驅(qū)動腔325連通，高壓鉆井液經(jīng)過高壓液體通道3323、第二進(jìn)液孔3312和第二進(jìn)液管3322進(jìn)入到第二驅(qū)動腔325內(nèi)。此時，第二驅(qū)動腔325內(nèi)為高壓液體，第一驅(qū)動腔324內(nèi)為低壓液體，因此，可以推動縱向沖擊錘323向遠(yuǎn)離鉆頭連接頭1的一側(cè)運(yùn)動。當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)向分流器332再轉(zhuǎn)動一定角度時，第一進(jìn)液孔3311與第一進(jìn)液管3321連通，從而使高壓液體通道3323與第一驅(qū)動腔324連通，高壓液體經(jīng)過高壓液體通道3323、第一進(jìn)液孔3311和第一進(jìn)液管3321進(jìn)入到第一驅(qū)動腔324內(nèi)。此時，第一驅(qū)動腔324內(nèi)為高壓液體，第二驅(qū)動腔325內(nèi)為低壓液體，因此，可以縱向沖擊錘323向靠近鉆頭連接頭1的一側(cè)運(yùn)動。如此往復(fù)動作，產(chǎn)生一定頻率的縱向沖擊力。結(jié)合圖5以及圖12至圖15，一部分鉆井液會通過第一轉(zhuǎn)向分流器23上通孔溢流出來進(jìn)入從上壓蓋24的上孔進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)沖擊錘座21的進(jìn)液通道211內(nèi)，弧形凸塊222兩側(cè)設(shè)置的第一排液口2221分別連通進(jìn)液通道211與出液通道212，高壓鉆井液進(jìn)入到分壓腔231內(nèi)并推動第一轉(zhuǎn)向分流器23順時針轉(zhuǎn)動。具體參見圖13，當(dāng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的弧形凸塊222碰到分壓腔231的內(nèi)壁時，第一轉(zhuǎn)向分流器23的進(jìn)液道233和旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上的第二排液口2211相對應(yīng)，沖擊腔213與進(jìn)液道233連通，沖擊腔213的另一半與排液槽232、弧形排液通道251連通，鉆井液會經(jīng)第一轉(zhuǎn)向分流器23的第一低壓液體通道234、進(jìn)液道233、第二排液口2211進(jìn)入到?jīng)_擊腔213內(nèi)，使旋轉(zhuǎn)沖擊錘22在鉆井液的推動下逆時針轉(zhuǎn)動，并帶動第一轉(zhuǎn)向分流器23逆時針轉(zhuǎn)動。參見圖14，當(dāng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的沖擊塊221碰到?jīng)_擊腔213的內(nèi)壁后停止轉(zhuǎn)動時，進(jìn)液通道211通過第一排液口2221與分壓腔231連通進(jìn)液，并且分壓腔231的另一部分與出液通道212連通排液，第一轉(zhuǎn)向分流器23逆時針轉(zhuǎn)動。參見圖15，當(dāng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的弧形凸塊222碰到分壓腔231內(nèi)壁時，第一轉(zhuǎn)向分流器23的進(jìn)液道233和旋轉(zhuǎn)沖擊錘22上的第二排液口2211相對應(yīng)，此時沖擊腔213與進(jìn)液道233連通，沖擊腔213的另一部分與排液槽232、弧形排液通道251連通排液，推動旋轉(zhuǎn)沖擊錘22順時針轉(zhuǎn)動，并帶動第一轉(zhuǎn)向分流器23順時針轉(zhuǎn)動。最后參見圖16，當(dāng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘22的沖擊塊221撞擊沖擊腔213的內(nèi)壁后停止轉(zhuǎn)動。如此往復(fù)動作，產(chǎn)生一定頻率的橫向沖擊力。應(yīng)用實施例采用本旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆井工具的現(xiàn)場試驗情況分析，試驗時間2016年4月1日。表1：試驗層段表層位頂深(米)底深(米)組一210485組二485685組三685966組四9661236表2：不同鉆具的鉆速對比表由表2得知，采用了實施例一中的鉆具大幅的提高了鉆井速度，相比現(xiàn)有的鉆具速度大約提升60％左右。通過對鉆頭產(chǎn)生一定頻率的橫向扭轉(zhuǎn)沖擊力和軸向沖擊力，形成一種三維動作沖擊的功效，并提高傳動軸51a與沖擊裝置1b之間的連接強(qiáng)度，從而可以輔助鉆頭破巖，提高鉆頭破巖能力，提高在中、硬地層的鉆井速度及鉆井效率，同時能夠解決PDC鉆頭的粘、滑、卡鉆問題，減緩井下鉆具的扭震，延長鉆頭使用壽命，通過在實際工作過程中對上述鉆井沖擊裝置的測試可知，使用該鉆井沖擊裝置的鉆井效率是同井、同層單獨使用PDC鉆頭的2-3倍，鉆井效率得到了明顯提升。本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。當(dāng)前第1頁1 2 3