本發(fā)明涉及石油天然氣井下鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械式扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具。

背景技術(shù)：

隨著油氣開(kāi)發(fā)的逐漸深入，陸地淺層油氣資源開(kāi)始逐漸枯竭，由此，對(duì)油氣資源的勘探逐漸轉(zhuǎn)向深部底層。深部底層存在較高的上覆壓力，導(dǎo)致位于深部底層中的巖石的硬度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及研磨性都比較高，這樣，便會(huì)使得伸入到深部底層的機(jī)械鉆具的轉(zhuǎn)速急劇下降。

目前，在油氣開(kāi)發(fā)中的鉆井主力鉆頭為PDC(金剛石復(fù)合片)鉆頭。然而，PDC鉆頭在深部底層進(jìn)行鉆進(jìn)的過(guò)程中，存在嚴(yán)重的粘滑現(xiàn)象。這種粘滑現(xiàn)象容易導(dǎo)致與PDC鉆頭相連接的鉆柱在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振蕩，從而使得該P(yáng)DC鉆頭在鉆進(jìn)的過(guò)程中存在機(jī)械鉆速低和易疲勞失效的問(wèn)題。

由此，上述PDC鉆頭在深部底層進(jìn)行鉆進(jìn)的過(guò)程中需配合扭轉(zhuǎn)沖擊裝置使用，以此克服PDC鉆頭在深部底層鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象的弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明提出了一種機(jī)械式扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具，包括：內(nèi)部具有中空區(qū)且內(nèi)周壁上開(kāi)設(shè)有至少一個(gè)安裝槽的上座體；與所述上座體相連接的下座體；穿入所述中空區(qū)的沖擊錘組件，所述沖擊錘組件上設(shè)置有徑向向外凸出且位于所述安裝槽中的沖擊錘部；穿入所述沖擊錘組件的內(nèi)部至其穿入端與所述下座體相接觸的中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置有徑向向外凸出且用于驅(qū)動(dòng)所述沖擊錘部在所述安裝槽中進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)的外凸臺(tái)。該沖擊鉆井工具開(kāi)始工作時(shí)，螺桿或渦輪鉆具中的螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子與中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸為鍵槽連接，這樣，在螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下能夠帶動(dòng)該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)沖擊鉆井工具剛好處于開(kāi)始沖擊的啟示狀態(tài)時(shí)，該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置的外凸臺(tái)的側(cè)面與沖擊擋件的斜面相嵌合。這樣，在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下，推動(dòng)該沖擊擋件與沖擊錘組件一起進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)上述中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)到使得沖擊錘部的側(cè)面撞擊到上座體的安裝槽的側(cè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與該沖擊鉆井工具同向的扭矩，致使該扭矩與鉆頭的正常鉆進(jìn)扭矩相疊加，之后彈性復(fù)位件使沖擊錘組件復(fù)位，中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)沖擊錘組件頻繁撞擊上座體，從而在鉆頭的正常鉆進(jìn)扭矩上疊加了一個(gè)高頻的扭矩脈沖，這種鉆進(jìn)方式可以減小或消除PDC鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生粘滑現(xiàn)象的弊端。

較佳的，所述沖擊錘部上開(kāi)設(shè)有定位槽孔。

較佳的，在所述定位槽孔中安裝有沖擊擋件，所述沖擊擋件的厚度大于所述定位槽孔的深度。

較佳的，所述上座體的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有讓位槽，所述讓位槽與所述定位槽孔相連通后用以容納所述沖擊擋件。

較佳的，在所述沖擊錘部與所述上座體的內(nèi)周壁之間構(gòu)造成的擺動(dòng)空間中安裝有彈性復(fù)位件，所述彈性復(fù)位件用于在所述沖擊錘部的側(cè)壁撞擊到所述安裝槽的側(cè)壁后，驅(qū)動(dòng)所述沖擊錘部進(jìn)行復(fù)位。通過(guò)將該彈性復(fù)位件安裝在擺動(dòng)空間中，可以使得沖擊錘部的側(cè)壁與上座體的安裝槽的槽壁能夠緊密貼合。另外，在沖擊錘部撞擊到安裝槽的槽壁后，由于中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置的外凸臺(tái)會(huì)沿著原來(lái)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，位于沖擊錘部中的沖擊擋件將進(jìn)入到讓位槽中。這樣，該外凸臺(tái)將無(wú)法和沖擊擋件相嵌合，即無(wú)法繼續(xù)作用給沖擊擋件沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩。

較佳的，所述沖擊鉆井工具還包括套設(shè)在所述上座體和所述下座體的外周壁位置，并與所述下座體的下端為固定連接的外殼。該外殼的設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)與下座體的固定連接，以及用于連接鉆柱，帶動(dòng)鉆柱一起進(jìn)行鉆進(jìn)。

較佳的，所述下座體的上端面沿周向間隔設(shè)置有環(huán)形凹槽，所述下座體的底端設(shè)置有向內(nèi)凹的螺紋孔。該螺紋孔的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)與鉆頭的螺紋連接，這樣便于與該鉆頭的安裝及拆卸。

較佳的，所述下座體的內(nèi)部設(shè)置有用于固定連接所述外殼與所述下座體的防脫機(jī)構(gòu)。該防脫機(jī)構(gòu)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)外殼與下座體的固定連接，使得外殼與下座體在軸向方向上不會(huì)發(fā)生竄動(dòng)，進(jìn)而，避免因外殼與下座體之間存在扭矩差而 影響鉆頭鉆速的弊端，更進(jìn)一步地避免鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生粘滑現(xiàn)象的弊端。

較佳的，所述防脫機(jī)構(gòu)包括對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述環(huán)形凹槽中的防脫擋件，以及還包括固定安裝在所述螺紋孔中的防脫支撐件。

較佳的，所述外殼下端的內(nèi)周壁位置設(shè)置有與所述環(huán)形凹槽相連通用以容納所述防脫擋件的防脫限位槽。

較佳的，在所述上座體的上端設(shè)置有用于限制所述中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸和所述沖擊錘組件沿軸向發(fā)生竄動(dòng)的軸承下端蓋。該軸承下端蓋的設(shè)置，能夠有效地限制中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸和沖擊錘組件在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中沿軸向發(fā)生竄動(dòng)，起到了固定和限位的作用。

較佳的，在所述軸承下端蓋的上部凹槽內(nèi)安裝有推力軸承。該推力軸承的設(shè)置，起到了承受沖擊鉆井工具鉆進(jìn)時(shí)的壓力，并且，在沖擊錘部撞擊到上座體的安裝槽的側(cè)壁時(shí)，推力軸承也大大地減少了因摩擦而引起的扭矩?fù)p耗。

較佳的，在所述推力軸承的上部設(shè)置有用以限制所述推力軸承沿軸向發(fā)生竄動(dòng)的軸承上端蓋。該軸承上端蓋能夠限制推力軸承在軸向發(fā)生竄動(dòng)。

綜上所述，所述沖擊鉆井工具具有避免鉆頭在鉆井的過(guò)程中產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象的弊端的優(yōu)點(diǎn)，以及還具有提高機(jī)械鉆速、穩(wěn)定鉆進(jìn)和提高鉆柱與PDC鉆頭使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于該沖擊鉆井工具中未設(shè)置任何橡膠密封件，因而，在鉆井時(shí)對(duì)周?chē)沫h(huán)境溫度以及鉆井液的條件要求較低，由此，所述沖擊鉆井工具的使用范圍較為廣泛。

附圖說(shuō)明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在圖中：

圖1為本發(fā)明機(jī)械式扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中的防脫機(jī)構(gòu)的半剖結(jié)構(gòu)示意圖(E-E剖面)。

圖4為圖3的E-E截面示意圖。

圖5為外殼與下座體相嵌合的狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖1中的沖擊錘組件沖擊的起始狀態(tài)的截面示意圖(D-D剖面)。

圖7為圖1中的沖擊錘組件沖擊時(shí)的狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖1中的沖擊錘組件沖擊后復(fù)位的狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例描繪。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，該沖擊鉆井工具包括上座體1、下座體2、沖擊錘組件3、中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4。該沖擊鉆井工具由其上部設(shè)置的螺桿或渦輪鉆具(圖中未示出)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，即通過(guò)使得螺桿或渦輪鉆具中的螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子下端設(shè)置的花鍵槽與中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上端設(shè)置的花鍵槽41(見(jiàn)圖2)配合安裝，從而實(shí)現(xiàn)螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4一起旋轉(zhuǎn)的目的。

如圖1所示，在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該上座體1的內(nèi)部具有中空區(qū)11。該上座體1的外形例如可為具有中空區(qū)11的柱狀體。該上座體1的內(nèi)周壁上開(kāi)設(shè)有安裝槽12(見(jiàn)圖6)，該安裝槽12例如可為扇形或圓弧形。在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該安裝槽12的個(gè)數(shù)可為兩個(gè)。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該下座體2與上座體1相連接。該下座體2例如可與上座體1為鍵槽式連接或插拔式連接。這樣，就實(shí)現(xiàn)了下座體2與上座體1沿周向的固定連接，從而，使得下座體2與上座體1能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，沖擊錘組件3穿入中空區(qū)11中。該沖擊錘組件3例如可與上座體1之間為間隙配合。該沖擊錘組件3上設(shè)置有徑向向外凸出的沖擊錘部31。當(dāng)該沖擊錘組件3穿入該中空區(qū)11后，剛好使得該沖擊錘部31滑入該安裝凹槽12中。該沖擊錘部31的截面形狀例如可為扇形或圓弧形。即該沖擊錘部31可為截面形狀為扇形或圓弧形且沿沖擊錘組件3的外周壁的一端拉伸至另一端構(gòu)造而成。該沖擊錘部31可在該安裝槽12中進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該沖擊錘部31例如可對(duì)稱(chēng)式設(shè)置在沖擊錘組件3的兩側(cè)。這樣，該沖擊錘部31在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而使得沖擊錘部31撞擊到上座體1的安裝槽12的側(cè)壁后，作用給該上座體1均勻的扭矩沖擊，避免該上座體1因接收到的扭矩沖擊不均勻而發(fā)生向一側(cè)晃動(dòng)的弊端。另外，由于該沖擊錘部31為對(duì)稱(chēng)式設(shè)置，這樣，可以使得對(duì)稱(chēng)式設(shè)置的沖擊錘部31能夠同時(shí)撞擊上座體1。進(jìn)一步地，使得該沖擊鉆井工具能夠穩(wěn)定鉆進(jìn)，更進(jìn)一步地， 保證了鉆柱在鉆進(jìn)過(guò)程中的穩(wěn)定性。

如圖1和圖6所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，沖擊錘部31上開(kāi)設(shè)有定位槽孔311，該定位槽孔311例如可為長(zhǎng)方形。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在該定位槽孔311中安裝有沖擊擋件5。這樣，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)該沖擊擋件5的徑向固定。該沖擊擋件5的厚度大于定位槽孔311的深度，即該沖擊擋件5的上端面凸出于該定位槽孔311的上端面。該沖擊擋件5例如可為沖擊擋塊，該沖擊擋塊與定位槽孔311為間隙配合。

如圖6所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上座體1的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有讓位槽13。該讓位槽13例如可位于如下所述的擺動(dòng)空間32中。該讓位槽13與定位槽孔311相連通后，可用來(lái)容納該沖擊擋件5。此時(shí)，該沖擊擋件5的厚度與讓位槽13和定位槽孔311相連通后形成的槽深相同。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4穿入沖擊錘組件3的內(nèi)部至該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4的穿入端42(見(jiàn)圖1)與下座體2相接觸。該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上設(shè)置有徑向向外凸出的外凸臺(tái)43(見(jiàn)圖6)。在螺桿或渦輪鉆具轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的情況下，通過(guò)花鍵槽41帶動(dòng)該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，該外凸臺(tái)43將與如下所述的沖擊擋件5(見(jiàn)圖6)的斜面51相嵌合，進(jìn)而推動(dòng)該沖擊擋件5與沖擊錘組件3一起發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)沖擊錘部31撞擊到安裝槽12的側(cè)壁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針扭矩，該扭矩與沖擊鉆井工具自身旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的扭矩相互疊加，從而增強(qiáng)了鉆頭(圖中未示出)破巖的扭矩，進(jìn)而，大幅度地減小或消除了鉆頭的粘滑振動(dòng)的問(wèn)題，提高了鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中的鉆速，提高了工作效率。

如圖1和圖6所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在沖擊錘部31與上座體1的內(nèi)周壁之間構(gòu)造有擺動(dòng)空間32，在該擺動(dòng)空間32中固定安裝有彈性復(fù)位件6。該彈性復(fù)位件6例如可為扭簧、彈簧或具有彈性性能的其它彈性部件。該彈性復(fù)位件6例如可直接套設(shè)在沖擊錘組件3的外周壁位置，實(shí)現(xiàn)該彈性復(fù)位件6的安裝及固定。通過(guò)將該彈性復(fù)位件6安裝在擺動(dòng)空間32中，可以使得沖擊錘部31的側(cè)壁與上座體1的安裝槽12的槽壁能夠緊密貼合。另外，在沖擊錘部31撞擊到安裝槽12的槽壁后，由于中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上設(shè)置的外凸臺(tái)43會(huì)沿著原來(lái)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，位于沖擊錘部31中的沖擊擋件5將進(jìn)入到讓位槽13中。這樣，該外凸臺(tái)43將無(wú)法和沖擊擋件5相嵌合，即無(wú)法繼續(xù)作用給沖擊擋件5沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩。此時(shí)，在彈性復(fù)位件6的彈性力的作用下，使得該 沖擊錘組件3開(kāi)始逐漸復(fù)位。

如圖1和圖5所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該沖擊鉆井工具還包括外殼7。該外殼7大致呈筒狀，且內(nèi)部為空中結(jié)構(gòu)。該外殼7包括連接部71和套設(shè)部72。該外殼7的套設(shè)部72套設(shè)在上座體1和下座體2的外周壁位置，該套設(shè)部72的底端與下座體2的下端為固定連接。該固定連接方式例如為套設(shè)部72底端設(shè)置的鍵槽721與下座體2底端設(shè)置的鍵槽21相嵌合。這樣，便實(shí)現(xiàn)了外殼7與下座體2之間的周向固定連接。進(jìn)一步地，在外殼7旋轉(zhuǎn)的情況下，可以帶動(dòng)該下座體2進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在鉆進(jìn)過(guò)程中傳遞鉆柱扭矩。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，該連接部71用于連接鉆柱。該連接部71例如可與鉆柱為螺紋連接。這樣便于鉆柱的安裝及拆卸。進(jìn)一步地，該連接部71可以是內(nèi)部為空中，且在周壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋，或者該連接部71的內(nèi)部為實(shí)體外部設(shè)置有外螺紋。該連接部71的具體設(shè)計(jì)可根據(jù)與其相連接的鉆柱設(shè)置的螺紋扣型情況來(lái)確定。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，下座體2的上端面沿周向間隔設(shè)置有環(huán)形凹槽22(見(jiàn)圖4)。該環(huán)形凹槽22例如可在下座體2的上端面等間距設(shè)置。該下座體2的底端設(shè)置有向內(nèi)凹的螺紋23。該螺紋23的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)與鉆頭的螺紋連接，螺紋23的具體設(shè)計(jì)可根據(jù)與其相連接的鉆頭設(shè)置的螺紋扣型情況來(lái)確定。

在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，外殼7下端的內(nèi)周壁位置設(shè)置有與每個(gè)環(huán)形凹槽22相連通的防脫限位槽73(見(jiàn)圖3)。該防脫限位槽73的開(kāi)口端例如可為朝該外殼7的內(nèi)部中心方向。該防脫限位槽73的設(shè)置，用以與環(huán)形凹槽22一起容納如下所述的防脫擋件81(見(jiàn)圖3)。

如圖1、圖3和圖4所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該下座體2的內(nèi)部設(shè)置有防脫機(jī)構(gòu)8。該防脫機(jī)構(gòu)8包括防脫擋件81和防脫支撐件82。該防脫擋件81可為防脫擋塊。該防脫擋件81鑲嵌在上述環(huán)形凹槽22中。該防脫支撐件82可從下座體2底端設(shè)置的螺紋孔23中逐漸旋入到下座體2的內(nèi)部至該防脫支撐件82上端的外周壁剛好與每個(gè)防脫擋件81的外側(cè)壁相貼合。這樣，使得每個(gè)防脫擋件81的外緣剛好與該防脫限位槽73(見(jiàn)圖6)下部的直角臺(tái)階面相卡接，實(shí)現(xiàn)該防脫擋件81的懸掛。進(jìn)而，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)防脫擋件81的部分嵌入到下座體2的側(cè)壁中。進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)了外殼7與下座體2的固定連接，使得下座體2與外殼7連接為一體。在軸向方向上，外殼7與下座體2之間不會(huì)發(fā)生竄動(dòng)。由此可 見(jiàn)，便可大大地避免外殼7與下座體2在一起旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，因存在扭矩差而影響鉆頭鉆速的弊端，更進(jìn)一步地避免鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生粘滑現(xiàn)象的弊端。

當(dāng)該沖擊鉆井工具使用完成后需要進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)，首先卸掉該防脫支撐件82，然后經(jīng)該外殼7向每個(gè)防脫擋件81中頂入銷(xiāo)釘。這樣，使得每個(gè)防脫擋件81沿徑向發(fā)生收縮，從而使得每個(gè)防脫擋件81的徑向直徑小于下座體15的外徑。此時(shí)，每個(gè)防脫擋件81將不再與外殼7中設(shè)置的防脫限位槽73相卡接，由此，向上拔出該外殼7，便實(shí)現(xiàn)了外殼7與下座體2的分離。

如圖1所示，在上座體1的上端設(shè)置有軸承下端蓋101。該軸承下端蓋101例如可通過(guò)銷(xiāo)釘緊固在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4的外周壁位置。該軸承下端蓋101的設(shè)置，能夠有效地限制中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4和沖擊錘組件3在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中沿軸向發(fā)生竄動(dòng)，起到了固定和限位的作用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在軸承下端蓋101的上部安裝凹槽內(nèi)安裝有推力軸承103。該推力軸承103的設(shè)置，起到了承受沖擊鉆井工具鉆進(jìn)時(shí)的壓力，并且，在沖擊錘部31撞擊到上座體1的安裝槽12的側(cè)壁時(shí)，推力軸承103也大大地減少了因摩擦而引起的扭矩?fù)p耗。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在推力軸承103的上部設(shè)置有軸承上端蓋104。該軸承上端蓋104能夠限制推力軸承103在軸向發(fā)生竄動(dòng)。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明，在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4與軸承下端蓋101之間的縫隙中以及在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4與下座體2之間的間隙中均固定安裝有滾針軸承。該滾針軸承主要起到在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4帶動(dòng)沖擊錘組件3一起相對(duì)上座體1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，能夠減小沖擊錘組件3與上座體1之間的摩擦力以及扭矩?fù)p耗。

如圖6、圖7和圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)示例，該沖擊鉆井工具開(kāi)始工作時(shí)，螺桿或渦輪鉆具中的螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子與中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4為鍵槽連接，從而實(shí)現(xiàn)了螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子與中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4之間周向的固定連接。這樣，在螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下能夠帶動(dòng)該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

如圖6所示，此時(shí)沖擊鉆井工具剛好處于開(kāi)始沖擊的啟示狀態(tài)。該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上設(shè)置的外凸臺(tái)43的側(cè)面與沖擊擋件5的斜面51相嵌合。這樣，在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下，推動(dòng)該沖擊擋件5與沖擊錘組件3一起進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于在沖擊錘部31與上座體1的內(nèi)周壁之間構(gòu)造有擺動(dòng)空間32，在擺動(dòng)空間32中安裝有彈性復(fù)位件6。在上述中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，該 彈性復(fù)位件6將會(huì)被壓縮，具有彈性力。當(dāng)上述中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4旋轉(zhuǎn)到使得沖擊錘部31的側(cè)面撞擊到上座體1的安裝槽12的側(cè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與該沖擊鉆井工具同向的扭矩，致使該扭矩與沖擊鉆井工具自身在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的扭矩相疊加。這樣，便使得該沖擊鉆井工具具有了較大的鉆進(jìn)扭矩。該較大的鉆進(jìn)扭矩作用到鉆頭上，便提高了該鉆頭的鉆進(jìn)扭矩，從而，提高了鉆頭的鉆速，進(jìn)一步地，減小或消除了該鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生粘滑現(xiàn)象的弊端。

如圖7所示，當(dāng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上設(shè)置的外凸臺(tái)43推動(dòng)沖擊擋件5進(jìn)入到讓位槽13中時(shí)，外凸臺(tái)43的側(cè)面與沖擊擋件5的斜面51不再相嵌合。這樣，中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4將不再作用給該沖擊擋件5繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力，該中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4將在螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下繼續(xù)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。此時(shí)的沖擊錘組件3帶動(dòng)沖擊擋件5在上述彈性復(fù)位件6的作用下開(kāi)始復(fù)位，即該沖擊錘組件3將帶動(dòng)沖擊擋件5開(kāi)始沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

如圖8所示，當(dāng)該沖擊錘組件3和沖擊擋件5在彈性復(fù)位件6的彈性力的作用下，使得該沖擊錘部31在沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的過(guò)程中，該沖擊錘部31的側(cè)面碰撞到上座體1的安裝槽12的側(cè)面。此時(shí)，中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸4在螺桿或渦輪轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下，使得該外凸臺(tái)43重新回到其側(cè)面與沖擊擋件5的斜面51相嵌合的狀態(tài)，為重復(fù)下一個(gè)沖擊動(dòng)作做好準(zhǔn)備。由此可見(jiàn)，在上述沖擊錘組件3不斷循環(huán)往復(fù)撞擊上座體1中的安裝槽12的側(cè)面后，即可對(duì)該鉆頭產(chǎn)生高頻沖擊。當(dāng)該鉆頭周向接收到脈沖式的高頻扭矩與鉆柱產(chǎn)生的扭矩相疊加時(shí)，可以大大地減小或消除鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生粘滑現(xiàn)象。另外，由于鉆頭的周向接收到脈沖式的高頻扭矩后與鉆柱產(chǎn)生的扭矩相疊加，這樣，避免了由于鉆進(jìn)扭矩的突然釋放對(duì)鉆頭和鉆柱產(chǎn)生沖擊載荷，進(jìn)而可能損壞該鉆頭或鉆柱的弊端，從而，延長(zhǎng)了該鉆頭和鉆具的使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明，該沖擊鉆井工具具有避免鉆頭在鉆井的過(guò)程中產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象的弊端的優(yōu)點(diǎn)，以及還具有提高機(jī)械鉆速、穩(wěn)定鉆進(jìn)過(guò)程和提高鉆柱與PDC(金剛石復(fù)合片)鉆頭使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于該沖擊鉆井工具中未設(shè)置任何橡膠密封件，因而，在鉆井時(shí)對(duì)周?chē)沫h(huán)境溫度以及鉆井液的條件要求較低，由此，所述沖擊鉆井工具的使用范圍較為廣泛。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只 要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來(lái)。本發(fā)明并不局限于文中公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。