本發(fā)明屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具以及液力軸向推進(jìn)沖擊方法。

背景技術(shù)：

伴隨深井、超深井、復(fù)雜井、水平井、大位移井的不斷出現(xiàn)，在原有常規(guī)鉆井裝備不變的情況下，針對(duì)復(fù)雜地層，由于長(zhǎng)水平段摩阻大、傳遞鉆壓困難，大量的能量消耗在數(shù)千米上部鉆具的復(fù)合振動(dòng)中，由此導(dǎo)致機(jī)械鉆速慢、鉆頭破巖能量不足和問(wèn)題事故多，因此，鉆頭安全、快速鉆達(dá)目的層的難度越來(lái)越大。

雖然2010年以來(lái)，旋轉(zhuǎn)沖擊器(即扭沖工具)在國(guó)內(nèi)逐步成熟，它利用鉆井液流體能量在距離鉆頭最近的地方為鉆頭提供高頻的旋轉(zhuǎn)沖擊破巖能量補(bǔ)給，符合PDC鉆頭的破巖原理，有利于穩(wěn)定鉆進(jìn)過(guò)程和保護(hù)鉆頭。但其對(duì)于鉆壓傳遞沒(méi)有作用，因此，旋轉(zhuǎn)沖擊器目前僅在直井段使用。另一方面，鉆壓傳遞方面，雖有國(guó)民油井(NOV)的旋沖工具(軸向振動(dòng)馬達(dá))能夠產(chǎn)生一定頻率的軸向沖擊，水平井有一定的效果，但軸向沖擊使得PDC鉆頭復(fù)合片容易損壞、普通PDC鉆頭的壽命縮短，成本效益相互抵消。因此，水平井、大位移井等生產(chǎn)井急需開發(fā)提速提效工具裝備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具以及液力軸向推進(jìn)沖擊方法，可有效解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，包括：軸向液缸總成(1)和旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)；所述軸向液缸總成(1)設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)的上方，所述軸向液缸總成(1)包括液缸組(101)和推桿組(102)；所述推桿組(102)的末端與所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)固定連接，用于向所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)提供軸向步進(jìn)液力柔性壓持能量。

優(yōu)選的，所述液缸組(101)包括上接頭(1011)、液缸(1012)、進(jìn)液孔(1013)和卡座(1014)；所述推桿組(102)包括活塞(1021)、中孔(1022)、扭轉(zhuǎn)推桿(1023)和導(dǎo)流孔(1024)；

其中，所述液缸(1012)的上端設(shè)置所述上接頭(1011)，所述上接頭(1011)用于固定安裝上部鉆具，并形成高壓區(qū)；另外，所述上接頭(1011)與所述液缸(1012)的上部空腔連通，所述活塞(1021)置于所述液缸(1012)的空腔中，使所述活塞(1021)的頂部受到高壓作用；所述活塞(1021)的下端與所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)的上端固定連接，并且，所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)的下端穿過(guò)所述液缸(1012)的空腔而延伸到所述液缸(1012)的外部，并與所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)固定連接；

另外，所述液缸(1012)的底部開口處設(shè)置所述卡座(1014)，所述卡座(1014)與所述液缸(1012)之間形成所述進(jìn)液孔(1013)，即：所述進(jìn)液孔(1013)連通所述液缸(1012)的下部空腔與環(huán)空，使所述活塞(1021)的底部受到低壓作用；并且，所述卡座(1014)開設(shè)有用于使所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)穿過(guò)的通孔，所述通孔安裝有用于使所述卡座(1014)和所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)相互扣合的連接件，用于傳遞扭矩；

所述活塞(1021)的頂部受到高壓作用，其底部受到低壓作用，壓差推動(dòng)所述活塞(1021)下行運(yùn)動(dòng)并擠壓低壓區(qū)，直至運(yùn)動(dòng)到活塞截止位時(shí)，關(guān)閉所述進(jìn)液孔(1013)；然后，上部鉆具推動(dòng)液缸組(101)整體下行運(yùn)動(dòng)，直到運(yùn)動(dòng)到液缸截止位，此時(shí)進(jìn)液孔(1013)開啟，活塞(1021)在壓差的作用下再次下行運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)軸向推進(jìn)；

所述活塞(1021)和所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)在軸向上開設(shè)有相互貫通的中孔(1022)，所述中孔(1022)與位于所述活塞(1021)上方的液缸(1012)空腔連通，使所述中孔(1022)形成高壓區(qū)；所述扭轉(zhuǎn)推桿(1023)的底部開設(shè)與所述中孔(1022)相連通的所述導(dǎo)流孔(1024)，使所述導(dǎo)流孔(1024)形成高壓區(qū)；

所述導(dǎo)流孔(1024)輸出的高壓流體用于驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)進(jìn)行高頻旋轉(zhuǎn)沖擊運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述軸向液缸總成(1)為n級(jí)軸向液缸總成，其中，n為自然數(shù)；

所述n級(jí)軸向液缸總成包括串聯(lián)的第1級(jí)軸向液缸總成、第2級(jí)軸向液缸總成…第n級(jí)軸向液缸總成；各級(jí)所述軸向液缸總成均包括液缸組(101)和推桿組(102)；所述第1級(jí)軸向液缸總成用于與上部鉆具固定連接；所述第n級(jí)軸向液缸總成的推桿組(102)的末端與所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)固定連接，用于向所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)提供軸向步進(jìn)液力柔性壓持能量。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)包括外筒(201)、旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)和下接頭(204)；

其中，所述外筒(201)、所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)和所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)均為空心柱體結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)同軸設(shè)置于所述外筒(201)的內(nèi)部，所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)同軸設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)的內(nèi)部，所述外筒(201)的頂端與所述軸向液缸總成(1)的扭轉(zhuǎn)推桿(1023)固定連接，所述外筒(201)的底端固定安裝所述下接頭(204)，所述下接頭(204)用于固定安裝下部鉆具。

優(yōu)選的，所述外筒(201)內(nèi)表面開設(shè)有第1軸向槽(2011)和第2軸向槽(2012)；

所述旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)包括沖擊錘空心柱體，以及對(duì)稱設(shè)置于所述沖擊錘空心柱體左右兩側(cè)的外錘(2021)和內(nèi)錘(2022)；其中，所述外錘(2021)兩側(cè)分別開有第1外向孔(2023)和第2外向孔(2024)；所述內(nèi)錘(2022)兩側(cè)分別開有第1內(nèi)向孔(2025)和第2內(nèi)向孔(2026)；

所述旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)包括內(nèi)套空心柱體，所述內(nèi)套空心柱體的外圓柱面設(shè)有第1徑向支撐(2031)、第2徑向支撐(2032)和外凸(2033)，所述外凸(2033)開設(shè)有徑向通孔(2034)；

所述下接頭(204)包括下部聯(lián)接扣(2041)、上部連接部分(2042)、分流孔(2043)和泄流孔(2044)；所述下部聯(lián)接扣(2041)用于與下部鉆具固定連接，所述上部連接部分(2042)與所述外筒(201)固定連接。

優(yōu)選的，所述外筒(201)的第1軸向槽(2011)和第2軸向槽(2012)與所述推桿組(102)的導(dǎo)流孔(1024)相通，屬高壓區(qū)；所述內(nèi)錘(2022)的一個(gè) 內(nèi)向孔與第1軸向槽(2011)或第2軸向槽(2012)相通形成高壓區(qū)，而所述內(nèi)錘(2022)的另一個(gè)內(nèi)向孔與所述泄流孔(2044)相通形成低壓區(qū)，內(nèi)錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)在旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述外錘(2021)一側(cè)的外向孔與旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)的徑向通孔(2034)相通形成高壓區(qū)，而外錘(2021)另一側(cè)的外向孔與泄流孔(2044)相通形成低壓區(qū)，外錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)在外筒(201)內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明還提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊方法，包括以下步驟：

工作時(shí)，鉆井液經(jīng)上部鉆具進(jìn)入上接頭，再流入到液缸中，活塞(1021)的頂部與液缸相通，形成高壓區(qū)；而活塞(1021)的底部是與環(huán)空的低壓區(qū)連通，上下壓差推動(dòng)活塞(1021)下行擠壓低壓區(qū)，直至運(yùn)動(dòng)到活塞截止位，關(guān)閉進(jìn)液孔(1013)；然后，上部鉆具推動(dòng)液缸組(101)整體下行運(yùn)動(dòng)，直到運(yùn)動(dòng)到液缸截止位，此時(shí)進(jìn)液孔(1013)開啟，活塞(1021)在壓差的作用下再次下行運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)軸向推進(jìn)給鉆頭提供軸向液力柔性鉆壓；

與此同時(shí)，高壓鉆井液經(jīng)中孔(1022)和導(dǎo)流孔流經(jīng)旋轉(zhuǎn)沖擊器總成(2)，外筒(201)的第1軸向槽(2011)和第2軸向槽(2012)與推桿組(102)的導(dǎo)流孔(1024)相通，屬高壓區(qū)；內(nèi)錘(2022)的一個(gè)內(nèi)向孔與第1軸向槽(2011)或第2軸向槽(2012)相通形成高壓區(qū)，而內(nèi)錘(2022)的另一個(gè)內(nèi)向孔與泄流孔(2044)相通形成低壓區(qū)，內(nèi)錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)在旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

外錘(2021)一側(cè)的外向孔與旋轉(zhuǎn)內(nèi)套(203)的徑向通孔(2034)相通形成高壓區(qū)，而外錘(2021)另一側(cè)的外向孔與泄流孔(2044)相通形成低壓區(qū)，外錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)在外筒(201)內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

由此實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)沖擊錘(202)在鉆井液的作用下做一定頻率的圓周往復(fù)運(yùn)動(dòng)，給鉆頭提供源源不斷的高頻旋轉(zhuǎn)沖擊能量。

本發(fā)明提供的液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具以及液力軸向推進(jìn)沖擊方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，為一種既有旋轉(zhuǎn)沖擊功能、又能給鉆頭提供柔性鉆壓的軸向推進(jìn)沖擊鉆具，該鉆具鉆井效率高以及機(jī)械鉆速高， 可解決水平井、大位移井、長(zhǎng)水平段、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等井難鉆、地層鉆頭破巖能量不足的問(wèn)題，解決拖壓、鉆頭卡滑、憋鉆的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具的剖面示意圖；

圖中標(biāo)記：1-軸向液缸總成；2-旋轉(zhuǎn)沖擊器總成；101-液缸組；102-推桿組；201-外筒；202-旋轉(zhuǎn)沖擊錘；203-旋轉(zhuǎn)內(nèi)套；204-下接頭；1011-上接頭；1012-液缸；1013-進(jìn)液孔；1014-卡座；1021-活塞；1022-中孔；1023-扭轉(zhuǎn)推桿；1024-導(dǎo)流孔；2041-下部聯(lián)接扣；2042-上部連接部分；2043-分流孔；2044-泄流孔；

圖2為圖1的X-X截面圖，也為圖7兩級(jí)液缸總成示意圖中K-K截面圖、H-H截面圖；

圖3為圖1的Y-Y截面圖a；

圖中標(biāo)記：2011-第1軸向槽；2012-第2軸向槽；

圖4為圖1的Y-Y截面圖b；

圖中標(biāo)記：2011-第1軸向槽；2012-第2軸向槽；

圖5為圖1中提供的旋轉(zhuǎn)沖擊錘的Y-Y截面圖；

圖中標(biāo)記：2021-外錘；2022-內(nèi)錘；2023-第1外向孔；2024-第2外向孔；2025-第1內(nèi)向孔；2026-第2內(nèi)向孔；

圖6為圖1中提供的旋轉(zhuǎn)內(nèi)套的Y-Y截面圖；

圖中標(biāo)記：2031-第1徑向支撐；2032-第2徑向支撐；2033-外凸；2034-徑向通孔；

圖7為本發(fā)明提供的兩級(jí)液缸總成示意圖；

1012A-一級(jí)液缸；1021A-一級(jí)活塞；1031A-一級(jí)液缸進(jìn)液孔；1014A-一級(jí)卡座；1023A-一級(jí)扭轉(zhuǎn)推桿；1012B-二級(jí)液缸；1021B-二級(jí)活塞；1031B-二級(jí)液缸進(jìn)液孔；1014B-二級(jí)卡座；1023B-二級(jí)扭轉(zhuǎn)推桿。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，主要由軸向液缸總成1和旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2兩部分組成。本發(fā)明利用鉆井液或流體同時(shí)驅(qū)動(dòng)軸向液缸進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)沖擊器進(jìn)行圓周往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)，使得工具既能給鉆頭提供旋轉(zhuǎn)沖擊破巖能量，又能沿鉆柱軸線向下給鉆頭提供柔性鉆壓，能夠解決深井、超深井、水平井、大位移井機(jī)械鉆速慢、鉆壓傳遞障礙等問(wèn)題，同時(shí)穩(wěn)定鉆進(jìn)過(guò)程、保護(hù)并延長(zhǎng)鉆頭壽命。

具體的，結(jié)合圖1，本發(fā)明提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，包括：軸向液缸總成1和旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2；軸向液缸總成1設(shè)置于旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2的上方，軸向液缸總成1包括液缸組101和推桿組102；推桿組102的末端與旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2固定連接，用于向旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2提供軸向步進(jìn)液力柔性壓持能量。

以下分別對(duì)軸向液缸總成1和旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2介紹：

(一)軸向液缸總成

軸向液缸總成1包括液缸組101和推桿組102，其中，液缸組101包括上接頭1011、液缸1012、進(jìn)液孔1013和卡座1014；推桿組102包括活塞1021、中孔1022、扭轉(zhuǎn)推桿1023和導(dǎo)流孔1024；

其中，液缸1012的上端設(shè)置上接頭1011，上接頭1011用于固定安裝上部鉆具，上部鉆具包括但不限于鉆鋌、鉆桿或鉆柱等上部鉆具，并形成高壓區(qū)；另外，上接頭1011與液缸1012的上部空腔連通，活塞1021置于液缸1012的空腔中，使活塞1021的頂部受到高壓作用；活塞1021的下端與扭轉(zhuǎn)推桿1023的上端固定連接，并且，扭轉(zhuǎn)推桿1023的下端穿過(guò)液缸1012的空腔而延伸到液缸1012的外部，并與旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2固定連接；

另外，液缸1012的底部開口處設(shè)置卡座1014，卡座1014與液缸1012之間形成進(jìn)液孔1013，即：進(jìn)液孔1013連通液缸1012的下部空腔與環(huán)空，使活塞1021的底部受到低壓作用；并且，卡座1014開設(shè)有用于使扭轉(zhuǎn)推桿1023穿過(guò)的通孔，通孔安裝有用于使卡座1014和扭轉(zhuǎn)推桿1023相互扣合的連接件，用于傳遞扭矩，參考圖2，分別為采用鍵聯(lián)接、四棱柱、五棱柱、六棱柱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩。

可見，活塞1021的頂部受到高壓作用，其底部受到低壓作用，壓差推動(dòng)活塞1021下行運(yùn)動(dòng)并擠壓低壓區(qū)，直至運(yùn)動(dòng)到活塞截止位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)液孔1013； 然后，上部鉆具推動(dòng)液缸組101整體下行運(yùn)動(dòng)，直到運(yùn)動(dòng)到液缸截止位，此時(shí)進(jìn)液孔1013開啟，活塞1021在壓差的作用下再次下行運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)軸向推進(jìn)；

活塞1021和扭轉(zhuǎn)推桿1023在軸向上開設(shè)有相互貫通的中孔1022，中孔1022與位于活塞1021上方的液缸1012空腔連通，使中孔1022形成高壓區(qū)；扭轉(zhuǎn)推桿1023的底部開設(shè)與中孔1022相連通的導(dǎo)流孔1024，使導(dǎo)流孔1024形成高壓區(qū)；

導(dǎo)流孔1024輸出的高壓流體用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2進(jìn)行高頻旋轉(zhuǎn)沖擊運(yùn)動(dòng)。

對(duì)于本發(fā)明提供的軸向液缸總成1，可采用n級(jí)軸向液缸總成，其中，n為自然數(shù)；n級(jí)軸向液缸總成包括串聯(lián)的第1級(jí)軸向液缸總成、第2級(jí)軸向液缸總成…第n級(jí)軸向液缸總成；各級(jí)軸向液缸總成均包括液缸組101和推桿組102；第1級(jí)軸向液缸總成用于與上部鉆具固定連接；第n級(jí)軸向液缸總成的推桿組102的末端與旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2固定連接，用于向旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2提供軸向步進(jìn)液力柔性壓持能量。

參考圖7，為n為2的兩級(jí)軸向液缸總成的示意圖，在圖7中，一級(jí)液缸1012A在外、一級(jí)活塞1021A在內(nèi)，二級(jí)液缸1012B在外、二級(jí)活塞1021B在內(nèi)，一級(jí)活塞1021A與二級(jí)液缸1012B一體；一級(jí)液缸1012A開設(shè)有一級(jí)液缸進(jìn)液孔1013A，連通一級(jí)液缸1012A與環(huán)空；二級(jí)液缸1012B開設(shè)有二級(jí)液缸進(jìn)液孔1013B，連通二級(jí)液缸1012B與環(huán)空；一級(jí)扭轉(zhuǎn)推桿1023A與一級(jí)卡座1014A聯(lián)接，截面圖見圖2，二級(jí)扭轉(zhuǎn)推桿1023B與二級(jí)卡座1014B聯(lián)接，截面圖見圖2。

(二)旋轉(zhuǎn)沖擊器總成

旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2包括外筒201、旋轉(zhuǎn)沖擊錘202、旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203和下接頭204；

其中，參見圖3和圖4，為外筒201、旋轉(zhuǎn)沖擊錘202、旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203的組裝示意圖，外筒201、旋轉(zhuǎn)沖擊錘202和旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203均為空心柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)沖擊錘202同軸設(shè)置于外筒201的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203同軸設(shè)置于旋轉(zhuǎn)沖擊錘202的內(nèi)部，外筒201的頂端與軸向液缸總成1的扭轉(zhuǎn)推桿1023固定連接，外筒201的底端固定安裝下接頭204，下接頭204用于固定安裝下部鉆具，例如，鉆頭。

具體的，外筒201內(nèi)表面開設(shè)有第1軸向槽2011和第2軸向槽2012；

旋轉(zhuǎn)沖擊錘202的結(jié)構(gòu)參考圖5，包括沖擊錘空心柱體，以及對(duì)稱設(shè)置于沖擊錘空心柱體左右兩側(cè)的外錘2021和內(nèi)錘2022；其中，外錘2021兩側(cè)分別開有第1外向孔2023和第2外向孔2024；內(nèi)錘2022兩側(cè)分別開有第1內(nèi)向孔2025和第2內(nèi)向孔2026；

旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203的結(jié)構(gòu)參考圖6，包括內(nèi)套空心柱體，內(nèi)套空心柱體的外圓柱面設(shè)有第1徑向支撐2031、第2徑向支撐2032和外凸2033，外凸2033開設(shè)有徑向通孔2034；

下接頭204包括下部聯(lián)接扣2041、上部連接部分2042、分流孔2043和泄流孔2044；下部聯(lián)接扣2041用于與下部鉆具固定連接，上部連接部分2042與外筒201固定連接。

本發(fā)明中，參考圖3,、圖4，外筒201的第1軸向槽2011和第2軸向槽2012與推桿組102的導(dǎo)流孔1024相通，屬高壓區(qū)；內(nèi)錘2022的一個(gè)內(nèi)向孔與第1軸向槽2011或第2軸向槽2012相通形成高壓區(qū)，而內(nèi)錘2022的另一個(gè)內(nèi)向孔與泄流孔2044相通形成低壓區(qū)，內(nèi)錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203在旋轉(zhuǎn)沖擊錘202內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

外錘2021一側(cè)的外向孔與旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203的徑向通孔2034相通形成高壓區(qū)，而外錘2021另一側(cè)的外向孔與泄流孔2044相通形成低壓區(qū)，外錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘202在外筒201內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明提供的液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，其工作原理為：

工作時(shí)，鉆井液經(jīng)上部鉆具進(jìn)入上接頭，再流入到液缸中，活塞1021的頂部與液缸相通，形成高壓區(qū)；而活塞1021的底部是與環(huán)空的低壓區(qū)連通，上下壓差推動(dòng)活塞1021下行擠壓低壓區(qū)，直至運(yùn)動(dòng)到活塞截止位，關(guān)閉進(jìn)液孔1013；然后，上部鉆具推動(dòng)液缸組101整體下行運(yùn)動(dòng)，直到運(yùn)動(dòng)到液缸截止位，此時(shí)進(jìn)液孔1013開啟，活塞1021在壓差的作用下再次下行運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)軸向推進(jìn)給鉆頭提供軸向液力柔性鉆壓；

與此同時(shí)，高壓鉆井液經(jīng)中孔1022和導(dǎo)流孔流經(jīng)旋轉(zhuǎn)沖擊器總成2，外筒201的第1軸向槽2011和第2軸向槽2012與推桿組102的導(dǎo)流孔1024相通，屬高壓區(qū)；內(nèi)錘2022的一個(gè)內(nèi)向孔與第1軸向槽2011或第2軸向槽2012相通形成高壓區(qū)，而內(nèi)錘2022的另一個(gè)內(nèi)向孔與泄流孔2044相通形成低壓區(qū)，內(nèi)錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203在旋轉(zhuǎn)沖擊錘202內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

外錘2021一側(cè)的外向孔與旋轉(zhuǎn)內(nèi)套203的徑向通孔2034相通形成高壓區(qū)，而外錘2021另一側(cè)的外向孔與泄流孔2044相通形成低壓區(qū)，外錘兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊錘202在外筒201內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

由此實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)沖擊錘202在鉆井液的作用下做一定頻率的圓周往復(fù)運(yùn)動(dòng)，給鉆頭提供源源不斷的高頻旋轉(zhuǎn)沖擊能量。因此，使用本發(fā)明的液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，鉆頭能夠接收來(lái)自近鉆頭一定頻率的旋轉(zhuǎn)沖擊能量和軸向液力柔性壓持能量，使得數(shù)千米下的井底鉆頭能夠獲得更直接、有效的破巖動(dòng)力。

本發(fā)明提供一種液力軸向推進(jìn)沖擊鉆具，采用液壓軸向推進(jìn)裝置與旋轉(zhuǎn)沖擊裝置的組合結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)具有扭沖工具的優(yōu)勢(shì)：一是給鉆頭提供了高頻旋轉(zhuǎn)沖擊破巖能量；二是穩(wěn)定鉆進(jìn)過(guò)程，提高上部鉆具破巖能量的傳遞效率；三是穩(wěn)定鉆頭工作面，提升PDC鉆頭的破巖效果和井身質(zhì)量，同時(shí)保護(hù)與延長(zhǎng)進(jìn)尺。

2)兼具液缸軸向推進(jìn)的優(yōu)勢(shì)：鉆壓的作用是不斷壓持鉆頭吃入地層，因此，在鉆壓傳遞方面，不采用容易損壞復(fù)合片軸向振動(dòng)方式，而利用鉆井液液壓的柔性壓持作用平穩(wěn)自動(dòng)送鉆，平衡、保護(hù)鉆頭并有效傳遞鉆壓。

以上兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)使得本發(fā)明在鉆井工程領(lǐng)域的深井、超深井、水平井、大位移井、復(fù)雜井等提速作業(yè)中具有優(yōu)勢(shì)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。