CN103967408B - 液动冲击钻井工具 - Google Patents

Abstract

本发明为一种液动冲击钻井工具，在上短节与连接短节构成的圆筒内由上向下顺序固定设有导向套筒、上端盖、导流筒和下端盖；一换向器摆动地设置在导流筒内；换向器内设有一缸体；一冲锤组件滑设在上短节与连接短节构成的圆筒内，其包括有滑设于缸体内的活塞及其上、下活塞杆，一钻头座周向固定地挂设在连接短节的底端，上活塞杆与换向器间设有第一凸轮机构，下活塞杆与换向器间设有第二凸轮机构；导流筒和缸体上设有导通缸体的液体配流通道，换向器上设有接通相应配流通道的配流孔，由换向器的正、反向摆动使进入缸体内的液体流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件上下往复移动。该工具可提高冲锤换向稳定性，延长使用寿命，提高破岩效果和工作效率。

Description

液动冲击钻井工具

技术领域

本发明是关于石油开发领域中一种井下钻具，尤其涉及一种液动冲击钻井工具。

背景技术

现代常规钻井主要采用回转钻进技术，当钻遇硬地层或研磨性地层时，会出现钻井机械钻速的降低，会大幅度的增加钻井的成本。而在钻水平井或大位移井时，由于摩阻等因素，造成钻具难以下入井内，进而出现钻压不能加载或部分加载在钻头上，严重影响钻井系统的稳定性和钻井成本。

旋冲钻井技术是目前解决上述问题的一个有效的方法，其方法为在钻头的上部增加一个冲击钻井工具，其原理是：钻井时，高压气体或钻井液推动冲击器，驱动冲锤上下往复冲击钻头，从而冲击岩石，使得岩石形成裂缝，进而形成岩石的破碎。这种技术在钻遇硬质地层或研磨性地层时具有钻速快、钻井成本低、岩屑大、钻压低等优点。而其中冲击钻井工具是这项技术的核心。在石油钻井领域研究应用最多的是空气锤和液压冲击工具；其中空气锤主要应用于气体钻井，其应用受到一定限制；而液压冲击工具应用面较广，虽然这项技术在国内应用的时间较长，但还是存在着很多的问题。这些问题和缺陷与现有冲击钻井工具的结构有关，主要包括结构比较复杂，易损件较多，冲锤的冲程较短，使用寿命不长，稳定性、可靠性不高等等，这些问题限制着旋冲钻井技术在石油钻井工业中的推广应用。如：长春科技大学研制的YSC-178型射流式冲击器，其射流孔内径较小，在工作中高压钻井液高速经过射流孔，钻井液中的颗粒会造成射流孔的冲蚀磨损，造成寿命的减少；再如：中国石油大学研制的SYZJ型双作用冲击器，其冲锤的冲程较短，冲锤加速度的时间较短，驱动冲锤运动的液动冲击力很大，易造成冲锤和活塞连接处的疲劳损坏，进而降低工具的使用寿命。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种液动冲击钻井工具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液动冲击钻井工具，以提高冲锤换向的稳定性，延长使用寿命，提高破岩效果和工作效率。

本发明的另一目的在于提供一种液动冲击钻井工具，以简化结构、减少易损件，增加轴向冲锤的冲程，提高单次轴向的冲击功。

本发明的目的是这样实现的，一种液动冲击钻井工具，该钻井工具包括上短节和固定连接于上短节下端的连接短节，在上短节与连接短节构成的圆筒内由上向下顺序设有轴向和周向均固定的导向套筒、上端盖、导流筒和下端盖，上、下端盖上均设有贯通的导流孔；一圆筒形换向器往复摆动地同轴设置在所述导流筒内壁；换向器内同轴设有一缸体，所述缸体与导流筒呈相对固定设置；一冲锤组件上下移动地滑设在上短节与连接短节构成的圆筒内，所述冲锤组件包括有滑设于缸体内的活塞及其上、下活塞杆，所述上活塞杆向上穿过缸体顶部和上端盖延伸至导向套筒内，上活塞杆顶端设有一配重体，所述下活塞杆向下穿过缸体底部和下端盖延伸至连接短节下部，下活塞杆底端设有一冲头体；一管状钻头座周向固定地挂设在连接短节的底端，由所述移动的冲头体撞击该钻头座的顶部；所述上活塞杆与换向器上端设有驱使换向器沿其转轴朝正向摆动的第一端面凸轮机构，所述下活塞杆与换向器下端设有驱使换向器沿其转轴朝反向摆动的第二端面凸轮机构；所述导流筒和缸体上设有导通缸体上腔和下腔的液体配流通道，所述换向器的筒壁上设有接通相应配流通道的配流孔，由换向器的正、反向摆动使进入缸体内的液体流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件上下往复移动。

在本发明的一较佳实施方式中，所述下端盖底部抵顶在连接短节内壁上部的阶梯孔孔肩上，以实现轴向定位；所述下端盖侧壁设有缺槽，该缺槽与连接短节内壁的凸块卡设，以实现下端盖周向定位；所述导向套筒、上端盖、导流筒和下端盖各相对接触的连接面之间分别设有定位块和对应的定位槽，由此实现导向套筒、上端盖、导流筒的周向定位。

在本发明的一较佳实施方式中，所述缸体和换向器由上、下端盖轴向定位；所述缸体底端向下设有一定位销，该定位销穿过换向器底部的一圆弧形透孔，并插接在下端盖上的定位销孔中，由此实现缸体的周向定位。

在本发明的一较佳实施方式中，所述钻头座是由底段、中段和上段构成的阶梯形构件；钻头座底段为圆柱形，直径与连接短节的外径相同，内部设有连接钻头的锥形母扣；钻头座中段为八棱柱体，该钻头座中段穿设于连接短节底端的对应八角通孔内，所述中段的高度大于八角通孔长度3～7mm；钻头座的上段为圆柱体，外壁设有螺纹段，一设置于连接短节内部的连接螺母连接于钻头座上段的螺纹段；所述钻头座中段和上段内部设有导通底段锥形母扣的中心孔，所述钻头座上段圆柱体外壁周向均匀分布有多个与内部中心孔相通的透槽。

在本发明的一较佳实施方式中，所述冲锤组件的配重体，其周向均设有六个平行其轴向的直筋；所述导向套筒内壁周向均布有六个沿轴向上下贯通的导槽；所述六个直筋分别对应滑设于六个导槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一端面凸轮机构由设置在上活塞杆外壁面的第一端面凸轮和设置在换向器上端的第一凸轮导轨构成；所述第一端面凸轮为沿上活塞杆轴向设置的第一凸块；第一凸轮导轨为由换向器上端向上延伸且围绕上活塞杆外壁设置的第一圆弧形管壁；所述第一凸块底端与第一圆弧形管壁顶端分别设有形状匹配的导向面。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二端面凸轮机构由设置在下活塞杆外壁面的第二端面凸轮和设置在换向器下端的第二凸轮导轨构成；所述第二端面凸轮为沿下活塞杆轴向设置的第二凸块；第二凸轮导轨为由换向器下端向下延伸且围绕下活塞杆外壁设置的第二圆弧形管壁；所述第二凸块顶端与第二圆弧形管壁底端分别设有形状匹配的导向面。

在本发明的一较佳实施方式中，所述液体配流通道包括导流筒上设置的多个流道和缸体侧壁上设置的配流口；所述导流筒的筒壁中沿周向均布有八个轴向流道，所述八个流道中沿周向相对的两个流道构成一组结构相同的流道；包括有轴向贯通的第一流道组；第一流道组一侧设有顶端封闭底端开口的第二流道组，所述第二流道组中的两个第二流道上部和下部分别设有导通导流筒内壁的第一导流口、第二导流口；第一流道组另一侧设有底端封闭顶端开口的第三流道组，所述第三流道组中的两个第三流道上部分别设有导通导流筒内壁的第三导流口；第三流道组另一侧设有底端封闭顶端开口的第四流道组，所述第四流道组中的两个第四流道下部分别设有导通导流筒内壁的第四导流口；所述缸体侧壁上设有与上述多个导流口相对设置的配流口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述换向器的圆筒顶端外缘沿周向设有两个呈径向突出且对称设置的扇形凸缘，所述每个扇形凸缘对应换向器圆筒圆周的八分之一的角度；扇形凸缘周向一侧且位于换向器的圆筒上部侧壁间隔设有第一配流孔和第二配流孔；扇形凸缘周向另一侧且位于换向器的圆筒下部侧壁设有第三配流孔；所述第一配流孔、第二配流孔、第三配流孔分别对称设置两个，所述六个配流孔及两个扇形凸缘围绕换向器周向呈均匀分布；所述导流筒的顶面上对应第三流道组和第四流道组上端口的位置设有扇形凹槽，所述扇形凹槽对应圆周的四分之一的角度；所述换向器的扇形凸缘设置在所述扇形凹槽中。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上、下端盖上设置的贯通的导流孔为扇形通孔；所述上、下端盖上分别对称设置两个扇形通孔；所述上端盖的导流孔与导流筒的第一流道组、第三流道组和第四流道组位置相对设置；所述下端盖的导流孔与导流筒的第一流道组、第二流道组位置相对设置。

由上所述，本发明液动冲击钻井工具，其上端连接钻挺，下端连接钻头，钻井液由上短节的上端开口进入导向套筒中，通过上、下端盖的导流孔以及导流筒设置的上下贯通的流道流入下端盖下方的连接短节内，再通过钻头座的中心孔流入钻头内；同时，高压钻井液通过液体配流通道进入缸体的下腔，通过推动活塞并带动冲锤组件高速向上运动，当冲锤组件移动到最上端时，其下活塞杆与换向器下端设置的第二端面凸轮机构驱使换向器沿其转轴朝反向摆动一角度，此时，由换向器将液体配流通道作出改变，高压钻井液通过改变后的液体配流通道进入缸体的上腔，推动活塞并带动冲锤组件高速向下运动，由冲头体撞击所述钻头座，进而将冲击力传递给钻头进行破岩；当冲锤组件移动到最下端时，其上活塞杆与换向器上端设置的第一端面凸轮机构驱使换向器沿其转轴朝正向摆动一角度，由换向器的摆动将之前的液体配流通道接通，高压钻井液再次通过之前的液体配流通道进入缸体的下腔，通过推动活塞并带动冲锤组件高速向上运动；由此，由冲锤组件上下往复移动驱动换向器往复摆动来改变钻井液进入缸体的流向，使进入缸体内的钻井液流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件上下往复移动，从而产生高频的轴向冲击力，进行破岩作业。本发明的液动冲击钻井工具，可以提高冲锤换向的稳定性，延长使用寿命，提高破岩效果和工作效率；并且该结构简单、易损件少，采用冲锤组件增加了轴向冲锤的冲程，提高了单次轴向的冲击功。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1A：为本发明液动冲击钻井工具的结构示意图。

图1B：为本发明液动冲击钻井工具的上段结构放大示意图。

图1C：为本发明液动冲击钻井工具的下段结构放大示意图。

图2：为本发明中连接短节的结构示意图。

图3：为本发明中导向套筒的结构示意图。

图4：为本发明中上端盖的结构示意图。

图5：为本发明中下端盖的结构示意图。

图6：为本发明中导流筒的结构示意图。

图7A：为本发明中换向器的正视结构示意图。

图7B：为本发明中换向器的立体结构示意图。

图8：为本发明中缸体的结构示意图。

图9：为本发明中冲锤组件的结构示意图。

图10：为本发明中钻头座的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1A、图1B、图1C所示，本发明提出一种液动冲击钻井工具100，该钻井工具100包括上短节11和固定连接于上短节11下端的连接短节12；所述上短节11为圆筒状，上端为连接钻杆的锥螺纹公扣，下端为连接所述连接短节12的锥螺纹母扣，内部为中空结构；如图2所示，所述连接短节12也为圆筒状，上端为连接所述上短节11的锥螺纹，下端设有截面为八边形的通孔121，在连接短节12上部内壁还设有阶梯孔肩；如图1A、图1B、图1C、图3、图4、图5和图6所示，在上短节11与连接短节12构成的圆筒内由上向下顺序设有轴向和周向均固定的导向套筒2、上端盖3、导流筒4和下端盖5，所述下端盖5底部抵顶在连接短节12内壁上部的阶梯孔孔肩上，以实现轴向定位；所述下端盖5侧壁设有缺槽53，该缺槽与连接短节12内壁的设置的凸块122卡设，以实现下端盖5的周向定位；所述导向套筒2、上端盖3、导流筒4和下端盖5各相对接触的连接面之间分别设有定位块和对应的定位槽，由此实现导向套筒2、上端盖3、导流筒4的周向定位；如图4、图5所示，上端盖3、下端盖5的中心位置分别设有透孔31、透孔51，所述上、下端盖3、5上还设有贯通的扇形导流孔32、52；如图7A、图7B所示，一圆筒形换向器6往复摆动地同轴设置在所述导流筒4内壁；换向器6内同轴设有一缸体7(如图8所示)，所述缸体7与导流筒4呈相对固定设置；如图9所示，一冲锤组件8上下移动地滑设在上短节11与连接短节12构成的圆筒内，所述冲锤组件8包括有滑设于缸体7内的活塞81及其上、下活塞杆82、83，活塞81将缸体7分隔为上腔和下腔；所述上活塞杆82向上穿过缸体7顶部和上端盖的透孔31延伸至导向套筒2内，上活塞杆82顶端设有一配重体84，所述下活塞杆83向下穿过缸体7底部和下端盖的透孔51延伸至连接短节12下部，下活塞杆83底端设有一冲头体85；如图10所示，一顶端封闭的管状钻头座13周向固定地挂设在连接短节12的底端，所述钻头座13是由底段131、中段132和上段133构成的阶梯形构件；钻头座底段131为圆柱形，直径与连接短节12的外径相同，内部设有连接钻头(图中未示出)的锥形母扣1311；钻头座中段132为八棱柱体，该钻头座中段穿设于连接短节底端的对应八边形通孔121内，所述中段的高度大于八边形通孔长度3～7mm；钻头座的上段133为圆柱体，外壁设有螺纹段，一设置于连接短节12内部的连接螺母14连接于钻头座上段的螺纹段；所述钻头座中段132和上段133内部设有导通底段锥形母扣的中心孔134，所述钻头座上段圆柱体外壁周向均匀分布有多个与内部中心孔134相通的透槽135；由所述上下移动的冲锤组件的冲头体85撞击该钻头座13的顶部；所述上活塞杆82与换向器6上端设有驱使换向器6沿其转轴朝正向摆动的第一端面凸轮机构，当冲锤组件8从上向下移动时，第一端面凸轮机构能够驱使换向器6向正向摆动一预定角度；所述下活塞杆83与换向器6下端设有驱使换向器6沿其转轴朝反向摆动的第二端面凸轮机构，当冲锤组件8从下向上移动时，第二端面凸轮机构能够驱使换向器6向反向摆动一相同的预定角度，由此，通过冲锤组件8上下往复移动，以使换向器6进行正反向往复摆动；所述导流筒4和缸体7上设有导通缸体7上腔和下腔的液体配流通道，所述换向器6的筒壁上设有接通相应配流通道的配流孔，由换向器6的正、反向摆动使进入缸体7内的液体流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件8上下往复移动。

由上所述，本发明液动冲击钻井工具，其上端连接钻挺，下端连接钻头，钻井液由上短节11的上端开口进入导向套筒2中，通过上、下端盖的导流孔32、52以及导流筒4设置的上下贯通的流道流入下端盖下方的连接短节内，再通过钻头座的中心孔134流入钻头内；同时，高压钻井液通过液体配流通道进入缸体7的下腔，通过推动活塞81并带动冲锤组件8高速向上运动，当冲锤组件8移动到最上端时，其下活塞杆83与换向器6下端设置的第二端面凸轮机构驱使换向器6沿其转轴朝反向摆动一角度，此时，由换向器6将液体配流通道作出改变，高压钻井液通过改变后的液体配流通道进入缸体7的上腔，推动活塞81并带动冲锤组件8高速向下运动，由冲头体85撞击所述钻头座13，进而将冲击力传递给钻头进行破岩；当冲锤组件8移动到最下端时，其上活塞杆82与换向器6上端设置的第一端面凸轮机构驱使换向器6沿其转轴朝正向摆动一角度，由换向器6的摆动将之前的液体配流通道接通，高压钻井液再次通过之前的液体配流通道进入缸体7的下腔，通过推动活塞81并带动冲锤组件8高速向上运动；由此，由冲锤组件8上下往复移动驱动换向器6往复摆动来改变钻井液进入缸体7的流向，使进入缸体7内的钻井液流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件8上下往复移动，从而产生高频的轴向冲击力，进行破岩作业。本发明的液动冲击钻井工具，可以提高冲锤换向的稳定性，延长使用寿命，提高破岩效果和工作效率；并且该结构简单、易损件少，采用冲锤组件增加了轴向冲锤的冲程，提高了单次轴向的冲击功。

进一步，在本实施方式中，如图5、图7B和图8所示，所述缸体7和换向器6由上、下端盖3、5轴向定位；所述缸体7底端向下设有一定位销79，该定位销79穿过换向器6底部的一圆弧形透孔69，并插接在下端盖5上的定位销孔59中，由此实现缸体7的周向定位。

如图3、图9所示，所述冲锤组件8的配重体84，其周向均设有六个平行其轴向的直筋841；所述导向套筒2内壁周向均布有六个沿轴向上下贯通的导槽21；所述六个直筋841分别对应滑设于六个导槽21内，由此实现冲锤组件8的周向固定(即：冲锤组件8只能沿着导槽21轴向上下移动)。

如图1A、图1B、图1C、图7A、图7B和图9所示，在本实施方式中，所述第一端面凸轮机构是由设置在上活塞杆82外壁面的第一端面凸轮821和设置在换向器6上端的第一凸轮导轨61构成；所述第一端面凸轮821为沿上活塞杆82轴向设置的第一凸块；第一凸轮导轨61为由换向器6上端向上延伸且围绕上活塞杆82外壁设置的第一圆弧形管壁；所述第一凸块底端与第一圆弧形管壁顶端分别设有形状匹配的导向面。所述第二端面凸轮机构是由设置在下活塞杆83外壁面的第二端面凸轮831和设置在换向器6下端的第二凸轮导轨62构成；所述第二端面凸轮831为沿下活塞杆83轴向设置的第二凸块；第二凸轮导轨62为由换向器6下端向下延伸且围绕下活塞杆83外壁设置的第二圆弧形管壁；所述第二凸块顶端与第二圆弧形管壁底端分别设有形状匹配的导向面。在本实施方式中，所述第一端面凸轮机构与第二端面凸轮机构可呈同轴90度交错设置。

进一步，如图6、图8所示，在本实施方式中，所述液体配流通道包括导流筒4上设置的多个流道和缸体7侧壁上设置的配流口；

所述导流筒4的筒壁中沿周向均布有八个轴向流道，所述八个流道中沿周向相对的两个流道构成一组结构相同的流道；包括有轴向贯通导流筒4的第一流道组41；沿第一流道组41周向一侧(从导流筒4上方观察，为第一流道组41的逆时针方向一侧)设有顶端封闭底端开口的第二流道组42，所述第二流道组42中的两个第二流道上部和下部分别设有导通导流筒4内壁的第一导流口421、第二导流口422；沿第一流道组周向另一侧设有底端封闭顶端开口的第三流道组43，所述第三流道组43中的两个第三流道上部分别设有导通导流筒4内壁的第三导流口431；沿第三流道组周向另一侧设有底端封闭顶端开口的第四流道组44，所述第四流道组中的两个第四流道下部分别设有导通导流筒4内壁的第四导流口441；所述缸体7的下部侧壁上设有与两个所述第二导流口422对应的两个第一配流口72，还设有与两个所述第四导流口441对应的两个第四配流口74；所述缸体7的上部侧壁上设有与两个所述第一导流口421对应的两个第二配流口71，还设有与两个所述第三导流口431对应的两个第三配流口73；

所述上、下端盖上分别对称设置两个扇形通孔；所述上端盖的两个扇形通孔与导流筒的第一流道组41、第三流道组43和第四流道组44位置相对设置；所述下端盖的两个扇形通孔与导流筒的第一流道组41、第二流道组42位置相对设置。

如图7A、图7B所示，在本实施方式中，所述换向器6的圆筒顶端外缘沿周向设有两个呈径向突出且对称设置的扇形凸缘68，所述每个扇形凸缘68的弧形大小分别为对应换向器圆筒圆周的八分之一的角度；扇形凸缘68周向一侧(从换向器6上方观察，为扇形凸缘68的逆时针方向一侧)且位于换向器的圆筒上部侧壁间隔设有第一配流孔63和第二配流孔64；扇形凸缘68周向另一侧且位于换向器的圆筒下部侧壁设有第三配流孔65；所述第一配流孔63、第二配流孔64、第三配流孔65分别对称设置两个，所述六个配流孔及两个扇形凸缘68围绕换向器周向呈均匀分布；所述导流筒4的顶面上对应第三流道组43和第四流道组44上端口的位置设有扇形凹槽45，所述扇形凹槽45对应圆周的四分之一的角度；所述换向器的两个扇形凸缘68分别设置在两个扇形凹槽45中。当换向器6周向摆动时，所述扇形凸缘68在扇形凹槽45内往复摆动，间歇地封闭第三流道组43和第四流道组44上端口，同时，使换向器上的六个配流孔导通或封闭导流筒上对应的导流口，以使进入缸体的钻井液流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件8上下往复移动。

当在下钻过程中，由于自重，冲锤组件8处于最下端，工具处于初始位置，这时冲锤组件8上活塞杆82的第一端面凸轮821驱动换向器6逆时针转到极限位置，此时，换向器的扇形凸缘68将导流筒4的第三流道组43的上端口封闭，并将第四流道组44的上端口打开，且换向器的第三配流孔65与导流筒4下端的第四导流口441相通，换向器的第二配流孔64与导流筒4上端的第一导流口421相通，钻井液经过第四流道组的上端口、第四导流口441、第三配流孔65从缸体7的第四配流口74进入缸体7下腔，推动活塞上移，同时，缸体7上腔内的钻井液经过第一配流口71、换向器的第二配流孔64、导流筒4上端的第一导流口421进入第二流道组42内，并从第二流道组42下端口向下通过下端盖5的扇形通孔流入连接短节12内，由此，驱动冲锤组件8向上移动。

当冲锤组件8移动到上端时，冲锤组件8下活塞杆83的第一端面凸轮831驱动换向器6顺时针转到极限位置，此时，换向器的扇形凸缘68将导流筒4的第四流道组44的上端口封闭，并将第三流道组43的上端口打开，且换向器的第三配流孔65与导流筒4下端的第二导流口422相通，换向器的第一配流孔63与导流筒4上端的第三导流口431相通，钻井液经过第三流道组的上端口、第三导流口431、第一配流孔63从缸体7的第三配流口73进入缸体7上腔，推动活塞下移，同时，缸体7下腔内的钻井液经过第二配流口72、换向器的第三配流孔65、导流筒4下端的第二导流口422进入第二流道组42内，并从第二流道组42下端口向下通过下端盖5的扇形通孔流入连接短节12内，由此，驱动冲锤组件8向下移动。冲头体85高速冲击到钻头座13，此时工具又回到初始位置，工具已经完成了一个周期的运动，给钻头提供了一次轴向冲击。如此循环运动，撞击钻头座，使钻头在旋转的同时冲击破岩。由于钻头座中段的高度大于八角通孔长度3～7mm，因此钻头座可以沿轴向有3～7mm的移动量，以保证冲击力完全作用在钻头上。

当钻井液通过相应的液体配流通道驱动冲锤组件8上下运动的同时，一部分高压钻井液通过导流筒上轴向贯通的第一流道组41直接流入连接短节12内，经过钻头座13进入钻头内。

本发明的液动冲击钻井工具，可以提高冲锤换向的稳定性，延长使用寿命，提高破岩效果和工作效率；并且该结构简单、易损件少，采用冲锤组件增加了轴向冲锤的冲程，提高了单次轴向的冲击功。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种液动冲击钻井工具，其特征在于：该钻井工具包括上短节和固定连接于上短节下端的连接短节，在上短节与连接短节构成的圆筒内由上向下顺序设有轴向和周向均固定的导向套筒、上端盖、导流筒和下端盖，上、下端盖上均设有贯通的导流孔；一圆筒形换向器往复摆动地同轴设置在所述导流筒内壁；换向器内同轴设有一缸体，所述缸体与导流筒呈相对固定设置；一冲锤组件上下移动地滑设在上短节与连接短节构成的圆筒内，所述冲锤组件包括有滑设于缸体内的活塞及其上、下活塞杆，所述上活塞杆向上穿过缸体顶部和上端盖延伸至导向套筒内，上活塞杆顶端设有一配重体，所述下活塞杆向下穿过缸体底部和下端盖延伸至连接短节下部，下活塞杆底端设有一冲头体；一管状钻头座周向固定地挂设在连接短节的底端，由移动的冲头体撞击该钻头座的顶部；所述上活塞杆与换向器上端设有驱使换向器沿其转轴朝正向摆动的第一端面凸轮机构，所述下活塞杆与换向器下端设有驱使换向器沿其转轴朝反向摆动的第二端面凸轮机构；所述导流筒和缸体上设有导通缸体上腔和下腔的液体配流通道，所述换向器的筒壁上设有接通相应配流通道的配流孔，由换向器的正、反向摆动使进入缸体内的液体流向间歇地变化，由此，驱动冲锤组件上下往复移动。

2.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述下端盖底部抵顶在连接短节内壁上部的阶梯孔孔肩上，以实现轴向定位；所述下端盖侧壁设有缺槽，该缺槽与连接短节内壁的凸块卡设，以实现下端盖周向定位；所述导向套筒、上端盖、导流筒和下端盖各相对接触的连接面之间分别设有定位块和对应的定位槽，由此实现导向套筒、上端盖、导流筒的周向定位。

3.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述缸体和换向器由上、下端盖轴向定位；所述缸体底端向下设有一定位销，该定位销穿过换向器底部的一圆弧形透孔，并插接在下端盖上的定位销孔中，由此实现缸体的周向定位。

4.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述钻头座是由底段、中段和上段构成的阶梯形构件；钻头座底段为圆柱形，直径与连接短节的外径相同，内部设有连接钻头的锥形母扣；钻头座中段为八棱柱体，该钻头座中段穿设于连接短节底端的对应八角通孔内，所述中段的高度大于八角通孔长度3～7mm；钻头座的上段为圆柱体，外壁设有螺纹段，一设置于连接短节内部的连接螺母连接于钻头座上段的螺纹段；所述钻头座中段和上段内部设有导通底段锥形母扣的中心孔，所述钻头座上段圆柱体外壁周向均匀分布有多个与内部中心孔相通的透槽。

5.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述冲锤组件的配重体，其周向均设有六个平行其轴向的直筋；所述导向套筒内壁周向均布有六个沿轴向上下贯通的导槽；所述六个直筋分别对应滑设于六个导槽内。

6.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述第一端面凸轮机构由设置在上活塞杆外壁面的第一端面凸轮和设置在换向器上端的第一凸轮导轨构成；所述第一端面凸轮为沿上活塞杆轴向设置的第一凸块；第一凸轮导轨为由换向器上端向上延伸且围绕上活塞杆外壁设置的第一圆弧形管壁；所述第一凸块底端与第一圆弧形管壁顶端分别设有形状匹配的导向面。

7.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述第二端面凸轮机构由设置在下活塞杆外壁面的第二端面凸轮和设置在换向器下端的第二凸轮导轨构成；所述第二端面凸轮为沿下活塞杆轴向设置的第二凸块；第二凸轮导轨为由换向器下端向下延伸且围绕下活塞杆外壁设置的第二圆弧形管壁；所述第二凸块顶端与第二圆弧形管壁底端分别设有形状匹配的导向面。

8.如权利要求1所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述液体配流通道包括导流筒上设置的多个流道和缸体侧壁上设置的配流口；所述导流筒的筒壁中沿周向均布有八个轴向流道，所述八个流道中沿周向相对的两个流道构成一组结构相同的流道；包括有轴向贯通的第一流道组；第一流道组一侧设有顶端封闭底端开口的第二流道组，所述第二流道组中的两个第二流道上部和下部分别设有导通导流筒内壁的第一导流口、第二导流口；第一流道组另一侧设有底端封闭顶端开口的第三流道组，所述第三流道组中的两个第三流道上部分别设有导通导流筒内壁的第三导流口；第三流道组另一侧设有底端封闭顶端开口的第四流道组，所述第四流道组中的两个第四流道下部分别设有导通导流筒内壁的第四导流口；所述缸体侧壁上分别设有与每个导流口相对设置的配流口。

9.如权利要求8所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述换向器的圆筒顶端外缘沿周向设有两个呈径向突出且对称设置的扇形凸缘，每个扇形凸缘对应换向器圆筒圆周的八分之一的角度；扇形凸缘周向一侧且位于换向器的圆筒上部侧壁间隔设有第一配流孔和第二配流孔；扇形凸缘周向另一侧且位于换向器的圆筒下部侧壁设有第三配流孔；所述第一配流孔、第二配流孔、第三配流孔分别对称设置两个，六个配流孔及两个扇形凸缘围绕换向器周向呈均匀分布；所述导流筒的顶面上对应第三流道组和第四流道组上端口的位置设有扇形凹槽，所述扇形凹槽对应圆周的四分之一的角度；所述换向器的扇形凸缘设置在所述扇形凹槽中。

10.如权利要求9所述的液动冲击钻井工具，其特征在于：所述上、下端盖上设置的贯通的导流孔为扇形通孔；所述上、下端盖上分别对称设置两个扇形通孔；所述上端盖的导流孔与导流筒的第一流道组、第三流道组和第四流道组位置相对设置；所述下端盖的导流孔与导流筒的第一流道组、第二流道组位置相对设置。