本發(fā)明涉及油氣勘探、地質(zhì)勘探、地?zé)峋_發(fā)，特別涉及一種軸向沖擊單元和多方向復(fù)合沖擊提速器。

背景技術(shù)：

1、在深井和復(fù)雜地質(zhì)條件下的油氣鉆探中，經(jīng)常鉆遇抗壓強(qiáng)度高、硬度大、可鉆性差、研磨性強(qiáng)的難鉆地層，現(xiàn)有常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆井方法普遍存在機(jī)械鉆速慢、鉆頭壽命短、鉆井周期長、成本高等問題，嚴(yán)重制約了鉆井提速提效。

2、為加快油氣資源勘探開發(fā)步伐，促進(jìn)典型難鉆地層安全高效鉆井技術(shù)進(jìn)步，研究人員研發(fā)了多種功能類型的沖擊破巖工具，旨在通過給鉆頭施加沖擊動(dòng)載荷的方式達(dá)到提高難鉆地層的破巖效率。

3、而現(xiàn)有沖擊破巖工具主要分為軸向沖擊工具和扭轉(zhuǎn)沖擊工具兩大類，其中軸向沖擊工具主要是通過施加軸向沖擊力的方式輔助鉆頭進(jìn)行破巖，該類型工具在石英含量高的研磨性地層、抗壓強(qiáng)度高的火成巖效果不錯(cuò)，而在軟硬交錯(cuò)的非均質(zhì)地層提速效果不理想；扭轉(zhuǎn)沖擊工具主要是通過施加圓周方向的扭轉(zhuǎn)沖擊力的方式輔助鉆頭進(jìn)行破巖，并可有效降低鉆頭粘滑振動(dòng)，該類型工具在軟硬交錯(cuò)的非均質(zhì)地層提速效果就比較理想，但在研磨性強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度高的地層使用效果就不如軸向沖擊工具。

4、因此，有必要研發(fā)一種新型的可同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向和圓周方向的復(fù)合沖擊工具，滿足不同類型難鉆地層的提速需求，拓展在不同地層的適應(yīng)性，為解決難鉆地層提速提效難題提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種軸向沖擊單元，與外殼體內(nèi)其他的的零部件組成各不相同、且互不連接，從而做到了相互獨(dú)立、互補(bǔ)干涉，從而有利于多方向復(fù)合沖擊載荷之間形成聯(lián)合作用和疊加效應(yīng)。

2、本發(fā)明還提供了一種多方向復(fù)合沖擊提速器，能夠同時(shí)產(chǎn)生軸向沖擊力和扭轉(zhuǎn)沖擊力，從而實(shí)現(xiàn)軸向上下、周向順時(shí)針逆時(shí)針的多個(gè)方向復(fù)合沖擊效果，有助于提高鉆頭的破巖能量和效率，達(dá)到提高鉆井速度的目的。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、一種軸向沖擊單元，包括：上接頭、外殼體、內(nèi)缸套、軸向沖擊錘、芯管和配流罩；

5、所述外殼體的上端與所述上接頭固定連接，所述內(nèi)缸套放置于所述外殼體的內(nèi)部；所述外殼體的上端內(nèi)側(cè)與所述上接頭的下端外側(cè)、所述內(nèi)缸套的上端外側(cè)之間設(shè)置有外環(huán)形流道，所述外殼體的壁面開設(shè)有外連通孔；所述上接頭的上端內(nèi)側(cè)設(shè)置有上接頭內(nèi)腔，所述上接頭的下端外側(cè)與所述內(nèi)缸套插接，所述上接頭的下端開設(shè)有能夠?qū)⑺錾辖宇^內(nèi)腔與所述外環(huán)形流道連通的上分流孔；

6、所述軸向沖擊錘放置于所述內(nèi)缸套的內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)缸套的內(nèi)側(cè)中上部與所述軸向沖擊錘的上端外側(cè)之間設(shè)置有上環(huán)形腔，所述內(nèi)缸套的內(nèi)側(cè)中下部與所述軸向沖擊錘的中部外側(cè)之間設(shè)置有下環(huán)形腔，所述內(nèi)缸套的中上部壁面開設(shè)有能夠?qū)⑺錾檄h(huán)形腔與所述外環(huán)形流道連通的上過流孔，所述內(nèi)缸套的中下部壁面開設(shè)有能夠?qū)⑺鱿颅h(huán)形腔與所述外環(huán)形流道連通的下過流孔，所述內(nèi)缸套的底部壁面開設(shè)有能夠與外連通孔對(duì)齊的內(nèi)連通孔；所述軸向沖擊錘的上表面與所述上接頭的下表面、所述內(nèi)缸套的上端內(nèi)壁面之間設(shè)置有沖擊錘上腔，所述軸向沖擊錘的下表面與所述外殼體的內(nèi)孔上表面、所述內(nèi)缸套的下端內(nèi)壁面之間設(shè)置有沖擊錘下腔；

7、所述芯管放置于所述軸向沖擊錘的內(nèi)側(cè)，所述芯管的上端與所述上接頭的下端內(nèi)側(cè)固定連接，所述軸向沖擊錘與所述芯管之間設(shè)置有能夠?qū)⑺鰶_擊錘上腔和所述沖擊錘下腔連通的內(nèi)環(huán)形流道，所述配流罩可上下靈活移動(dòng)放置于所述軸向沖擊錘的下環(huán)形腔內(nèi)；所述上環(huán)形腔的面積小于所述下環(huán)形腔的面積。

8、優(yōu)選地，所述內(nèi)缸套的上端內(nèi)徑與所述軸向沖擊錘的上端外徑一致，均為d1；所述內(nèi)缸套的下端內(nèi)徑與所述軸向沖擊錘的下端最大外徑一致，均為d3；所述下環(huán)形腔內(nèi)徑為d2，且d2<d1<d3。

9、優(yōu)選地，所述外連通孔均勻開設(shè)于所述外殼體的壁面，所述上分流孔均勻開設(shè)于所述上接頭的下端，所述上過流孔均勻開設(shè)于所述內(nèi)缸套的中上部壁面，和/或，所述下過流孔均勻開設(shè)于所述內(nèi)缸套的中下部壁面。

10、一種多方向復(fù)合沖擊提速器，包括：扭轉(zhuǎn)沖擊單元和如上述的軸向沖擊單元；

11、所述扭轉(zhuǎn)沖擊單元連接于所述軸向沖擊機(jī)構(gòu)的下端。

12、優(yōu)選地，所述內(nèi)缸套、所述軸向沖擊錘、所述芯管和所述襯套放置于所述外殼體的上端內(nèi)部，所述外連通孔開設(shè)于所述外殼體的中部壁面；所述扭轉(zhuǎn)沖擊單元放置于所述外殼體的下端內(nèi)側(cè)。

13、優(yōu)選地，所述扭轉(zhuǎn)沖擊單元包括：導(dǎo)流罩、扭轉(zhuǎn)沖擊錘、配流器、導(dǎo)流板、噴嘴、支撐座和下接頭；

14、所述芯管插入所述外殼體的內(nèi)側(cè)中心孔上側(cè)，所述導(dǎo)流罩插入所述外殼體的內(nèi)側(cè)中心孔下側(cè)；所述外殼體的下端通過與所述下接頭配合傳動(dòng)，所述導(dǎo)流罩的下端內(nèi)側(cè)與所述配流器插接，所述導(dǎo)流罩的下端面分別同時(shí)與所述配流器、所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘和所述下接頭的上端面接觸配合，所述導(dǎo)流罩對(duì)稱設(shè)置有下分流孔和導(dǎo)流孔，所述導(dǎo)流罩與所述外殼體之間設(shè)置有導(dǎo)流腔；

15、所述下接頭的內(nèi)側(cè)與所述導(dǎo)流板、所述支撐座之間設(shè)置有排液腔，所述下接頭的上端內(nèi)側(cè)對(duì)稱設(shè)置有能夠與所述排液腔連通的外排液槽、能夠與所述導(dǎo)流孔連通的外進(jìn)液槽，所述下接頭上端的內(nèi)側(cè)放置有可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘之后會(huì)對(duì)稱形成外擺動(dòng)腔，所述下接頭的下端內(nèi)側(cè)設(shè)置有下接頭內(nèi)腔。

16、優(yōu)選地，所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘的內(nèi)側(cè)放置有可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的所述配流器之后會(huì)對(duì)稱形成內(nèi)擺動(dòng)腔，所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘設(shè)有兩個(gè)內(nèi)扇形面和兩個(gè)外扇形面，所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘在所述內(nèi)扇形面上設(shè)置有能夠與所述內(nèi)擺動(dòng)腔連通的第一過流槽，所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘在所述外扇形面上設(shè)置有能夠與所述外擺動(dòng)腔連通的第二過流槽。

17、優(yōu)選地，所述導(dǎo)流板的上端面與所述扭轉(zhuǎn)沖擊錘、所述配流器接觸配合，所述導(dǎo)流板的下端面與所述支撐座接觸配合，所述導(dǎo)流板的中心孔插入噴嘴，所述導(dǎo)流板的圓周上對(duì)稱設(shè)置有能與所述排液腔連通的導(dǎo)流槽；

18、優(yōu)選地，所述配流器對(duì)稱設(shè)置有內(nèi)進(jìn)液槽和內(nèi)排液槽；

19、所述支撐座的內(nèi)側(cè)與所述噴嘴固定連接，所述支撐座的下端插入所述下接頭內(nèi)孔，所述支撐座的壁面開設(shè)有能將所述排液腔和所述下接頭內(nèi)腔連通的排液孔；

20、所述上接頭的中心孔、所述芯管的中心孔、所述外殼體的中心孔、所述導(dǎo)流罩的中心孔和所述配流器的中心孔共同形成上下貫通的中心流道。

21、優(yōu)選地，還包括：防掉單元；所述防掉單元放置于所述外殼體的下端內(nèi)側(cè)；

22、所述防掉單元包括：堵頭和防掉鋼珠；

23、所述外殼體的下部與所述堵頭固定連接，所述外殼體的下端內(nèi)壁與所述下接頭的外壁之間設(shè)置有用于放置若干所述防掉鋼珠的環(huán)形溝槽。

24、從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的軸向沖擊單元和多方向復(fù)合沖擊提速器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

25、1、本發(fā)明可同時(shí)產(chǎn)生軸向沖擊力和扭轉(zhuǎn)沖擊力，從而實(shí)現(xiàn)軸向上下、周向順時(shí)針逆時(shí)針的多個(gè)方向復(fù)合沖擊效果，有助于提高鉆頭的破巖能量和效率；

26、2、本發(fā)明內(nèi)部的軸向沖擊單元和扭轉(zhuǎn)沖擊單元分別位于外殼體上下兩側(cè)，彼此的零部件組成各不相同、且互不連接，從而做到了相互獨(dú)立、互補(bǔ)干涉，從而有利于多方向復(fù)合沖擊載荷之間形成聯(lián)合作用和疊加效應(yīng)；

27、3、本發(fā)明內(nèi)部設(shè)計(jì)有上下貫通的中心通道，不受軸向沖擊單元和扭轉(zhuǎn)沖擊單元工作狀態(tài)的影響，一直處于暢通狀態(tài)，減小了對(duì)循環(huán)流體和固相含量的要求，并且能夠滿足低壓耗的鉆井需求；

28、4、本發(fā)明內(nèi)部設(shè)計(jì)有防掉單元，起到了防止扭轉(zhuǎn)沖擊單元掉落的功能，增強(qiáng)了安全性和可靠性。