1.一种复合冲击钻进提速装置,包括外筒体(1),在该外筒体(1)内轴向依次设有上接头(2)、扭力冲击组件(3)和下接头(5);
所述扭力冲击组件(3)包括扭力锤座(31)、环向换向座(32)和扭力锤头(33),所述扭力锤座(31)固定嵌设在所述外筒体(1)内,所述扭力锤头(33)与所述环向换向座(32)分别转动安装在所述外筒体(1)内;
所述扭力锤头(33)与所述环向换向座(32)连接并配合,所述扭力锤头(33)随所述环向换向座(32)转动并换向;
所述扭力锤头(33)往复转动时撞击所述扭力锤座(31),并将撞击力传递给所述外筒体(1);
其特征在于:
在所述扭力冲击组件(3)和下接头(5)之间设有轴向冲击组件(4),所述扭力冲击组件(3)和所述轴向冲击组件(4)之间通过连接轴(6)连接;
所述连接轴(6)与所述外筒体(1)同中心线设置,所述连接轴(6)的上游端与所述扭力锤头(33)固定连接而随其往复交替转动,所述连接轴(6)的下游端向所述轴向冲击组件(4)延伸,在所述连接轴(6)内轴向贯穿有中间引流道(6a),所述上接头(2)轴向贯穿有流体入口(2a),所述环向换向座(32)内设有连通所述流体入口(2a)和所述中间引流道(6a)的换向流道;
所述轴向冲击组件(4)包括分流座(41)、导流套筒(42)、冲击锤头(43)、冲击座(44),所述分流座(41)套设于所述连接轴(6)上,所述分流座(41)与所述连接轴(6)花键配合,所述分流座(41)与所述连接轴(6)环向传动连接而轴向滑动连接,所述分流座(41)的上游段与所述外筒体(1)螺纹配合,所述分流座(41)随所述连接轴(6)的往复交替转动而轴向进退;
所述导流套筒(42)固定嵌设于所述外筒体(1)内,所述导流套筒(42)与所述外筒体(1)同中心线设置;
所述分流座(41)的下游段伸入所述导流套筒(42)内并与其轴向滑动配合,所述冲击锤头(43)轴向滑动装配在所述导流套筒(42)内,所述分流座(41)靠近所述扭力冲击组件(3),所述冲击锤头(43)靠近所述下接头(5),所述冲击锤头(43)轴向贯穿有冲击流道(43a),所述连接轴(6)的下游端伸入所述冲击流道(43a),所述连接轴(6)的下游端与所述冲击锤头(43)轴向滑动装配;
所述下接头(5)设于所述外筒体(1)的下游端,所述冲击座(44)与所述下接头(5)固定连接,所述冲击座(44)的上游段伸入所述冲击流道(43a),所述冲击座(44)的上游段与所述冲击锤头(43)轴向滑动装配,所述冲击座(44)和下接头(5)上贯穿有将所述冲击流道(43a)与外部连通的流体出口(5a);
所述分流座(41)和所述冲击锤头(43)之间形成第一充填区(7a),所述冲击锤头(43)和所述下接头(5)之间形成第二充填区(7b);
所述连接轴(6)的壁上贯通有第一分流孔组(8a);
在所述冲击锤头(43)和所述冲击座(44)之间设有连通所述冲击流道(43a)和所述第二充填区(7b)的第二分流孔组(8b);
在所述分流座(41)上贯穿有可与所述第一分流孔组(8a)接通的第三分流孔组(8c);
在所述导流套筒(42)和所述外筒体(1)之间设有可连通所述第三分流孔组(8c)和所述第二充填区(7b)的第一排出流道;
在所述导流套筒(42)和所述外筒体(1)之间设有可连通所述第一充填区(7a)和所述第二充填区(7b)的第二排出流道;
所述分流座(41)上行,使所述第一排出流道的入口与所述第三分流孔组(8c)错开而封闭,使所述第一分流孔组(8a)与所述第一充填区(7a)连通;流体注入所述第一充填区(7a)从而推动所述冲击锤头(43)下行并冲击所述冲击座(44);
所述分流座(41)下行,使所述第一排出流道的入口和所述第一分流孔组(8a)通过所述第三分流孔组(8c)接通,并阻断所述第一分流孔组(8a)与所述第一充填区(7a)之间连通,流体进入第二充填区(7b)内并推动所述冲击锤头(43)上行,同时推动所述第一充填区(7a)内的流体通过所述第二排出流道进入所述第二充填区(7b);
所述第二分流孔组(8b)用于将所述第二充填区(7b)内的流体引至所述冲击流道(43a),并最终通过所述流体出口(5a)排出。
2.根据权利要求1所述的复合冲击钻进提速装置,其特征在于:所述导流套筒(42)的两端外壁分别与所述外筒体(1)的内壁固定并密封,所述导流套筒(42)的外壁中部与所述外筒体(1)的内壁之间形成过流夹层(1a);
在所述导流套筒(42)的筒壁上轴向依次设有第四分流孔组(8d)、第五分流孔组(8e)、第六分流孔组(8f),所述第四分流孔组(8d)、第五分流孔组(8e)、第六分流孔组(8f)分别将所述导流套筒(42)的内部与所述过流夹层(1a)接通,所述第四分流孔组(8d)靠近所述分流座(41),所述第六分流孔组(8f)靠近所述冲击座(44);
所述第四分流孔组(8d)和所述第六分流孔组(8f)之间的所述过流夹层(1a)形成所述第一排出流道,所述第五分流孔组(8e)和所述第六分流孔组(8f)之间的所述过流夹层(1a)形成所述第二排出流道。
3.根据权利要求1所述的复合冲击钻进提速装置,其特征在于:所述外筒体(1)下游端内缩形成抵靠环(11),所述下接头(5)轴向滑动装配在所述抵靠环(11)内,所述下接头(5)与所述抵靠环(11)花键配合,所述下接头(5)上还活动套设有复位弹簧(51),所述复位弹簧(51)的一端与所述冲击座(44)抵靠,所述复位弹簧(51)的另一端与所述抵靠环(11)相抵靠;
所述冲击座(44)包括相互固定连接的承压段(441)和插入段(442),所述插入段(442)向上游方向延伸并伸入所述冲击流道(43a),在所述插入段(442)的外壁轴向设有所述若干引流槽,若干所述引流槽形成所述第二分流孔组(8b),所述冲击锤头(43)下行撞击所述承压段(441)。
4.根据权利要求1、2或3所述的复合冲击钻进提速装置,其特征在于:在所述分流座(41)的上游段外壁设有至少两段螺旋槽,所有所述螺旋槽绕所述分流座(41)环向均匀分布,在所述外筒体(1)内对应所述螺旋槽分别设有导向柱(12),所述导向柱(12)的外端与所述外筒体(1)内壁固定,所述导向柱(12)的内端伸入所述螺旋槽内。
5.根据权利要求1、2或3所述的复合冲击钻进提速装置,其特征在于:所述冲击锤头(43)的上游端外壁径向向外凸出,所述冲击锤头(43)的下游端外壁径向向外凸出,所述冲击锤头(43)的上游端外壁和下游端外壁与所述导流套筒(42)轴向滑动装配。