[发明专利]一种高频动载破岩工具及其使用方法

权利要求书

1.一种高频动载破岩工具，其特征在于包括外壳、下接头、冲击系统，所述冲击系统位于所述外壳内部，所述下接头上部与所述外壳下部连接，所述下接头上部还与所述冲击系统的下部连接，所述下接头下部用于与钻头连接；

所述冲击系统包括由外向内依次嵌套的冲击系统壳体、冲击锤、控制阀、启动锤和分流中心管，各自分别为中空结构，其中所述冲击系统壳体内壁上开有对称的主活塞腔；所述冲击锤外壁具有可在所述主活塞腔内摆动的锤翼；所述控制阀内壁上开有对称的启动活塞腔；所述启动锤外侧具有可在所述启动活塞腔内与控制阀相对摆动的锤翼；

所述冲击系统壳体上还设置有相对设置的两个操作控制阀换向的频率控制模块，所述分流中心管将钻井液分为流经频率控制模块、控制阀和直接排出的三路，其中第一路通过频率控制模块交替进入所述启动活塞腔内的锤翼两侧，第二路通过控制阀阀位的改变交替进入主活塞腔内锤翼两侧。

2.如权利要求1所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述分流中心管壁面设置有筛管结构的流通孔，分流中心管内靠近底端位置设置有截流喷嘴。

3.如权利要求2所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述频率控制模块包括叶轮和偏心导流孔；所述偏心导流孔在频率控制模块工作过程中与流通孔交替相通与错开。

4.如权利要求1所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述下接头与外壳、冲击系统之间由倒扣交错式锁闭机构连接，所述倒扣交错式锁闭机构包括下接头与冲击系统之间的固定轴承连接结构和下接头与外壳之间带有间隙的牙嵌连接结构。

5.如权利要求4所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述固定轴承连接包括由多粒钢球组成的轴承。

6.如权利要求5所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述由多粒钢球组成的轴承中单个钢球可承受8吨的压力和5吨的剪切力，所述由多粒钢球组成的轴承中钢球数量为20粒。

7.如权利要求4所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述带有间隙的牙嵌连接为120°对称间隙牙嵌，即牙嵌连接包括三组相同的牙嵌结构。

8.如权利要求1所述的高频动载破岩工具，其特征在于所述外壳上端设置有公螺纹接头；所述下接头下方设置有螺纹母扣。

9.如权利要求1-8任一所述的高频动载破岩工具的使用方法，其特征在于，第一路钻井液由频率控制模块控制周期性的交替进入启动活塞腔中启动锤锤翼的两侧，控制启动锤与控制阀交替发生相对顺时针或逆时针的摆动，进而改变控制阀的阀位，使得第二路钻井液周期性的交替进入主活塞腔中冲击锤锤翼的两侧，使所述高频动载破岩工具产生扭向往复冲击。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述分流中心管壁面设置有流通孔，所述频率控制模块包括叶轮和偏心导流孔；两个频率控制模块分别连通一个启动活塞腔，通过叶轮旋转使得两组频率控制模块的偏心导流孔交替与流通孔相通，使得第一路钻井液交替进入启动活塞腔中启动锤锤翼的两侧产生15-30Hz的交变压差，该压差交替驱动启动锤与控制阀发生相对顺时针或逆时针往复摆动，进而周期性的改变控制阀的阀位。