[发明专利]一种冲击活塞及应用其的自激式复合冲击钻井工具

摘要

本发明公开了一种冲击活塞及应用其的自激式复合冲击钻井工具，解决了现有钻井工具冲击方式单一的问题。本发明钻井工具采用的冲击活塞，具有钻井液上流道和钻井液下流道，钻井液通过这两条流道将液体压力转变为活塞往复运动的机械能；且活塞具有螺旋状的下端面；冲击活塞往复运动锤击冲击传导接头，通过冲击活塞和冲击传导接头的螺旋面，将轴向的冲击力转化为钻头的轴向冲击力和周向冲击力，实现工具的复合冲击，保护钻头，提高钻井机械钻速。

主权项

1.一种冲击活塞，其特征在于，包括：

活塞本体；

所述活塞本体，置于活塞腔中，并具有至少一条钻井液上流道和至少一条钻井液下流道；

所述钻井液上流道和所述钻井液下流道交替导引所述钻井液进入所述活塞本体上方的上密封腔及下方的下密封腔；

所述上密封腔及所述下密封腔内的钻井液分别作用于所述活塞本体的上端面及下端面，用于将所述钻井液的液体压力转变为所述活塞本体往复运动的机械能；

所述活塞本体具有螺旋状的下端面。

2.根据权利要求1所述的冲击活塞，其特征在于：所述活塞本体还具有中心流道。

3.根据权利要求1所述的冲击活塞，其特征在于：所述钻井液上流道，由内部上通孔和外部上沟槽组成；

所述外部上沟槽与所述活塞腔内壁构成液流通道；

所述内部上通孔，其入口开于所述中心流道，出口开于所述活塞本体外壁，所述出口位于所述入口上方；

所述外部上沟槽，与所述内部上通孔的出口连通，垂直向上延伸至所述活塞本体的上端面。

4.根据权利要求1所述的冲击活塞，其特征在于：所述钻井液下流道，由内部下通孔和外部下沟槽组成；

所述外部下沟槽与所述活塞腔内壁构成液流通道；

所述内部下通孔，其入口开于所述中心流道，出口开于所述活塞本体外壁，所述出口位于所述开口的下方；

所述外部下沟槽，与所述内部下通孔的出口连通，垂直向下止于所述活塞本体的下部。

5. 一种自激式复合冲击钻井工具，其特征在于，包括：

如权利要求1‑4中任一项所述的冲击活塞；以及

工作筒；

所述工作筒内装有进液机构、冲击活塞和冲击传导接头；

所述进液机构，与所述冲击活塞间形成上密封腔，并用于向所述冲击活塞的中心流道、钻井液上流道和钻井液下流道输送钻井液；

所述冲击传导接头，其底部连接钻头，并轴向限位于所述工作筒的底端；

所述冲击传导接头，其上端面与所述冲击活塞下端面配合；

所述冲击活塞往复运动锤击所述冲击传导接头，通过所述冲击活塞和所述冲击传导接头的螺旋状端面，将所述冲击活塞的轴向冲击力转化为所述钻头的轴向和周向冲击力。

6.根据权利要求5所述的自激式复合冲击钻井工具，其特征在于，还包括：

尾管；

所述尾管，与所述冲击传导接头连接；

所述尾管插入所述冲击活塞中心通道底部，与所述冲击传导接头共同构成所述冲击活塞下方的下密封腔，并用于排放所述下密封腔内的钻井液。

7.根据权利要求5所述的自激式复合冲击钻井工具，其特征在于，所述工作筒，包括：

上接头及壳体；

所述上接头与所述壳体连接；

所述壳体底端设置下台肩结构，用于所述冲击传导接头轴向限位。

8.根据权利要求7所述的自激式复合冲击钻井工具，其特征在于：

所述壳体内部具有环形槽结构；

所述环形槽结构，与所述钻井液下流道的外部下沟槽连通，用于输送钻井液至所述下密封腔。

9.根据权利要求5所述的自激式复合冲击钻井工具，其特征在于，所述进液机构，包括：

单向阀总成、分流管及分流管座；

所述单向阀总成装入所述壳体中，所述上接头下端面压在单向阀总成上端面；

所述分流管座，装入所述壳体内，并通过所述壳体内的上台肩结构轴向限位；

所述分流管，插入分流管座中心，其上端与所述单向阀总成连接，其下端插入所述冲击活塞的中心流道内。

10.根据权利要求9所述的自激式复合冲击钻井工具，其特征在于：

所述分流管，其下端管壁上具有至少一个导流孔；

所述导流孔，与所述钻井液上流道及所述钻井液下流道的入口数量及规格相应。