本實用新型涉及一種井下液力旋轉沖擊裝置，屬于石油天然氣鉆采領域。

背景技術：

隨著油氣開采向更深、更硬地層發展，傳統的旋轉鉆井技術受到很大制約，當鉆頭在此類地層破巖時，鉆柱提供給鉆頭的扭矩開始小于工作面上巖石的剪切極限，鉆頭停止隨鉆柱轉動，此時鉆頭處于粘滯狀態。由于井口鉆機持續向鉆柱提供扭矩，當鉆柱中積蓄的扭矩大于鉆頭下方巖石剪切極限時，鉆柱中扭轉彈性勢能瞬間釋放，使鉆頭繞軸向做不規則的變速運動，此時鉆頭處于滑脫狀態。這種粘滯-滑脫狀態周期性交替出現的現象，稱為粘滑振動。這將極大增加鉆頭磨損，加速鉆頭失效，消耗井口驅動能量，加快下部鉆具疲勞失效，降低井身質量，進一步降低鉆井效率。

針對上述問題，為了提高鉆井效率、減少或消除粘滑振動，國內外一些扭轉沖擊裝置也應運而生。但與國外相比，國內扭轉沖擊裝置結構復雜、壽命受限、技術不成熟，而國外技術保密，引入成本高。

技術實現要素：

本實用新型目的是提供一種井下液力旋轉沖擊裝置，用于提高鉆頭在深部硬地層中的鉆井效率、減少或消除粘滑振動。

本實用新型的技術方案是：該裝置包括上連接頭、外筒、導流裝置、旋轉沖擊發生器和下連接頭；外筒上端與上連接頭通過螺紋相連，外筒下端與下連接頭通過扭矩齒相連，外筒內部、上下連接頭之間從上到下安裝有導流裝置和旋轉沖擊發生器；導流裝置由內導管和導流外套管組成，內導管插裝在導流外套管上部，導流外套管下端與旋轉沖擊發生器上端相連；旋轉沖擊發生器由端蓋、沖擊定子、沖擊轉子、換向閥芯、芯軸、變量噴嘴、密封環、定位支撐環組成，沖擊定子下端與下連接頭通過螺紋相連，沖擊定子底端面有對稱布置盲孔，與下連接頭中部內端面螺紋通孔相對應，兩者通過內六角緊定螺釘相連；下連接頭下端通過NC螺紋連接鉆頭。

所述旋轉沖擊發生器，從內到外同軸依次安裝有芯軸、換向閥芯、沖擊轉子、沖擊定子，在發生器上部安裝有端蓋，在端蓋與換向閥芯、沖擊轉子的間隙處安裝有密封環和定位支撐環，在芯軸下部內臺階面處安裝有變量噴嘴，從而共同構成沖擊腔、換向腔，以及高壓流道和低壓流道；所述沖擊腔由沖擊轉子外表面對稱布置的扇形沖擊體和沖擊定子內表面對稱布置的扇形槽配合安裝構成，并通過發生器上部的端蓋形成封閉腔室；所述換向腔由沖擊轉子內表面對稱布置的撥叉和換向閥芯外表面對稱布置的導向槽配合安裝構成，并通過發生器上部的密封環形成封閉腔室；所述高壓流道有兩條，主高壓流道依次由芯軸螺旋槽、閥芯高壓孔組成，輔高壓流道依次由端蓋半圓槽、沖擊定子外半圓槽、定子高壓孔組成；所述低壓流道有兩條，主低壓流道依次由換向閥芯泄流槽、芯軸斜泄流孔組成，輔低壓流道依次由內半圓槽、芯軸斜泄流孔組成，主、輔低壓流道在芯軸下部泄流腔內匯合，并與沖擊定子下部通孔相通，構成低壓流道出口；所述沖擊轉子扇形沖擊體兩側和撥叉兩側均有流道孔；所述芯軸下部有軸肩；所述沖擊定子下部有內臺階面。

本實用新型的有益效果是：產生一定頻率、周向扭轉、沖擊型的機械破巖能量，并直接傳遞給鉆頭，有效減少或消除鉆頭在深部硬地層中的粘滑振動，提高使用壽命，實現高效破巖，并且對鉆柱傳遞的扭矩不產生影響。本裝置結構簡單，運動部件少，泄漏點少，可靠性高，對鉆頭和地層適應性強，適合我國鉆井工業現狀和工況，當裝置失效時，對鉆進過程也無任何影響。

附圖說明

附圖1是本實用新型的結構示意圖；

附圖2是附圖1中的A-A斷面圖；

附圖3是本實用新型中旋轉沖擊發生器的外形圖。

圖中：1.上連接頭，2.外筒，3.內導管，4.導流外套管，5.端蓋，6.芯軸，7.換向閥芯，8.沖擊轉子，9.沖擊定子，10.變量噴嘴，11.下連接頭，12.鉆頭，13.內六角緊定螺釘，14.泄流腔，15.斜泄流孔，16.螺旋槽，17.密封環，18.定位支撐環，19.外半圓槽，20.定子高壓孔，21.扇形槽，22.扇形沖擊體，23.泄流槽，24.內半圓槽，25.撥叉，26.導向槽，27.閥芯高壓孔，28.主流道孔，29.輔流道孔，30.端蓋半圓槽，31.扭矩齒。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：

如圖1所示，本實用新型井下液力旋轉沖擊裝置，包括上連接頭1、外筒2、導流裝置、旋轉沖擊發生器和下連接頭11；外筒2上端與上連接頭1通過螺紋相連，外筒2下端與下連接頭11通過扭矩齒31相連，從而將鉆柱的扭矩向下直接傳遞給鉆頭，外筒2內部、上下連接頭之間從上到下安裝有導流裝置和旋轉沖擊發生器；導流裝置由內導管3和導流外套管4組成，內導管3插裝在導流外套管4上部，導流外套管4下端與旋轉沖擊發生器上端相連，鉆井液經過導流裝置后分為兩股，一股進入旋轉沖擊發生器芯軸6內部，通過主高壓流道進入沖擊腔，另一股流到旋轉沖擊發生器端蓋5上方，通過輔高壓流道進入換向腔；旋轉沖擊發生器由端蓋5、沖擊定子9、沖擊轉子8、換向閥芯7、芯軸6、變量噴嘴10、密封環17、定位支撐環18組成，沖擊定子9下端與下連接頭11通過螺紋相連，沖擊定子9底端面有對稱布置盲孔，與下連接頭11中部內端面螺紋通孔相對應，兩者通過內六角緊定螺釘13連接，用以傳遞沖擊扭矩，并防止由于沖擊引起的螺紋松動；下連接頭11下端通過NC螺紋連接鉆頭12。

結合附圖2、附圖3所示，旋轉沖擊發生器從內到外同軸依次安裝有芯軸6、換向閥芯7、沖擊轉子8、沖擊定子9，在發生器上部安裝有端蓋5，在端蓋5與換向閥芯7、沖擊轉子8的間隙安裝有密封環17和定位支撐環18，在芯軸6下部內臺階面處安裝有變量噴嘴10，從而共同構成沖擊腔、換向腔，以及高壓流道和低壓流道；沖擊腔由沖擊轉子8外表面對稱布置的扇形沖擊體22和沖擊定子9內表面對稱布置的扇形槽21配合安裝構成，并通過發生器上部的端蓋5形成封閉腔室，扇形沖擊體22在換向閥芯7、主高壓流道和主低壓流道的共同作用下沿扇形槽21做往復運動，同時沖擊扇形槽21內壁，并帶動沖擊轉子8做往復旋轉運動；換向腔由沖擊轉子8內表面對稱布置的撥叉25和換向閥芯7外表面對稱布置的導向槽26配合安裝構成，并通過發生器上部的密封環17形成封閉腔室，換向閥芯7在撥叉25的帶動下與沖擊轉子8同時做旋轉運動，當一次旋轉行程結束時，導向槽26在旋轉慣性、輔高壓流道和輔低壓流道的共同作用下相對撥叉25繼續運動，導致沖擊腔中進液口和出液口的轉換，從而實現沖擊轉子8的逆向旋轉，并帶動換向閥芯7逆向旋轉，完成換向；高壓流道有兩條，主高壓流道依次由芯軸6螺旋槽16、閥芯高壓孔27組成，輔高壓流道依次由端蓋半圓槽30、沖擊定子9外半圓槽19、定子高壓孔20組成；低壓流道有兩條，主低壓流道依次由換向閥芯7泄流槽23、芯軸6斜泄流孔15組成，輔低壓流道依次由內半圓槽24、芯軸6斜泄流孔15組成，主、輔低壓流道在芯軸6下部泄流腔14內匯合，并與沖擊定子9下部通孔相通，構成低壓流道出口；沖擊轉子8的扇形沖擊體22兩側和撥叉25兩側均有流道孔28、29，用作沖擊腔和換向腔的進液口或出液口，主高壓流道和主低壓流道通過主流道孔28連接沖擊腔，輔高壓流道和輔低壓流道通過輔流道孔29連接換向腔；芯軸6下部有軸肩，用以支撐換向閥芯7；沖擊定子9下部有內臺階面，用以支撐芯軸6。

本實用新型井下液力旋轉沖擊裝置工作時，鉆井液從上連接頭1通孔進入導流裝置，分流后一股進入主高壓流道，另一股進入輔高壓流道；主高壓流道內鉆井液通過主流道孔28中的進液口進入沖擊腔，推動扇形沖擊體22運動，同時通過撥叉25帶動換向閥芯7旋轉，扇形沖擊體22另一邊的鉆井液通過主流道孔28中的出液口進入主低壓流道，當一次行程結束時，扇形沖擊體22沖擊扇形槽21，形成對沖擊定子9的沖擊力；此時，輔高壓流道內鉆井液通過輔流道孔29中的進液口進入換向腔，導向槽26在高壓鉆井液的推動力和換向閥芯7旋轉慣性作用下繼續運動，導致沖擊腔中進液口和出液口的轉換，實現扇形沖擊體22的逆向運動，以及換向閥芯7的逆向旋轉，完成換向，撥叉25另一邊的鉆井液通過輔流道孔29中的出液口進入輔低壓流道，之后重復上述沖擊、換向過程；低壓流道內鉆井液從旋轉沖擊發生器流出后通過下連接頭11中空進入鉆頭12流道系統，再從鉆頭12噴嘴噴出；由于沖擊腔和換向腔對稱布置，因此沖擊轉子8對沖擊定子9的一對沖擊力構成沖擊扭矩，通過內六角緊定螺釘13傳遞給下連接頭11，下連接頭11再傳遞給鉆頭12。地面提供的扭矩通過鉆柱傳遞給上連接頭1，上連接頭1通過外筒2、下連接頭11將扭矩傳遞給鉆頭12。鉆頭12在地面轉矩和沖擊轉矩共同作用下破巖，提高鉆速。

以上僅是實現本實用新型的一個實施方式，基于此實用新型原理的其它結構形式在本實用新型的范圍之內。