井下双作用提速器的制作方法

本发明涉及井下工具技术领域，尤其是指一种井下双作用提速器。

背景技术：

石油钻井技术发展的根本是努力降低钻井成本、提高钻探的成功率、提高钻井速度、保证钻井的质量和实现地质勘探或油田开发的目的。新理论、新技术、新工艺的研究与应用是石油钻井技术发展的主题。

在石油常规钻井中，PDC钻头得到广泛的应用，然而，在现场操作时，经常会因为司钻技术、经验问题以至于送钻不及时或送钻过快，或是因为井壁摩阻问题，造成施加给钻头的钻压不稳定，影响破岩效率，甚至有可能因为钻压突然增大而损坏钻头、崩裂钻头的切削齿等，影响钻进速度。另一方面，PDC钻头在钻硬或研磨性地层时，通常没有足够的扭矩来破碎地层，从而使钻头瞬间停止转动。这时，扭转能量储存在钻柱中，钻柱会像发条一样扭紧，一旦产生了剪切破碎地层所需的扭矩，钻柱能量便会释放开来，在PDC齿上施加比平常高得多的冲击载荷，最后使金刚石切削齿破碎并导致钻头失效。在钻井过程中，起下钻和更换失效的PDC钻头是造成钻井成本增加的一个重要因素。显而易见地，上述的两种情况下PDC的使用寿命大大缩短，在PDC失效后，其机械钻速也会大大降低，从钻井的效率上讲，也增加了钻井的成本。而现有技术中并没有能同时解决上述两种问题的工具。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能稳定钻头受到的压力、在钻井过程中增加钻头的冲击力的井下双作用提速器。

为达到上述目的，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，所述井下双作用提速器包括：从上至下顺次螺纹连接且内部贯通的上接头、上壳体、中壳体和下壳体，所述上壳体内部设有轴向稳压结构、所述轴向稳压结构的下端伸至所述中壳体的内部，所述中壳体的内部设有周向冲击结构，所述周向冲击结构的上端与所述轴向稳压结构的下端相互顶抵，所述周向冲击结构的下端贯穿所述下壳体并伸出至所述下壳体的外部。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述轴向稳压结构包括上活塞和上芯管，所述上活塞与所述上芯管均为内部中空状，所述上活塞滑动设置在所述上壳体的内部，且所述上活塞的外壁与所述上壳体的内壁密封贴合，所述上芯管的上端伸入至所述上活塞的内部并与所述上活塞螺纹连接，所述上芯管的下端由所述上壳体伸入至所述中壳体的内部；沿着所述上壳体的径向，所述上壳体的下端的内壁上朝向直径缩小的方向形成环形凸台，所述上芯管的外壁与所述环形凸台的内壁密封贴合，所述活塞的下端面、所述上壳体的内壁、所述上芯管的外壁以及所述环形凸台的上端面围合形成第一环腔，所述上壳体的侧壁上开设有稳压孔，所述稳压孔连通所述第一环腔与所述上壳体的外部。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述周向冲击结构包括转动冲击组件、下活塞和下芯管，所述转动冲击组件与所述下活塞均位于所述中壳体的内部，所述下活塞的外壁与所述中壳体的内壁密封贴合，所述转动冲击组件的下端伸入至所述下活塞的上端的内部，且所述转动冲击组件的上端与所述上芯管相互顶抵，所述转动冲击组件的上端面、所述中壳体的内壁、所述上壳体的下端面与所述上芯管的外壁围合形成第二环腔，所述下芯管的上端于所述中壳体的内部与所述下活塞的下端螺纹连接，所述下芯管的下端贯穿所述下壳体后伸出至所述下壳体的外部。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述下活塞呈上下贯通的中空管状，所述下活塞由上至下包括一体成型的上段、中段和下段，所述转动冲击组件设于所述下活塞的上段内部，所述下芯管的上端与所述下活塞的下端螺纹连接；

所述下活塞的上段的内壁上对称凹设有两条泄流槽，且所述下活塞的上段的内壁上对称凹设有两个径向截面为扇形的扇形槽，且沿着所述下活塞的径向，两所述扇形槽的中心的连线与两所述泄流槽的中心的连线垂直；所述下活塞的上段的外壁上对应于各所述扇形槽与相邻的两所述泄流槽之间的位置处各凹设有一条引流槽，各所述泄流槽、各所述扇形槽及各所述引流槽均沿所述下活塞的轴向延伸，每个所述引流槽内均开设有至少一个沿着所述下活塞的径向贯穿所述下活塞的侧壁的引流孔；

所述下活塞的中段的内径小于所述下活塞的上段的内径，所述下活塞的中段的内壁凸出于所述下活塞的上段的内壁，沿着所述下活塞的径向，所述下活塞的中段的下端的内壁上朝向直径缩小的方向形成限位凸台；

所述下活塞的下段的内径大于所述下活塞的中段的内径，且所述下活塞的下段的内径小于所述下活塞的上段的内径。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述转动冲击组件包括砧子、换向体、滤筒和压盖；

所述滤筒包括一体成型的上段和下段，所述滤筒的上段位于所述下活塞的上段的内部，沿着所述滤筒的径向，所述滤筒的上段的侧壁上均匀开设有多个滤孔，所述滤筒的下段位于所述下活塞的中段的内部，且所述滤筒的底部抵靠在所述限位凸台上，所述滤筒的下段的外径大于所述滤筒的上段的外径，所述滤筒的下段的外壁凸出于所述滤筒的上段的外壁，所述滤筒的下段的上端面与所述滤筒的下段的外壁的连接处形成由上至下渐扩状的导斜面，在所述滤筒的底部抵靠在所述限位凸台上的状态下，所述滤筒的下段的上端面与所述下活塞的中段的上端面平齐；

所述换向体套设于所述滤筒的上段的外侧，且所述换向体的下端抵靠在所述滤筒的下段的上端面上，所述砧子套设在所述换向体的外侧，且所述下活塞套设在所述砧子的外侧，所述砧子的下端抵靠在所述下活塞的中段的上端面上，所述下活塞的内壁与所述砧子的外壁贴合接触，且所述砧子的内壁与所述换向体的外壁贴合接触，所述换向体的内壁与所述滤筒的外壁贴合接触，所述下活塞的上端面、所述砧子的上端面及所述换向体的上端面平齐，所述压盖套设在所述滤筒的外侧并与所述滤筒的外壁贴合接触，且所述压盖压迫在所述下活塞的上端面、所述砧子的上端面及所述换向体的上端面上，所述中壳体的内壁、所述上壳体的下端面、所述上芯管的外壁及所述压盖的上端面围合形成第二环腔，所述上芯管的内部分别与所述滤筒的内部、所述第二环腔相连通。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述压盖上开设有与各引流槽相连通的过流孔。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述滤筒的上段的下端的内壁上凸设有限位环，且所述滤筒的上段的内部设有过流喷嘴，所述过流喷嘴的下端面抵靠在所述限位环的上端面上，所述过流喷嘴为内部中空且上下贯通的管状结构，所述过流喷嘴的内径小于所述滤筒的上段的内径，且所述过流喷嘴的外壁与所述滤筒的上段的内壁紧密贴合设置。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述下活塞的上段的内壁与所述下活塞的中段的内壁的连接处形成有由上至下呈渐缩状的泄流引导面，所述泄流引导面、所述砧子的下端面、所述换向体的下端面及所述导斜面围合形成泄流环腔，所述泄流引导面的上边缘与所述下活塞的上段的内壁面之间的距离小于所述活塞的上段的侧壁厚度，所述泄流环腔与所述泄流槽连通。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述导斜面上开设有多个垂直贯穿所述导斜面的泄流孔，所述泄流孔连通所述泄流环腔与所述滤筒的下段的内部。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述下活塞的侧壁上开设有至少一个循环孔，每个所述循环孔连通多条引流槽中的一条以及所述泄流环腔。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述砧子的外壁上对称的凸设有两个扇形块，在所述下活塞套设于所述砧子的外侧的状态下，两个所述扇形块分别插入两个所述扇形槽中，所述扇形槽的径向截面积大于所述扇形块的径向截面积，在所述下活塞与所述砧子之间产生相对转动的状态下，所述扇形块能在所述扇形槽中移动；

所述砧子的内壁上对称的凸设有两个限位块，两所述扇形块与两所述限位块均沿着所述砧子的轴线延伸，且沿着所述砧子的径向，两所述限位块的中心连线垂直于两所述扇形块的中心连线；

紧贴各所述扇形块的两侧，且紧贴各所述限位块的两侧，所述砧子的侧壁上分别开设有贯穿所述砧子的侧壁的通道，位于各所述限位块两侧的通道能在所述砧子与所述下活塞之间产生相对转动至预定位置的状态下与所述泄流槽连通。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述换向体的外壁上凹设有四条均匀分布的泄压槽，各所述泄压槽均沿着所述换向体的轴向延伸，且各所述泄压槽分别向上延伸贯穿所述换向体的上端面，各所述泄压槽分别向下延伸贯穿所述换向体的下端面，每两条相邻的所述泄压槽之间形成径向截面呈扇形的凸块，所述凸块包括两个第一凸块和两个第二凸块；

两个所述第一凸块沿所述换向体的轴线中心对称，两个所述第一凸块上分别凹设有限位槽，两个所述限位槽均沿所述换向体的轴向延伸，且两个所述限位槽分别沿所述换向体的轴向向上延伸并且贯穿所述换向体的上端面，两个所述限位槽分别沿所述换向体的轴向向下延伸并且未贯穿所述换向体的下端面，在所述砧子套设于所述换向体的外侧的状态下，所述限位块伸入至所述限位槽中，沿着所述换向体的径向，所述限位槽的径向截面积大于所述限位块的径向截面积，在所述砧子与所述换向体之间产生相对转动的状态下，所述限位块能在所述限位槽中移动；

两个所述第二凸块沿着所述换向体的轴线中心对称，两个所述第二凸块上分别开设有至少一对沿着所述换向体的径向贯穿所述换向体的通孔，且沿着所述第二凸块的中心与所述换向体的径向截面的中心的连线，每对所述通孔中的两个所述通孔相互对称，在所述限位块抵靠在所述限位槽的一侧的状态下，每对所述通孔中的一个与所述砧子上位于所述扇形块的两侧的通道中的一个连通，且在所述限位块抵靠在所述限位槽的另一侧的状态下，每对所述通孔中的另一个与所述砧子上位于所述扇形块的两侧的通道中的另一个连通。

如上所述的井下双作用提速器，其中，所述下芯管与所述下壳体之间设有花键，所述花键包括多个设置在所述下芯管的外壁上的键齿以及多个设置在所述下壳体的内壁上的键槽，所述键齿与所述键槽一一对应设置，沿着所述下壳体的径向，所述键槽的径向截面积大于所述键齿的径向截面积，各所述键齿的两侧与对应的所述键槽的两侧壁之间均具有间隙，在所述下活塞带动所述下芯管转动的状态下，所述键齿能在对应的所述键槽中移动。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明通过设置轴向稳压结构能够稳定钻头受到的轴向压力，为钻头施加轴向稳定的推力，同时通过设置周向冲击结构，能为钻头提供周向冲击力，提高钻井速度。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明提供的井下双作用提速器的外部结构示意图；

图2是本发明提供的井下双作用提速器的侧视剖面图；

图3是图2中A处的结构放大示意图；

图4是本发明提供的井下双作用提速器的下活塞的外部结构示意图；

图5是本发明提供的井下双作用提速器的下活塞的侧视剖面图；

图6是本发明提供的井下双作用提速器的下活塞的俯视剖面图；

图7是本发明提供的井下双作用提速器的砧子的主视图；

图8是本发明提供的井下双作用提速器的砧子的侧视图；

图9是本发明提供的井下双作用提速器的砧子的俯视剖面图；

图10是本发明提供的井下双作用提速器的换向体的侧视剖面图；

图11是本发明提供的井下双作用提速器的换向体的俯视剖面图；

图12是本发明提供的井下双作用提速器的滤筒的侧视局部剖面示意图；

图13是沿图2中剖面线B-B的剖面示意图；

图14A、图14B、图14C、图14D、图14E和图14F是本发明提供的井下双作用提速器的冲击过程原理图；

图15A、图15B、图15C、图15D、图15E和图15F是本发明提供的井下双作用提速器的回程过程原理图。

附图标号说明：

1 上接头

2 上壳体

21 环形凸台

22 第一环腔

23 稳压孔

3 中壳体

31 第二环腔

4 下壳体

41 花键

411 键齿

412 键槽

5 轴向稳压结构

51 上活塞

52 上芯管

6 周向冲击结构

61 转动冲击组件

611 砧子

6111、6111A 扇形块

6112、6112A、6112B 限位块

6113 通道

612 换向体

6121 泄压槽

6122、6122A 第一凸块

6123 限位槽

6124 第二凸块

6125 通孔

613 滤筒

6131 上段

6132 下段

6133 滤孔

6134 导斜面

6135 泄流孔

614 压盖

6141 背帽

6145 限位环

615 过流喷嘴

62 下活塞

621 上段

6211 泄流槽

6212、6212A 扇形槽

6213 引流槽

6214 引流孔

622 中段

6221 限位凸台

623 下段

624 泄流引导面

625 泄流环腔

626 循环孔

63 下芯管

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1及图2所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，井下双作用提速器包括：从上至下顺次螺纹连接且内部贯通的上接头1、上壳体2、中壳体3和下壳体4，其中，上壳体2的上端连接有上接头1，下壳体4的下端一体成型有下接头，下接头用于连接钻头，上壳体2内部设有轴向稳压结构5、轴向稳压结构5的下端伸至中壳体3的内部，中壳体3的内部设有周向冲击结构6，周向冲击结构6的上端与轴向稳压结构5的下端相互顶抵，周向冲击结构6的下端贯穿下壳体4并伸出至下壳体4的外部。在使用时，通过轴向稳压结构5为钻头提供稳定的轴向推力，防止出现施加给钻头的钻压不稳定，影响破岩效率，甚至有可能因为钻压突然增大而损坏钻头、崩裂钻头的切削齿等影响钻进速度的情况发生；同时通过设置周向冲击结构6，能为钻头提供高频的周向冲击凿岩力，提高破岩效率，避免出现由于岩石硬度较高而导致钻头停止并受力破裂，导致钻进中断的情况发生。

综上，本发明提供的一种井下双作用提速器，能给钻头施加轴向的推力和周向的冲击力，以提高钻头破岩效率，提高钻井速度。

进一步地，如图2所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，轴向稳压结构5包括上活塞51和上芯管52，上活塞51与上芯管52均为内部中空状，从上接头1进入到上壳体2内部的高压泥浆能穿过上活塞51和上芯管52到达中壳体3的内部，上活塞51滑动设置在上壳体2的内部，即上活塞51能沿着上壳体2的轴向在上壳体2的内部上下滑动并带动上芯管52上下运动，且上活塞51的外壁与上壳体2的内壁密封贴合，上芯管52的上端伸入至上活塞51的内部并与上活塞51螺纹连接，上芯管52的下端由上壳体2伸入至中壳体3的内部，使得进入上壳体2内部的高压泥浆无法进入至上活塞51与上壳体2之间，而是只能进入上活塞51内部并沿着上芯管52向下运动并进入中壳体3，并且继续向下进入下壳体4并从下壳体4流出至本发明与井筒之间变为低压泥浆，相当于在上壳体2的内部分隔出一个泥浆流道；沿着上壳体2的径向，上壳体2的下端的内壁上朝向直径缩小的方向形成环形凸台21，上芯管52的外壁与环形凸台21的内壁密封贴合，活塞的下端面、上壳体2的内壁、上芯管52的外壁以及环形凸台21的上端面围合形成第一环腔22，上壳体2的侧壁上开设有稳压孔23，稳压孔23连通第一环腔22与上壳体2的外部，此时流入到本发明与井筒之间的低压泥浆穿过稳压孔23到达第一环腔22的内部，可以理解的是，上壳体2的内部形成了两个空腔，一个容纳低压泥浆的是第一环腔22，另一个是容纳高压泥浆的泥浆流道，上活塞51以及上芯管52内部的高压泥浆与第一环腔22中的低压泥浆之间形成压力差，在压力差的作用下为上活塞51提供稳定的推力，并且由于第一环腔22中低压泥浆的存在，即使高压泥浆处发生压力变化，由于低压泥浆的缓冲作用可以减缓高压泥浆的压力变化对上活塞51、上芯管52乃至钻头的影响，保证本发明提供的井下双作用提速器受到稳定的轴向推力。即可以理解为，正常钻井时，泥浆泵入本发明内部，流向钻头，再经钻头排入井筒，从井筒与本发明之间的环腔中返回地面，易知，本发明内部的泥浆为高压泥浆，本发明与井筒之间的环腔中的泥浆为低压泥浆，故，作用在上活塞51上端面为高压泥浆，作用在上活塞51下端面为低压泥浆，在这个泥浆压差作用下，51上活塞被驱动沿上壳体2内部下行，并带动上芯管52下行，进而推动下芯管63也下行，使下芯管63伸出下壳体4外。

在泥浆排量和钻头参数一定的情况下，上活塞51的上下两个端面的泥浆压差也是一定的，所形成的推力也是固定的，所以本发明整体的推力是恒定的，与下芯管63伸出的行程长短没有关系。这样，就保证了钻头所受钻压始终处于稳定状态。

进一步地，如图2及图3所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，周向冲击结构6包括转动冲击组件61、下活塞62和下芯管63，转动冲击组件61、下活塞62和下芯管63均为内部中空状，上芯管52内的高压泥浆能穿过下活塞62，转动冲击组件61与下活塞62均位于中壳体3的内部，下活塞62的外壁与中壳体3的内壁密封贴合，且下活塞62能沿着中壳体3的轴向上下运动并带动下芯管63上下运动，转动冲击组件61的下端伸入至下活塞62的上端的内部，且转动冲击组件61的上端与上芯管52相互顶抵，上活塞51推动上芯管52上下运动的同时，上芯管52推动转动冲击组件61和下活塞62一同上下运动并带动下芯管63上下运动，使得下芯管63的下端的钻头向下运动进行钻进工作，表现为下芯管63的下端伸出或缩回下壳体4，在泥浆流体的作用下，下芯管63会伸出，进而推动钻头钻进；转动冲击组件61的上端面、中壳体3的内壁、上壳体2的下端面与上芯管52的外壁围合形成第二环腔31，下芯管63的上端于中壳体3的内部与下活塞62的下端螺纹连接，下芯管63的下端向下贯穿下壳体4后伸出至下壳体4的外部与钻头连接，上芯管52中的高压泥浆，一部分从上芯管52与转动冲击组件61之间的缝隙进入到第二环腔31中，另一部分从上芯管52直接进入转动冲击组件61的内部，在两部分高压泥浆的压力作用下，驱动转动冲击组件61进行转动冲击并带动下活塞62、下芯管63和钻头一同进行周向冲击。需要说明的是：当下芯管63伸出一定长度后时，下活塞51的下端面与下壳体4的上端面贴合，使下芯管无法继续向外伸出，以防止下芯管63掉落。

更进一步地，如图2～图6所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，下活塞62呈上下贯通的中空管状，下活塞62由上至下包括一体成型的上段621、中段622和下段623，转动冲击组件61设于下活塞62的上段621内部，且转动冲击组件61能与下活塞62产生一定范围的相对转动，下芯管63的上端与下活塞62的下端螺纹连接，下芯管63与下活塞62之间保持相对静止，下活塞62转动时带动下芯管63一同转动；

下活塞62的上段621的内壁上对称凹设有两条泄流槽6211，高压泥浆驱动转动冲击组件61转动冲击后从泄流槽6211向下流至下活塞62的中段622以及下活塞62的下段623，并最终流入下芯管63中，且下活塞62的上段621的内壁上对称凹设有两个径向截面为扇形的扇形槽6212，高压泥浆通过从扇形槽6212的两侧流入和流出的过程中驱动转动冲击组件61进行转动冲击，且沿着下活塞62的径向，两扇形槽6212的中心的连线与两泄流槽6211的中心的连线垂直；下活塞62的上段621的外壁上对应于各扇形槽6212与相邻的两泄流槽6211之间的位置处各凹设有一条引流槽6213，各泄流槽6211、各扇形槽6212及各引流槽6213均沿下活塞62的轴向延伸，每个引流槽6213内均开设有至少一个沿着下活塞62的径向贯穿下活塞62的侧壁的引流孔6214，其中引流孔6214可以设置多个，且多个引流孔6214从上至下排列设置，第二环腔31中的高压泥浆进入引流槽6213并沿着引流孔6214进入转动冲击组件61中对其进行驱动，使其进行转动冲击；

下活塞62的中段622的内径小于下活塞62的上段621的内径，下活塞62的中段622的内壁凸出于下活塞62的上段621的内壁，沿着下活塞62的径向，下活塞62的中段622的下端的内壁上朝向直径缩小的方向形成限位凸台6221，即下活塞62的上段621与下活塞62的中段622的连接处形成了台阶面；

下活塞62的下段623的内径大于下活塞62的中段622的内径，为保证穿过转动冲击组件61和下活塞62的泥浆快速排出，应保证下芯管63的内径不小于下活塞62的中段622的内径，同时由于下芯管63的管壁具有一定厚度，所以为保证下芯管63的内径不小于下活塞62的中段622的内径，应将下活塞62的下段623的内径设为大于下活塞62的中段622的内径，作为优选，下活塞62的下段623的内径应大于下活塞62的中段622的内径与下芯管63的两倍的壁厚之和，但需要说明的是，在能够实现本发明内部泥浆正常快速排出的情况下，下活塞62的下段623的内径也可以不大于下活塞62的中段622的内径，本发明并不以此为限；且下活塞62的下段623的内径小于下活塞62的上段621的内径，需要说明的是，下活塞62的下段623的内径并不是必须要小于下活塞62的上段621的内径，本领域技术人员可以根据实际情况灵活确定下活塞62各段的内径，本发明并不以此为限。

进一步地，如图2、图3以及图7～图13所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，转动冲击组件61包括砧子611、换向体612、滤筒613和压盖614，换向体612、砧子611、下活塞62依次径向从内向外安装，在泥浆压力的作用下，砧子611能旋转冲击下活塞62，并把冲击传递给下芯管63，从而周向冲击钻头；

滤筒613包括一体成型的上段6131和下段6132，滤筒613的上段6131位于下活塞62的上段621的内部，沿着滤筒613的径向，滤筒613的上段6131的侧壁上均匀开设有多个滤孔6133，从上芯管52流入转动冲击组件61中的高压泥浆全部流入滤筒613中，到达滤筒613内的高压泥浆一部分沿着滤筒613向下流入下芯管63中，另一部分穿过滤孔6133到达滤筒613的外部，且穿过滤孔6133到达滤筒613外部的高压泥浆的压力作为驱动转动冲击组件61转动冲击的驱动力；滤筒613的下段6132位于下活塞62的中段622的内部，且滤筒613的底部(即滤筒613的下段6132的下端)抵靠在限位凸台6221上，滤筒613的下段6132的外径大于滤筒613的上段6131的外径，滤筒613的下段6132的外壁凸出于滤筒613的上段6131的外壁，滤筒613的下段6132的上端面与滤筒613的下段6132的外壁的连接处形成由上至下渐扩状的导斜面6134，在滤筒613的底部抵靠在限位凸台6221上的状态下，滤筒613的下段6132的上端面与下活塞62的中段622的上端面平齐；

换向体612套设于滤筒613的上段6131的外侧，且换向体612的下端抵靠在滤筒613的下段6132的上端面上，砧子611套设在换向体612的外侧，且下活塞62套设在砧子611的外侧，砧子611的下端抵靠在下活塞62的中段622的上端面上，由于滤筒613的下段6132的上端面与下活塞62的中段622的上端面平齐，换向体612的下端面与砧子611的下端面平齐，下活塞62的内壁与砧子611的外壁贴合接触，且砧子611的内壁与换向体612的外壁贴合接触，换向体612的内壁与滤筒613的外壁贴合接触，下活塞62的上端面、砧子611的上端面及换向体612的上端面平齐，压盖614套设在滤筒613的外侧并与滤筒613的外壁贴合接触，且压盖614压迫在下活塞62的上端面、砧子611的上端面及换向体612的上端面上，通过设置压盖614，能保持下活塞62、砧子611、换向体612以及滤筒613的相对位置，在进行轴向移动时使下活塞62、砧子611、换向体612以及滤筒613同步进行轴向运动，中壳体3的内壁、上壳体2的下端面、上芯管52的外壁及压盖614的上端面围合形成第二环腔31，上芯管52的内部分别与滤筒613的内部、第二环腔31相连通。

作为优选，如图2及图3所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，滤筒613的上段6131的下端的内壁上凸设有限位环6145，且滤筒613的上段6131的内部设有过流喷嘴615，过流喷嘴615的下端面抵靠在限位环6145的上端面上，过流喷嘴615为内部中空且上下贯通的管状结构，过流喷嘴615的内径小于滤筒613的上段6131的内径，且过流喷嘴615的外壁与滤筒613的上段6131的内壁紧密贴合设置。通过设置过流喷嘴615，使得高压泥浆从滤筒613底部流出时的流通面积进一步减小，通过限流来提高滤筒613内的压力，并使滤筒613内更多部分的泥浆从滤孔6133中流至滤筒613的外侧对换向体612和砧子611进行驱动。

作为优选，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，压盖614上开设有与各引流槽6213相连通的过流孔。通过设置过流孔才能使得第二环腔31内的高压泥浆穿过压盖614并进入引流槽6213，从而穿过引流孔6214进入下活塞62的内部对转动冲击组件61进行驱动使其产生周向冲击。

作为优选，如图2及图3所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，压盖614上方设有背帽6141，背帽6141套设在滤筒的外壁上，且背帽6141的下端面抵靠在压盖614的上表面上，且背帽6141的上端面与压盖614的上端面平齐，上芯管52的下端面抵靠在背帽6141的上端面和压盖614的上端面上。通过设置背帽6141能分担上芯管52施加在压盖614上的压力，使上芯管52施加的一部分压力通过背帽6141传递到压盖614上，使压盖614受力更加均匀。

更进一步地，如图3及图5所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，下活塞62的上段621的内壁与下活塞62的中段622的内壁的连接处形成有由上至下呈渐缩状的泄流引导面624，通过设置泄流引导面624能有效地对泄流槽6211中流出的泥浆进行引导使其朝向靠近下活塞62中段622的方向流动，泄流引导面624、砧子611的下端面、换向体612的下端面及导斜面6134围合形成泄流环腔625，泄流引导面624的上边缘与下活塞62的上段621的内壁面之间的距离小于下活塞62的上段621的侧壁厚度，泄流环腔625与泄流槽6211连通，即从泄流槽6211中流出的泥浆沿着泄流引导面624进入泄流环腔625中，并最终从泄流环腔625中流入下活塞62的中段622的内部。

作为优选，如图3及图5所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，导斜面6134上开设有多个垂直贯穿导斜面6134的泄流孔6135，泄流孔6135连通泄流环腔625与滤筒613的下段6132的内部。进入到泄流环腔625中的泥浆从泄流孔6135流入滤筒613的下段6132的内部后流入下芯管63中，并从下芯管63排出。

作为优选，如图3及图5所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，下活塞62的侧壁上开设有至少一个循环孔626，每个循环孔626连通多条引流槽6213中的一条以及泄流环腔625。通过设置循环孔626能使下活塞62的引流槽6213中的高压泥浆循环起来，更有利于对转动冲击组件61进行驱动，使其提供更加强有力的周向冲击力，以提高破岩效率。其中，作为优选，循环孔626设有多个，多个循环孔626与多条引流槽6213一一对应设置，即每个引流槽6213的底部均通过一个循环孔626与泄流环腔625的内部连通。

更进一步地，如图7～图9所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，砧子611的外壁上对称的凸设有两个扇形块6111，在下活塞62套设于砧子611的外侧的状态下，两个扇形块6111分别插入两个扇形槽6212中，扇形槽6212的径向截面积大于扇形块6111的径向截面积，在下活塞62与砧子611之间产生相对转动的状态下，扇形块6111能在扇形槽6212中移动，在未冲击之前，扇形块6111的一侧抵靠在扇形槽6212的一侧内壁上，在高压泥浆的作用下砧子611转动，直至扇形块6111的另一侧抵靠在扇形槽6212的另一侧内壁上，完成一次周向冲击，扇形块6111与扇形槽6212相当于下活塞62与砧子611之间的连接构件；

砧子611的内壁上对称的凸设有两个限位块6112，两扇形块6111与两限位块6112均沿着砧子611的轴线延伸，且沿着砧子611的径向，两限位块6112的中心连线垂直于两扇形块6111的中心连线，限位块6112用于在换向体612与砧子611之间构成连接构件；

紧贴各扇形块6111的两侧，且紧贴各限位块6112的两侧，砧子611的侧壁上分别开设有贯穿砧子611的侧壁的通道6113，位于各限位块6112两侧的通道6113能在砧子611与下活塞62之间产生相对转动至预定位置的状态下与泄流槽6211连通。扇形块6111两侧的通道6113的其中一个在未冲击之前与扇形槽6212和扇形块6111之间的间隙连通，使得砧子611内部的高压泥浆穿过通道6113到达扇形块6111的一侧与扇形槽6212的一侧内壁之间，随着扇形块6111一侧的高压泥浆越来越多，推动扇形块6111朝向另一侧移动，砧子611转动，直至扇形块6111的另一侧抵靠在扇形槽6212的另一侧内壁上，完成一次周向冲击；在冲击完成之后，扇形块6111两侧的通道6113的另一个与扇形槽6212和扇形块6111的另一侧内壁之间的间隙连通，使得砧子611内部的高压泥浆穿过通道6113到达扇形块6111的另一侧与扇形槽6212的另一侧内壁之间，随着扇形块6111另一侧的高压泥浆越来越多，推动扇形块6111朝向一侧移动，砧子611转动，直至扇形块6111的一侧抵靠在扇形槽6212的一侧内壁上，完成一次回程过程。

另外，需要说明的是：通过设置换向体612、砧子611、下活塞62的通孔、冲击面及限位面的角度关系，可使得顺时针冲击力较大，逆时针冲击力很小，甚至为零，这样，就实现了砧子611对下活塞62只进行顺时针单向冲击。在高压、连续的泥浆流体作用下，该冲击表现为一种高频旋转冲击。

更进一步地，如图10及图11所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，换向体612的外壁上凹设有四条均匀分布的泄压槽6121，各泄压槽6121均沿着换向体612的轴向延伸，且各泄压槽6121分别向上延伸贯穿换向体612的上端面，各泄压槽6121分别向下延伸贯穿换向体612的下端面，通过设置泄压槽6121能将进行冲击过程中进入扇形块6111的一侧与扇形槽6212的一侧内壁之间的高压泥浆排出，以便于扇形块6111回到未进行冲击之前的位置准备进行下一次的冲击，每两条相邻的泄压槽6121之间形成径向截面呈扇形的凸块，凸块包括两个第一凸块6122和两个第二凸块6124，也可以理解为两个第一凸块6122和两个第二凸块6124之间分隔出四条泄压槽6121；

两个第一凸块6122沿换向体612的轴线中心对称，两个第一凸块6122上分别凹设有限位槽6123，两个限位槽6123均沿换向体612的轴向延伸，且两个限位槽6123分别沿换向体612的轴向向上延伸并且贯穿换向体612的上端面，两个限位槽6123分别沿换向体612的轴向向下延伸并且未贯穿换向体612的下端面，因此当砧子611套设在换向体612外侧时，由于砧子611的内壁与换向体612的内壁贴合接触，使得进入限位槽6123中的高压泥浆不会从限位槽6123的下端向下漏出，以保证高压泥浆能在限位槽6123的内部驱动砧子611和换向体612产生相对转动；在砧子611套设于换向体612的外侧的状态下，限位块6112伸入至限位槽6123中，沿着换向体612的径向，限位槽6123的径向截面积大于限位块6112的径向截面积，在砧子611与换向体612之间产生相对转动的状态下，限位块6112能在限位槽6123中移动；在扇形块6111由扇形槽6212的一侧移动至扇形槽6212的另一侧之后，下活塞62的上段621侧壁上的引流孔6214与砧子611上位于限位块6112一侧的通道6113连通，引流槽6213中的高压泥浆顺次穿过引流孔6214和通道6113进入至限位块6112的一侧与限位槽6123的一侧内壁之间的间隙中，随着进入的高压泥浆越来越多，在高压泥浆的作用下，向限位块6112施加推力，使砧子611和换向体612之间产生相对转动，需要说明的是，由于扇形槽6212中高压泥浆对扇形块6111的压力，使得扇形块6111被推抵在扇形槽6212的另一侧无法移动，因此砧子611也无法转动，所以砧子611与换向体612之间的相对转动是通过换向体612的转动实现的，换向体612的转动直至限位块6112的另一侧与限位槽6123的另一侧内壁接触后停止，此时砧子611上位于扇形块6111一侧的通道6113与换向体612外侧的泄压槽6121连通，扇形槽6212中推抵扇形块6111的高压泥浆穿过通道6113从泄压槽6121中向下流出，且与此同时，位于扇形块6111另一侧的通道6113连通扇形块6111另一侧与扇形槽6212另一侧内壁之间的间隙，砧子611内侧的高压泥浆由此通道6113进入到扇形块6111另一侧与扇形槽6212的另一侧内壁之间，随着进入的高压泥浆越来越多，推动扇形块6111回到扇形槽6212的一侧，且扇形块6111的一侧与扇形槽6212的一侧内壁贴靠，完成回程过程，并准备进行下一次周向冲击。

两个第二凸块6124沿着换向体612的轴线中心对称，两个第二凸块6124上分别开设有至少一对沿着换向体612的径向贯穿换向体612的通孔6125，且沿着第二凸块6124的中心与换向体612的径向截面的中心的连线，每对通孔6125中的两个通孔6125相互对称，在限位块6112抵靠在限位槽6123的一侧的状态下，每对通孔6125中的一个与砧子611上位于扇形块6111的两侧的通道6113中的一个连通，且在限位块6112抵靠在限位槽6123的另一侧的状态下，每对通孔6125中的另一个与砧子611上位于扇形块6111的两侧的通道6113中的另一个连通，即在冲击过程中，每对通孔6125中的一个连通扇形块6111一侧与扇形槽6212一侧内壁之间的间隙，在回程过程中，每对通孔6125中的另一个连通扇形块6111的另一侧与扇形槽6212的另一侧内壁之间的间隙。

进一步地，如图13所示，本发明提供了一种井下双作用提速器，其中，下芯管63与下壳体4之间设有花键41，花键41包括多个设置在下芯管63的外壁上的键齿411以及多个设置在下壳体4的内壁上的键槽412，键齿411与键槽412一一对应设置，沿着下壳体4的径向，键槽412的径向截面积大于键齿411的径向截面积，各键齿411的两侧与对应的键槽412的两侧壁之间均具有间隙，在下活塞62带动下芯管63转动的状态下，键齿411能在对应的键槽412中移动。通过设置花间并在键齿411的两侧和键槽412的两侧壁之间设置间隙，为下芯管63的转动提供了空间，避免出现下芯管63的转动受到下壳体4的阻挡而减弱甚至消除并影响周向冲击作用的情况。

其中，上述各部件之间的密封接触以及密封连接，作为优选均通过密封圈实现，或者本领域技术人员还可以采用其他结构或方式实现上述密封，本发明并不以此为限。

本发明提供的井下双作用提速器在使用时包括冲击过程和回程过程：

请顺次参见图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图15A、图15B、图15C、图15D、图15E和图15F，现对冲击过程和回程过程中各部件的运动进行说明，下图中提到的表示方向的“左”为该部件转动至最上方时的左侧，“右”为该部件转动至最上方时的右侧：

扇形块6111A左侧与扇形槽6212A的左侧内壁接触，限位块6112A的左侧的通道6113与扇形槽6212A右侧的引流孔6214及引流槽6213连通，引流槽6213内的高压泥浆沿着引流孔6214、限位块6112A左侧的通道6113进入至限位块6112A的左侧与对应的限位槽6123的左侧内壁之间，在高压泥浆的压力作用下，换向体612逆时针转动直至限位块6112A的右侧与对应的限位槽6123的右侧内壁贴靠，换向体612停止转动，此时，第一凸块6122A上左侧的通孔6125、扇形块6111A左侧的通道6113、以及扇形块6111A左侧与扇形槽6212A的左侧内壁之间的间隙连通，滤筒613中的高压泥浆经过滤孔6133的过滤顺次穿过第一凸块6122A上左侧的通孔6125和扇形块6111A左侧的通道6113进入至扇形块6111A左侧与扇形槽6212A的左侧内壁之间，随着高压泥浆的逐渐增多，在高压泥浆的压力作用下，推动扇形块6111A朝向扇形槽6212A的右侧运动(即砧子611顺时针转动)，由于限位块6112A的右侧与对应的限位槽6123的右侧内壁的相互抵靠，在扇形块6111A朝向扇形槽6212A的右侧运动的过程中，砧子611和换向体612同步转动，保持相对静止，直至扇形块6111A的右侧抵靠在扇形槽6212A的右侧内壁上；当扇形块6111A的右侧抵靠在扇形槽6212A的右侧内壁上之后，与限位块6112A对应的限位槽6123、限位块6112A左侧的通道6113以及下活塞62内壁上的一条泄流槽6211连通，与限位块6112A对应的限位槽6123中的高压泥浆穿过限位块6112A左侧的通道6113流入对应的泄流槽6211中流出，与此同时，位于扇形槽6212A左侧的引流孔6214及引流槽6213、限位块6112B右侧的通道6113、以及限位块6112B的右侧与对应的限位槽6123之间的间隙连通，引流槽6213内的高压泥浆通过引流孔6214进入限位块6112B的右侧与对应的限位槽6123之间，在高压泥浆的压力作用下，换向体612顺时针转动直至限位块6112B的左侧与对应的限位槽6123的左侧内壁贴靠，换向体612停止转动，此时，位于第一凸块6122A左侧的泄压槽6121、扇形块6111A左侧的通道6113、以及扇形块6111A的左侧与扇形槽6212A的左侧内壁之间的间隙连通，扇形块6111A的左侧与扇形槽6212A的左侧内壁之间的间隙中的高压泥浆从泄压槽6121中向下流出，并且于此同时，第一凸块6122A上右侧的通孔6125、扇形块6111A右侧的通道6113、以及扇形块6111A的右侧与扇形槽6212A的右侧内壁之间的间隙连通，开始回程过程。本领域普通技术人员应当了解的是，回程过程相当于反向冲击的过程，仅是将上述各部件的运动过程反向完成一次，即冲击过程为扇形块6111顺时针运动的过程，而回程过程为扇形块6111逆时针运动的过程，再此不再赘述。在泥浆压力的作用下，砧子611能高频旋转冲击下活塞62，并把冲击传递给下芯管63，从而进行高频地周向冲击钻头。同时，下芯管63与下壳体4的花键有足够的间隙，以免砧子611的冲击作用受下壳体4的限制。这样，钻头在旋转切削破岩时，同时受到一个周向冲击式的凿岩力，使破岩效率更高。

本发明通过利用泥浆流体的压力来形成一个轴向的推力和周向的冲击力，作用在下部钻头上，从而给钻头施加一个稳定的钻压和一个高频的周向冲击式凿岩力，使钻头提高破岩效率，提高机械钻速。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明中上芯管与上活塞形成一个稳定的推力，给钻头施加钻压；下芯管与下活塞形成一个周向冲击，给钻头提供一个高频的瞬时凿岩力。一方面，本发明所提供的推力是一个相对柔性的稳定的推力，推动钻头不断钻进，避免了给钻头机械、刚性地加压，由于钻压的不稳定对钻头造成的损坏；另一方面，本发明在能够传递上部钻杆转动扭矩的前提下，还能形成一个局部的周向高频冲击，使PDC钻头的切削破岩原理变为高频连续的凿岩原理，以提高破岩效率，同时也保护了钻头切削齿不被累积过大的扭矩而崩裂。以上两个功能同时作用于钻头，使钻井破岩效率能大大提升，进而达到提高机械钻速的目的。

本发明通过设置轴向稳压结构能够稳定钻头受到的轴向压力，为钻头施加轴向稳定的推力，同时通过设置周向冲击结构，能为钻头提供周向冲击力，提高钻井速度。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。