CN110761707B - 一种防空打式扭冲工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防空打式扭冲工具，包括上接头、传动接头、上壳体、半圆卡、中接头、浮阀、下壳体、弹簧、阀座、分流盖、换向器、摆锤、导流板、喷嘴、喷嘴底座和锤座；上接头与传动接头之间存在传动面，上接头带动半圆卡可以在上壳体内部上下移动，实现钻井液流道之间的开启和关闭。本发明有益效果：在井底工作时能够产生周期性扭转冲击力，提高钻头破岩扭矩、改善切削齿破岩环境、降低钻头粘滑振动；在起下钻时，能够使扭转冲击动作停止，起到防止空打现象对工具外壳及连接螺纹造成的非正常损坏。

Description

一种防空打式扭冲工具

技术领域

本发明涉及油气勘探、地质勘探、地热井开发技术领域，特别涉及一种防空打式扭冲工具。

背景技术

随着油气勘探领域深井、超深井比例越来越高，钻井施工过程中机械钻速慢、行程进尺短、钻头消耗量大的问题日益凸显。为此，国内外石油从业人员都在开展相应的技术和装备攻关，各类型提速工具不断涌现，扭冲工具就是其中之一。扭冲工具主要是以提高钻头破岩扭矩、改善切削齿破岩环境、降低钻头粘滑振动的功能为主，从而可以起到保护钻头、增加行程进尺的目的。

但是扭冲工具在经过大量的现场应用后，反映出一个突出的问题：现有扭冲工具在起下钻时，只要循环钻井液，扭冲工具就会工作并产生周期性扭转冲击力，由于缺少井底岩石的支撑和抵消作用，工具呈现空打状态并且产生的扭转冲击力只能作用于工具外壳体和连接螺纹，多次发生工具外壳断裂及连接螺纹松脱扣现象，极易诱发井下恶性事故。

因此，迫切需要研发一种新型扭冲工具，能够实现在井底工作和起下钻两种状态下功能的切换，以避免工具外壳断裂及连接螺纹松扣、脱扣现象的出现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防空打式扭冲工具，不但在井底工作时能够产生周期性扭转冲击力，起到提高钻头破岩扭矩、改善切削齿破岩环境、降低钻头粘滑振动的功能，而且在起下钻时能够使扭转冲击动作停止，起到防止空打现象对工具外壳及连接螺纹造成非正常损坏的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防空打式扭冲工具，其特征在于，包括上接头、传动壳体、卡环、中接头、浮阀、下壳体、弹性装置、阀座和扭冲机构；

所述上接头与所述传动壳体通过传动面配合传动，所述卡环套设于所述上接头并能够随其相对所述传动壳体上下移动，且所述卡环能够向上挂靠于所述传动壳体；所述上接头内部设有中心进液道；

所述中接头固定连接于所述传动壳体；所述中接头内部设有上中心过流道和上轴向泄流道，所述上轴向泄流道连通于所述阀座的泄流道的入口；

至少在所述卡环向上移动挂靠于所述传动壳体的情况下，所述上接头和所述中接头之间形成有上泄流腔，所述上泄流腔连通所述中心进液道和所述上轴向泄流道；

至少在所述上接头向下移动接触所述中接头的情况下，所述上泄流腔为封闭状态，所述上中心过流道连通于所述中心进液道；

所述下壳体固定连接于所述中接头，所述阀座和所述扭冲机构安装于所述下壳体内；

所述浮阀和所述弹性装置装在所述阀座内，所述弹性装置能够为所述浮阀提供朝向所述中接头的预紧力，所述预紧力能够在所述浮阀受到的钻井液压力小于预设值时使所述浮阀朝向所述中接头移动，并切断所述浮阀的过流结构的入口与所述上中心过流道的连通；

所述浮阀的过流结构的出口连通于所述扭冲机构的进液腔道，所述阀座的泄流道的出口连通于所述扭冲机构的泄流腔道。

优选的，所述传动壳体包括固定连接的传动接头和上壳体，所述上接头与所述传动接头通过传动面配合传动，所述上壳体固定连接于所述中接头；所述卡环能够向上移动至其上端面挂靠于所述传动接头下端面，所述上壳体内侧壁面与所述卡环外圆面接触配合。

优选的，所述上接头和所述中接头之间具有能够贴合的圆锥面。

优选的，所述卡环由两个半圆卡组成。

优选的，所述浮阀的过流结构包括径向过流孔和下中心过流道，所述浮阀与所述阀座之间形成有环形过流腔，所述径向过流孔将所述下中心过流道与所述环形过流腔连通,所述下中心过流道的出口连通于所述扭冲机构的进液腔道。

优选的，所述阀座的泄流道包括下轴向泄流道和径向泄流道，所述下轴向泄流道的入口与所述上轴向泄流道连通，出口通过所述径向泄流道连通于所述扭冲机构的泄流腔道。

优选的，所述扭冲机构包括换向器、摆锤和锤座；

所述锤座固定连接于所述下壳体，所述摆锤装在所述锤座内，所述换向器放置在所述摆锤内部并能转动；

所述锤座设有进液槽和排液槽，所述进液槽与所述浮阀的过流结构的出口连通；

所述锤座与所述摆锤之间形成有冲击腔，所述冲击腔能够通过其内钻井液推动所述摆锤相对所述锤座顺时针或者逆时针转动；

所述换向器设有进液道和排液道，所述进液道与所述浮阀的过流结构的出口连通，所述换向器与所述摆锤之间形成有换向腔所述换向腔能够通过其内钻井液促使所述换向器和所述摆锤之间的相对转动；

所述摆锤设有第一过流道和第二过流道，所述第一过流道能够实现所述换向腔与所述进液槽和所述排液槽之间的连通和切换，所述第二过流道能够实现所述冲击腔与所述进液道和所述排液道之间的连通和切换。

优选的，所述锤座与所述下壳体之间形成有环形泄流腔，所述阀座的泄流道的出口连通所述环形泄流腔，所述锤座还设有下泄流孔，所述下泄流孔将环形泄流腔与所述锤座内通孔连通。

优选的，还包括装在所述锤座内的喷嘴，所述喷嘴连通于所述浮阀的过流结构的出口。

优选的，所述扭冲机构还包括分流盖，所述分流盖设有径向分流孔和多个与其连通的轴向进液孔，所述进液槽的数量为与所述轴向进液孔一一对应的多个。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的防空打式扭冲工具在井底工作时，在钻压作用下，上接头下端内圆锥面与中接头上端外圆锥面贴合，上泄流腔处于关闭状态，钻井液推开弹簧预紧作用的浮阀流入下中心过流道后分流成三部分，分别对摆锤和换向器产生推动作用，驱使摆锤与锤座之间产生周期性往复接触碰撞，产生扭转冲击力。在起下钻时，在自重作用下，上接头带动半圆卡相对其他部件向外伸出，上泄流腔处于开启状态，大部分钻井液直接经由上、下轴向泄流道、径向泄流道、环形泄流腔、泄流孔流入钻头，从而造成上中心过流道中的钻井液压力值降低，浮阀在弹簧预紧力作用下关闭上中心过流道出口，使得摆锤停止工作，实现防空打功能。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在井底工作时能够产生周期性扭转冲击力作用于钻头，提高钻头破岩扭矩、改善切削齿破岩环境、降低钻头粘滑振动，而在起下钻时能够使扭转冲击动作停止，避免空打现象出现，防止工具外壳断裂及连接螺纹松扣、脱扣；

2、本发明内部钻井液流道在起下钻时一直处于开路状态，能够避免由于冲击器停止工作导致的钻井液流道堵塞现象，保证钻井液在井下循环流道畅通；

3、本发明能够与涡轮或螺杆等动力钻具配合使用，在不影响动力钻具输出的扭矩和转速传递的同时，增加扭转冲击载荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防空打式扭冲工具的结构示意图；

图2为本发明提供的实施例一沿图1中A-A截面的剖视结构示意图；

图3为本发明提供的实施例一沿图1中B-B截面的剖视结构示意图；

图4为本发明提供的实施例一沿图1中C-C截面的剖视结构示意图；

图5为本发明提供的实施例一沿图1中D-D截面的剖视结构示意图；

图6为本发明提供的实施例一沿图1中E-E截面的剖视结构示意图；

图7为本发明提供的实施例一沿图1中F-F截面的剖视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的分流盖的三维结构示意图；

图9为本发明实施例提供的喷嘴底座的三维剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的锤座的三维结构示意图；

图11为本发明实施例提供的防空打式扭冲工具的防空打功能原理示意图；

图12为本发明提供的实施例二沿图1中A-A截面的剖视结构示意图；

图13为本发明提供的实施例二沿图1中B-B截面的剖视结构示意图；

图14为本发明提供的实施例二沿图1中C-C截面的剖视结构示意图；

图15为本发明提供的实施例二沿图1中D-D截面的剖视结构示意图。

其中，1为上接头，18为中心进液道，19为上泄流腔；

2为传动接头；3为上壳体；4为半圆卡；

5为中接头，51为上中心过流道，52为上轴向泄流道；

6为浮阀，61为环形过流腔；62为径向过流孔，63为下中心过流道；

7为下壳体，71为环形泄流腔；

8为弹簧；9为阀座，91为下轴向泄流道，92为径向泄流道；

10为分流盖，101为径向分流孔，102为轴向进液孔；

11为换向器，111为进液道，112为排液道，113为换向腔；

12为摆锤，121为第一过流道，122为第二过流道；

13为导流板；14为喷嘴；

15为喷嘴底座，151为排液孔，152为中心排液腔；

16为锤座，161为冲击腔，162为进液槽，163为排液槽，164为泄流孔；

17为传动面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的防空打式扭冲工具，包括上接头1、传动壳体、卡环、中接头5、浮阀6、下壳体7、弹性装置、阀座9和扭冲机构，如图1所示；

其中，上接头1与传动壳体通过传动面17配合传动，卡环套设于上接头1并能够随其相对传动壳体上下移动，且卡环能够向上挂靠于传动壳体；上接头1内部设有中心进液道18；其结构还可以参照图11所示；

中接头5固定连接于传动壳体；中接头5内部设有上中心过流道51和上轴向泄流道52，上轴向泄流道52连通于阀座9的泄流道的入口；如图3所示；

至少在卡环向上移动挂靠于传动壳体的情况下，上接头1和中接头5之间形成有上泄流腔19，上泄流腔19连通中心进液道18和上轴向泄流道52；

至少在上接头1向下移动接触中接头5的情况下，上泄流腔19为封闭状态，上中心过流道51连通于中心进液道18；

下壳体7固定连接于中接头5，阀座9和扭冲机构安装于下壳体7内；

浮阀6和弹性装置装在阀座9内，弹性装置能够为浮阀6提供朝向中接头5的预紧力，预紧力能够在浮阀6受到的钻井液压力小于预设值时使浮阀6朝向中接头5移动，并切断浮阀6的过流结构的入口与上中心过流道51的连通；

浮阀6的过流结构的出口连通于扭冲机构的进液腔道，以便于钻进作业；阀座9的泄流道的出口连通于扭冲机构的泄流腔道，适用于起下钻时。

工作原理：本发明实施例提供的防空打式扭冲工具在井底工作时，在钻压作用下，上接头1下端与中接头5上端贴合，此时上泄流腔19处于封闭状态，钻井液从中心进液道18流至上中心过流道51，浮阀6在钻井液压力能作用下压缩弹簧8向下移动，使得上中心过流道51与浮阀6的过流结构的入口连通，钻井液向下流动进入扭冲机构的进液腔道，在其中作用产生顺时针或者逆时针扭转冲击力，并传至钻头实现扭转冲击状态下的动载破岩；

本发明实施例提供的防空打式扭冲工具在起下钻时，在自重作用下，上接头1带动卡环(这里可以为半圆卡4)相对于工具其他部件向外伸出至半圆卡4上端面与传动壳体(这里可以为传动接头2下端面)接触后停止，此时上泄流腔19处于开启状态，大部分上接头1上的中心进液道18中的钻井液经过上泄流腔19流至上轴向泄流道52中，然后经由阀座9上的泄流道向下流动最终至钻头；与此同时，原本中接头5上的上中心过流道51中的钻井液流量减小，进而造成压力值降低，浮阀6在弹性装置(这里可以为弹簧8)预紧力作用下向上伸进中接头5内部，切断上中心过流道51与浮阀6的过流结构的入口之间的连通，使得扭冲机构(如其中摆锤12)处于停止状态，实现防空打功能，从而避免在起下钻过程中产生扭转冲击力对整个工具连接螺纹和壳体的非正常损害，起到延长工具使用寿命、降低井下恶性复杂事故风险的效果。

作为优选，传动壳体包括固定连接的传动接头2和上壳体3，上接头1与传动接头2通过传动面17配合传动，其结构可以参照图2所示，上壳体3固定连接于中接头5；卡环能够向上移动至其上端面挂靠于传动接头2下端面，上壳体3内侧壁面与卡环外圆面接触配合。这里提供的分体组合式结构便于设计、生产和装配维护。

在本实施例中，上接头1和中接头5之间具有能够贴合的圆锥面，以实现两者之间上泄流腔19的有效封闭和开启，其结构可以参照图1和图11所示，圆锥面为上小下大。

具体的，卡环由两个半圆卡4组成，便于装配在上接头1相应位置的环槽中。当然，还可以将上接头1和卡环设计为一体式结构。

作为优选，浮阀6的过流结构包括径向过流孔62和下中心过流道63，浮阀6与阀座9之间形成有环形过流腔61，径向过流孔62将下中心过流道63与环形过流腔61连通,下中心过流道63的出口连通于扭冲机构的进液腔道，其结构可以参照图4所示，以适配上中心过流道51。

在本实施例中，阀座9的泄流道包括下轴向泄流道91和径向泄流道92，下轴向泄流道91的入口与上轴向泄流道52连通，出口通过径向泄流道92连通于扭冲机构的泄流腔道，其结构可以参照图4、图5和图11所示，以适配上轴向泄流道52。进一步的，上轴向泄流道52的数量为多个且围绕上中心过流道51沿圆周均布，下轴向泄流道91为与上轴向泄流道52一一对应的多个，径向泄流道92也为与下轴向泄流道91一一对应的多个，以优化钻井液流动方式。

具体的，扭冲机构包括换向器11、摆锤12和锤座16，如图1所示；

其中，锤座16固定连接于下壳体7，摆锤12装在锤座16内，换向器11放置在摆锤12内部并能转动；

锤座16设有进液槽162和排液槽163，进液槽162与浮阀6的过流结构的出口连通；

锤座16与摆锤12之间形成有冲击腔161，冲击腔161能够通过其内钻井液推动摆锤12相对锤座16顺时针或者逆时针转动；

换向器11设有进液道111和排液道112，进液道111与浮阀6的过流结构的出口连通，换向器11与摆锤12之间形成有换向腔113，换向腔113能够通过其内钻井液促使换向器11和摆锤12之间的相对转动；

摆锤12设有第一过流道121和第二过流道122，第一过流道121能够实现换向腔113与进液槽162和排液槽163之间的连通和切换，第二过流道122能够实现冲击腔161与进液道111和排液道112之间的连通和切换；

即此时扭冲机构的进液腔道包括锤座16的进液槽162和换向器11的进液道111。

工作原理：本发明实施例提供的防空打式扭冲工具在井底工作时，钻井液一部分流至锤座16上的进液槽162，再通过第一过流道121流入换向腔113，促使换向器11和摆锤12之间的相对转动，从而使得冲击腔161经由第二过流道122实现与进液道111和排液道112三者之间的连通；一部分通过换向器11上的进液道111和摆锤12上的第二过流道122流入冲击腔161中，推动摆锤12顺时针或者逆时针转动，转动过程中由于摆锤12与换向器11之间存在转速差，因此挤压位于换向腔113中的钻井液经由第一过流道121流至排液槽163，当摆锤12内侧壁面与换向器11接触后带动换向器11同步转动，位于摆锤12转动方向前方的冲击腔161中的钻井液在挤压作用下经过第二液流道122流至排液道112中并向下流动，而后与排液槽163中的钻井液一起继续向下流至钻头。整个运动过程中，摆锤12与锤座16之间发生的接触碰撞将产生顺时针或者逆时针扭转冲击力，并传至钻头实现扭转冲击状态下的动载破岩。

为了进一步优化上述的技术方案，锤座16与下壳体7之间形成有环形泄流腔71，阀座9的泄流道的出口连通环形泄流腔71，锤座16还设有下泄流孔164，下泄流孔164将环形泄流腔71与锤座16内通孔连通；上述结构组成扭冲机构的泄流腔道。

本发明实施例提供的防空打式扭冲工具，还包括装在锤座16内的喷嘴14，该喷嘴14连通于浮阀6的过流结构的出口。则经由浮阀6过流结构的钻井液被分流成三部分，优化了钻井液在工具内的流动方式，保证了正常流动钻进作业。

冲击腔161的数量为多个，分别设置于摆锤12周向的两侧，能够推动摆锤12沿顺时针方向或者逆时针方向扭转。在本实施例中，多个冲击腔161关于摆锤12中轴对称，能够使钻井液起到平衡的推动效果，在此摆锤12具体为两个对称扇形冲击瓣结构。类似的，换向腔113的数量为多个，分别设置于换向器11和摆锤12周向的两侧，能够促使换向器11和摆锤12之间的相对沿顺时针方向或者逆时针方向转动。相应的，进液道111、排液道112、第一过流道121、第二过流道122、进液槽162和排液槽163为沿周向均布多个。

作为优选，扭冲机构还包括分流盖10，该分流盖10设有径向分流孔101和多个与其连通的轴向进液孔102，进液槽162的数量为与轴向进液孔102一一对应的多个，以优化钻井液在工具内的流动方式，提升扭转冲击效果，其结构可以参照图6、图7和图8所示。进一步的，轴向进液孔102和进液槽162均为沿周向均匀分布。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

实施例一：

如图1所示，一种防空打式扭冲工具是由上接头1、传动接头2、上壳体3、半圆卡4、中接头5、浮阀6、下壳体7、弹簧8、阀座9、分流盖10、换向器11、摆锤12、导流板13、喷嘴14、喷嘴底座15和锤座16组成；

如图1～图10所示，上接头1下端外侧穿过传动接头2并与半圆卡4内圆面接触配合，上接头1外侧中部与传动接头2通过正八边形的传动面17配合传动；传动接头2上端面与上接头1台阶面接触配合，传动接头2下端通过螺纹与上壳体3连接；上壳体3内侧壁面与半圆卡4外圆面接触配合，上壳体3下端通过螺纹与中接头5连接；中接头5下端通过螺纹与下壳体7连接，中接头5下端面与阀座9上端面配合接触；下壳体7内部装有阀座9，下壳体7下端通过螺纹与锤座16连接；阀座9内侧装有浮阀6和弹簧8，阀座9下端外侧通过螺纹与锤座16连接；弹簧8上端与浮阀6接触，弹簧8下端与分流盖10接触；分流盖10上端***阀座9中并与阀座9下端面接触配合，分流盖10下端面分别与换向器11上端面和摆锤12上端面配合；锤座16内部依次装有换向器11、摆锤12、导流板13、喷嘴14和喷嘴底座15，换向器11放置在摆锤12内部并能灵活转动，换向器11下端面和摆锤12下端面均与导流板13上端面接触配合；喷嘴底座15外台阶面挂靠在锤座16内通孔上，喷嘴底座15通孔通过螺纹与喷嘴14连接，喷嘴底座15上端面与导流板13下端面接触配合；

上接头1内部设有中心进液道18，上接头1下端面与中接头5上端面之间存在上泄流腔19；

中接头5内部设有上中心过流道51和圆孔形的上轴向泄流道52，上中心过流道51与中心进液道18同轴连通；

浮阀6设有径向过流孔62和下中心过流道63，浮阀6与阀座9上端内侧之间存在环形过流腔61，径向过流孔62将下中心过流道63与环形过流腔61连通；

分流盖10设有径向分流孔101和轴向进液孔102；

锤座16上部内侧设有进液槽162和排液槽163，进液槽162与轴向进液孔102连通，锤座16上部与摆锤12之间存在冲击腔161，锤座16与下壳体7之间存在环形泄流腔71，锤座16下部设有下泄流孔164，下泄流孔164将环形泄流腔71与锤座16内通孔连通；

阀座9设置有圆孔形的下轴向泄流道91和圆孔形的径向泄流道92，下轴向泄流道91与上泄流道52连通，径向泄流道92与环形泄流腔71连通；

换向器11设有进液道111和排液道112，换向器11与摆锤12之间存在换向腔113；

摆锤12设有第一过流道121和第二过流道122，第一过流道121能够实现换向腔113与进液槽162和排液槽163之间的连通和切换，第二过流道122能够实现冲击腔161与进液道111和排液道112之间的连通和切换；

喷嘴底座15设有排液孔151和中心排液腔152，排液孔151将中心排液腔152和排液道112连通。

如图1～图10所示，所述一种防空打式扭冲工具在井底工作时，在钻压作用下，上接头1下端内圆锥面与中接头5上端外圆锥面贴合，此时上泄流腔19处于封闭状态，钻井液从中心进液道18流至上中心过流道51，浮阀6在钻井液压力能作用下压缩弹簧8向下移动并挂靠在阀座9上，使得上中心过流道51与环形过流腔61连通，钻井液经由环形过流腔61和径向过流孔62流至下中心过流道63中并分流成三部分：一部分直接向下经由喷嘴14喷出流入钻头；一部分通过分流盖10上的径向分流孔101和轴向进液孔102流至锤座16上的进液槽162，再通过第一过流道121流入换向腔113，促使换向器11和摆锤12之间的相对转动，从而使得冲击腔161经由第二过流道122实现与进液道111和排液道112三者之间的连通；一部分通过换向器11上的进液道111和摆锤12上的第二过流道122流入冲击腔161中，推动摆锤12顺时针或者逆时针转动，转动过程中由于摆锤12与换向器11之间存在转速差，因此挤压位于换向腔113中的钻井液经由第一过流道121流至排液槽163，当摆锤12内侧壁面与换向器11接触后带动换向器11同步转动，位于摆锤12转动方向前方的冲击腔161中的钻井液在挤压作用下经过第二液流道122流至排液道112中并向下流动，而后与排液槽163中的钻井液一起通过喷嘴底座15上的排液孔151排至中心排液腔152继续向下流至钻头。整个运动过程中，摆锤12与锤座16之间发生的接触碰撞将产生顺时针或者逆时针扭转冲击力，并传至钻头实现扭转冲击状态下的动载破岩。

如图2～图11所示，所述一种防空打式扭冲工具在起下钻时，在自重作用下，上接头1带动半圆卡4相对于工具其他部件向外伸出至半圆卡4上端面与传动接头2下端面接触后停止，此时上泄流腔19处于开启状态，大部分上接头1上的中心进液道18中的钻井液经过上泄流腔19流至上轴向泄流道52中，然后经由阀座9上的下轴向泄流道91和径向泄流道92流至环形泄流腔71中并向下流动，最终通过锤座16下端的泄流孔164向下流至钻头；与此同时，原本中接头5上的上中心过流道51中的钻井液流量减小，进而造成压力值降低，浮阀6在弹簧8预紧力作用下向上伸进中接头5内部，切断上中心过流道51与下中心过流道63之间的连通，使得摆锤12处于停止状态，实现防空打功能，从而避免在起下钻过程中产生扭转冲击力对整个工具连接螺纹和壳体的非正常损害，起到延长工具使用寿命、降低井下恶性复杂事故风险的效果。

如图1、图2、图11所示，所述一种防空打式扭冲工具无论是在井底工作时还是在起下钻时，上接头1和传动接头2之间的转速和扭矩传递均是通过正八边形的传动面17实现。

实施例二：

如图12～图15所示，实施例二与实施例一的区别在于，传动面17为正六边形传动面，上轴向泄流道52和下轴向泄流道91均为腰孔形泄流道，径向泄流道92为扇形泄流道。

综上所述，本发明实施例涉及一种防空打式扭冲工具，包括上接头、传动接头、上壳体、半圆卡、中接头、浮阀、下壳体、弹簧、阀座、分流盖、换向器、摆锤、导流板、喷嘴、喷嘴底座和锤座；上接头与传动接头之间存在传动面，上接头带动半圆卡可以在上壳体内部上下移动，实现钻井液流道之间的开启和关闭。本发明有益效果：在井底工作时能够产生周期性扭转冲击力，提高钻头破岩扭矩、改善切削齿破岩环境、降低钻头粘滑振动；在起下钻时，能够使扭转冲击动作停止，起到防止空打现象对工具外壳及连接螺纹造成的非正常损坏。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种防空打式扭冲工具，其特征在于，包括上接头(1)、传动壳体、卡环、中接头(5)、浮阀(6)、下壳体(7)、弹性装置、阀座(9)和扭冲机构；

所述上接头(1)与所述传动壳体通过传动面(17)配合传动，所述卡环套设于所述上接头(1)并能够随其相对所述传动壳体上下移动，且所述卡环能够向上挂靠于所述传动壳体；所述上接头(1)内部设有中心进液道(18)；

所述中接头(5)固定连接于所述传动壳体；所述中接头(5)内部设有上中心过流道(51)和上轴向泄流道(52)，所述上轴向泄流道(52)连通于所述阀座(9)的泄流道的入口；

至少在所述卡环向上移动挂靠于所述传动壳体的情况下，所述上接头(1)和所述中接头(5)之间形成有上泄流腔(19)，所述上泄流腔(19)连通所述中心进液道(18)和所述上轴向泄流道(52)；

至少在所述上接头(1)向下移动接触所述中接头(5)的情况下，所述上泄流腔(19)为封闭状态，所述上中心过流道(51)连通于所述中心进液道(18)；

所述下壳体(7)固定连接于所述中接头(5)，所述阀座(9)和所述扭冲机构安装于所述下壳体(7)内；

所述浮阀(6)和所述弹性装置装在所述阀座(9)内，所述弹性装置能够为所述浮阀(6)提供朝向所述中接头(5)的预紧力，所述预紧力能够在所述浮阀(6)受到的钻井液压力小于预设值时使所述浮阀(6)朝向所述中接头(5)移动，并切断所述浮阀(6)的过流结构的入口与所述上中心过流道(51)的连通；

所述浮阀(6)的过流结构的出口连通于所述扭冲机构的进液腔道，所述阀座(9)的泄流道的出口连通于所述扭冲机构的泄流腔道；

所述传动壳体包括固定连接的传动接头(2)和上壳体(3)，所述上接头(1)与所述传动接头(2)通过传动面(17)配合传动，所述上壳体(3)固定连接于所述中接头(5)；所述卡环能够向上移动至其上端面挂靠于所述传动接头(2)下端面，所述上壳体(3)内侧壁面与所述卡环外圆面接触配合。

2.根据权利要求1所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述上接头(1)和所述中接头(5)之间具有能够贴合的圆锥面。

3.根据权利要求1所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述卡环由两个半圆卡(4)组成。

4.根据权利要求1所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述浮阀(6)的过流结构包括径向过流孔(62)和下中心过流道(63)，所述浮阀(6)与所述阀座(9)之间形成有环形过流腔(61)，所述径向过流孔(62)将所述下中心过流道(63)与所述环形过流腔(61)连通,所述下中心过流道(63)的出口连通于所述扭冲机构的进液腔道。

5.根据权利要求1所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述阀座(9)的泄流道包括下轴向泄流道(91)和径向泄流道(92)，所述下轴向泄流道(91)的入口与所述上轴向泄流道(52)连通，出口通过所述径向泄流道(92)连通于所述扭冲机构的泄流腔道。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述扭冲机构包括换向器(11)、摆锤(12)和锤座(16)；

所述锤座(16)固定连接于所述下壳体(7)，所述摆锤(12)装在所述锤座(16)内，所述换向器(11)放置在所述摆锤(12)内部并能转动；

所述锤座(16)设有进液槽(162)和排液槽(163)，所述进液槽(162)与所述浮阀(6)的过流结构的出口连通；

所述锤座(16)与所述摆锤(12)之间形成有冲击腔(161)，所述冲击腔(161)能够通过其内钻井液推动所述摆锤(12)相对所述锤座(16)顺时针或者逆时针转动；

所述换向器(11)设有进液道(111)和排液道(112)，所述进液道(111)与所述浮阀(6)的过流结构的出口连通，所述换向器(11)与所述摆锤(12)之间形成有换向腔(113)，所述换向腔(113)能够通过其内钻井液促使所述换向器(11)和所述摆锤(12)之间的相对转动；

所述摆锤(12)设有第一过流道(121)和第二过流道(122)，所述第一过流道(121)能够实现所述换向腔(113)与所述进液槽(162)和所述排液槽(163)之间的连通和切换，所述第二过流道(122)能够实现所述冲击腔(161)与所述进液道(111)和所述排液道(112)之间的连通和切换。

7.根据权利要求6所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述锤座(16)与所述下壳体(7)之间形成有环形泄流腔(71)，所述阀座(9)的泄流道的出口连通所述环形泄流腔(71)，所述锤座(16)还设有下泄流孔(164)，所述下泄流孔(164)将环形泄流腔(71)与所述锤座(16)内通孔连通。

8.根据权利要求6所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，还包括装在所述锤座(16)内的喷嘴(14)，所述喷嘴(14)连通于所述浮阀(6)的过流结构的出口。

9.根据权利要求6所述的防空打式扭冲工具，其特征在于，所述扭冲机构还包括分流盖(10)，所述分流盖(10)设有径向分流孔(101)和多个与其连通的轴向进液孔(102)，所述进液槽(162)的数量为与所述轴向进液孔(102)一一对应的多个。

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