内部和第二腔室38内部的钻井液的通过率均为零，冲击器8的滑堵35将新高压通道B ’中的轴向高压凹槽27封住，冲击锤33将新低压通道A '中的低压通孔29封住，使之前形成的新低压通道A '和新高压通道B ’关闭，于此同时，第一腔室37与液流通孔36及轴向高压凹槽27相连通，而又形成高压通道B，使钻井液在第一腔室37与轴向高压凹槽27之间流通，且第二腔室38与液流通孔36和低压通孔29相连通，而又形成低压通道A，使高压钻井液进入第二腔室38，如此往复循环；其中，通过驱动器11的顺时针转动和逆时针转动进行系统压力的调制，以保持第一腔室37和第二腔室38交替处于高压钻井液填充状态，由此形成周期性的高频旋转往复冲击。
[0071]在上述工作循环过程中，其中第一股液流的一部分钻井液经分流器3的上分流口25进入冲击座2的高压腔20，高压腔20在冲击座2的轴向上贯通，实现将一部分钻井液直接流入下方，以避免经上分流口 25进入轴向高压凹槽27的高压钻井液的压力过高，同时，冲击座2上相互连通的泄流孔22和泄流腔21也可以实现泄压，避免压力过高。当冲击锤33每次撞击冲击座2的侧壁后，冲击座2将高频冲击扭矩通过内外六方传递给上壳体1，并最终传递给钻头，使钻头均匀稳定的剪切破碎岩石，而且钻头不需要等待积蓄足够的扭力能量就可以实现高效破岩。
[0072]本实用新型的减震破岩工具具有长度短(约1米左右)、结构紧凑、无橡胶件和电子元器件、耐高温且寿命长的优势，其扭转冲击频率超过1000次/分钟、冲击扭矩1千牛米(kN.m)，且可配合随钻测量(MWD，即Measurement While Drilling)使用，而且，其采用钻井液直接冲击冲击器的结构形式，使本实用新型内部无涡轮、螺杆、叶轮等复杂零件，具有普通适用性，可靠性好，工具失效不影响正常钻进，在深井复杂环境中比其他井下钻具更具优势；本实用新型是本着现场易于实现的原则而提出，其能够提供额外的周向高频冲击力，降低钻柱的震动，提高钻头剪切破岩效率，提高钻头实用性和耐久性，增加在中硬地层、特硬地层、软硬交错地层的机械钻速。
[0073]本实用新型的减震破岩工具安装于钻铤和钻头之间，通过分流器3和节流喷嘴6形成高低压钻井液，并使驱动器11在高低压钻井液液压差的作用下推动冲击器8往复敲击冲击座2，以将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的机械冲击能量，并将该机械冲击能量直接传递给聚晶金刚石复合片钻头(即PDC钻头，也即Polycrystalline DiamondCompact bit)，使钻头不需要等待积蓄足够的扭力能量就可以冲击破碎和旋转剪切岩层，其能提高深部中硬地层、特硬地层、软硬交错地层的钻头破岩效率和钻进速度，同时本实用新型提供的周向高频冲击力，降低钻柱的纵向、周向和横向的震动，并使钻头能够保持连续的高频切削，钻头能量消耗低且使用寿命长，提高了钻头的适用性和耐久性。
[0074]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种减震破岩工具，其特征在于，所述减震破岩工具包括: 上壳体，其具有轴向贯通的注泥浆通道； 下壳体，其上端与所述上壳体相连接，所述下壳体具有与所述注泥浆通道相连通的容纳腔； 冲击座，其上端与所述上壳体相连接，其下端位于所述下壳体的容纳腔中，所述冲击座的内环壁上设置有多个冲击腔和多个高压腔，所述冲击腔与所述高压腔交错设置； 分流器，其设置在所述冲击座内，所述分流器具有多个上分流孔和多个下分流孔，所述上分流孔与所述高压腔相连通，所述分流器内穿设有节流喷嘴； 驱动器，其套设在所述分流器上并位于所述冲击座内，所述驱动器设置有多个轴向高压凹槽和多个低压通孔，所述轴向高压凹槽与所述上分流孔相连通，所述轴向高压凹槽与所述低压通孔交错设置； 冲击器，其套设在所述驱动器外侧并位于所述冲击座内，所述冲击器的外壁上设置有多个冲击锤，所述冲击锤伸入所述冲击腔中，两两所述冲击锤之间的所述冲击器侧壁上设置有多个液流通孔；所述冲击锤将所述冲击腔分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通的状态下，所述冲击锤由所述第二腔室向所述第一腔室运动；在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通的状态下，所述冲击锤由所述第一腔室向所述第二腔室运动。2.根据权利要求1所述的减震破岩工具，其特征在于，所述驱动器的外壁上设置有多个U形凸起和多个扇形凸起，所述U形凸起和所述扇形凸起交错设置，所述U形凸起和所述扇形凸起之间形成所述轴向高压凹槽，多个所述低压通孔位于所述扇形凸起上。3.根据权利要求2所述的减震破岩工具，其特征在于，所述U形凸起和所述扇形凸起分别为两个，两个所述U形凸起与两个所述扇形凸起分别径向对称凸设在所述驱动器的外壁上；所述冲击座的内环壁上径向对称设置有两个所述冲击腔；所述冲击器的外壁上径向对称设置有两个所述冲击锤。4.根据权利要求2所述的减震破岩工具，其特征在于，所述冲击器的内壁上还设置有多个拨叉，所述拨叉与所述冲击锤交替设置，所述U形凸起具有拨叉滑槽，所述拨叉插入所述拨叉滑槽内。5.根据权利要求4所述的减震破岩工具，其特征在于，所述驱动器的外壁上径向对称设置有两个所述拨叉滑槽，所述冲击器的内壁上径向对称设置有两个所述拨叉。6.根据权利要求4所述的减震破岩工具，其特征在于，所述冲击锤和与其相邻的所述拨叉之间的所述冲击器的侧壁形成滑堵，在所述冲击锤运动至所述冲击腔端部的状态下，所述滑堵封堵所述轴向高压凹槽。7.根据权利要求1所述的减震破岩工具，其特征在于，所述冲击座的外壁上还设置有多个泄流腔，所述泄流腔与贯穿所述冲击座侧壁的泄流孔相连通。8.根据权利要求1所述的减震破岩工具，其特征在于，所述下壳体内设置有端盖，所述端盖的上端分别与所述冲击座、所述驱动器和所述冲击器相抵接。9.根据权利要求8所述的减震破岩工具，其特征在于，所述分流器穿过所述端盖的一端套设有压紧弹簧，所述分流器上还设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述端盖的下端贴合设置，所述压紧弹簧的一端与所述锁紧螺母抵接，所述压紧弹簧的另一端与所述下壳体相抵接。10.根据权利要求1所述的减震破岩工具，其特征在于，所述冲击座与所述冲击器之间设置有减压环。
【专利摘要】本实用新型提供了一种减震破岩工具，其包括：上壳体、下壳体、冲击座、分流器、节流喷嘴、驱动器和冲击器，通过分流器和节流喷嘴形成高低压钻井液，并使驱动器在高低压钻井液液压差的作用下推动冲击器往复敲击冲击座，以将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的机械冲击能量，并将该机械冲击能量直接传递给PDC钻头。本实用新型能够有效降低井下钻杆震动，提高钻头破岩效率，延长钻头使用寿命，能量消耗低、可靠性高、适用性强。
【IPC分类】E21B4/14
【公开号】CN205025352
【申请号】CN201520758431
【发明人】纪国栋, 汪海阁, 葛云华, 崔猛, 王灵碧, 崔柳, 李洪, 赵飞
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月28日