[发明专利]液压高频正反冲击钻头能量发生器及应用方法

权利要求书

1.一种液压高频正反冲击钻头能量发生器，包括连接体（1）、壳体（2）、旋流管（6）、循环推力轴承（7）、节流喷嘴（8）、换向器（9）、冲击器（10）、密封推力轴承（11）、密封圈（4）、（5）、（12）、（13）和流量分配器（14），其特征在于：壳体设为圆柱形，上端部设有钻杆公螺纹，在壳体内腔上部设有与壳体螺纹连接的流量分配器，在壳体的下部设有插入壳体内的且与壳体下部通过悬挂滚珠滑动连接的连接体，连接体上端面与流量分配器下端面相对，在流量分配器中部内端面至连接体中部内端面设有旋流管，在流量分配器下端中端面与旋流管之间设有密封推力轴承，在旋流管下上部外周设有循环推力轴承，在密封推力轴承与循环推力轴承之间的旋流管外周设有换向器，在密封推力轴承与循环推力轴承之间的换向器外周设有冲击器，在旋流管下部的上部内周设有螺纹连接的节流水嘴；所述壳体上部内周设有从内向外设有两个扩径端面，内周设有母螺纹，下部设有夹角120⁰或90⁰的开口，在开口之间的内壁上设有滚珠槽，外壁上设有与滚珠槽对应的丝堵孔和丝堵；所述连接体设为圆柱形，在下部内周设有钻杆母螺纹，在下上部外周设有夹角120⁰或90⁰的开口槽，在开口槽底中部设有滚珠槽，在中至上顶部外周设有对称的四个高压流道槽，对称夹角45⁰-60⁰ 或135⁰-120⁰，在夹角45⁰-60⁰的内壁中部设有两个对称的低压流道槽，在夹角135⁰-120⁰之间的内壁上设有冲击器的冲击块槽，与冲击器的外冲击块摆动配合。

2.根据权利要求1所述的液压高频正反冲击钻头能量发生器，其特征在于：所述冲击器设为圆柱形，在两条外径和内径相互垂直的外径壁上对称设有两块冲击块，内径壁上设有对称的两块冲击块，在外冲击块的两侧壁上设有与冲击器液压通道连通的液压通道，在内冲击块的两侧壁上各自设有与连接体的高压流道槽和低压流道槽的液压流道。

3.根据权利要求1所述的液压高频正反冲击钻头能量发生器，其特征在于：所述换向器设为圆柱形，在外周设有对称的与冲击器内冲击块配合的齿槽，在齿槽的两边壁上对称设有与冲击器的液压通道连通的液压通道和对称设有与旋流管连通的液压通道。

4.根据权利要求1所述的液压高频正反冲击钻头能量发生器，其特征在于：所述旋流管上部设为直管形，下部设为锥管形，在直观端上端设有公螺纹，在直管端中部壁上设有螺旋孔，在直管段下端设有节流喷嘴，在锥管段上部壁上设有与换向器和冲击器的液压流道连通孔。

5.根据权利要求1所述的液压高频正反冲击钻头能量发生器，其特征在于：所述流量分配器设为圆柱形，上部直径小于下部直径，上端设有公螺纹，在上中部壁上设有连通孔，在下部变径端面至下端壁上设有与连接体高压流道槽连通的高压通道孔，在变径段内周设有密封圈槽。

6.根据权利要求1所述的液压高频正反冲击钻头能量发生器，其特征在于：所述旋流管（6）与连接体（1）和流量分配器（14）组装后采用销联接并固定，三者合为一体；这样即使连接体（1）与壳体（2）受外力发生轴向变形或悬挂滚珠（3）磨损，也不影响内部零部件的轴向密封，工具仍可正常使用。

7.一种液压高频正反冲击钻头能量发生器的应用方法，包括下入井眼前准备方法、下钻方法、钻进始端造型方法和正常钻进施工方法，其特征在于：

a、下入井眼前准备方法：在液压高频正反冲击钻头能量发生器下井眼前了解该井的钻井情况，包括:钻机性能、当前地层、井深、该井段上部使用钻头情况、机械钻速、是否有复杂情况、钻井液参数、钻井液清洁情况；为保证液压高频正反冲击钻头能量发生器动作灵敏可靠，把之前用的钻井液用无固相钻井液顶替到井外，使钻井液密度＞1.50g/cm³；预确立泵压20-25MPa，确保液压高频正反冲击钻头能量发生器正常工作；

b、下钻方法：首先组装调整确定好液压高频正反冲击钻头能量发生器，在连接液压高频正反冲击钻头能量发生器的钻杆的上端和下端各按一个过滤器，并与钻杆柱连接；下钻之前在钻台面上对液压高频正反冲击钻头能量发生器进行短测试，不连接钻头，排量从低开始至最高排量，测试液压高频正反冲击钻头能量发生器灵敏度和正反冲击力的大小，而后连接上钻头；在距离钻进地层10-20米开泵，钻压在4吨以上，避免钻头直接接触地层或地层沉沙，防止堵塞水眼；

c、钻进始端造型方法：在确保排量、泵压正常，然后开始接触底层，开始造型，造型时钻速60转，钻压2-4吨，造型长度20cm；

d、正常钻进施工方法:造型完之后转速保持在55-75转,钻压保持在2-6吨；转速在泥岩中或机械钻速较快层可调整至最高90转；在砂岩、机械钻速较低、复杂地层，转盘转速保持55-75转；在钻进过程中随时观察返出岩屑，是否有大量掉块、铁屑、石英特殊岩屑,注意观察钻井参数，有异常情况便于对比；当机械钻速连续变慢，首先判断是否地层原因；如机械钻速逐渐递加，判断井下工具和钻头情况，及时判断，及时起钻，起钻时刹把操作平稳，防止顿、溜钻；并及时清理钻杆内的过滤网。