本发明公开了一种近钻头三维震击器，包括同轴设置并依次连接的动力短节、中间接头和振动短节；动力短节的第一壳体内部设有包括涡轮主轴和围绕在涡轮主轴外部的涡轮增压总成的涡轮动力组件，第一壳体内部还设有与涡轮主轴同轴设置的第一套筒、轴承端盖、推力轴承、压力平衡系统固定端、第二套筒、阀盘、阀座和第三套筒；涡轮增压总成的流体通道、第一套筒的内腔、压力平衡系统固定端的环腔、第二套筒的内腔、阀盘的第一腰型孔、阀座的第二腰型孔形成高压连通通道，涡轮主轴的内腔、主轴孔、第一空腔、低压孔和第二空腔形成低压连通通道。该震击器能轴向和径向同时高频振动、改善钻压传递效率、提高机械钻速、延长使用寿命。
1.一种近钻头三维震击器，包括同轴设置并依次连接的动力短节(1)、中间接头(2)和振动短节(3)；动力短节(1)包括第一壳体(1.1)，第一壳体(1.1)的一端与中间接头(2)连接，第一壳体(1.1)的另一端与深入其内的第一接头(1.11)相连；第一壳体(1.1)内部设有涡轮动力组件(1.2)，涡轮动力组件(1.2)包括位于中心的涡轮主轴(1.2.1)和围绕在涡轮主轴(1.2.1)外部的涡轮增压总成，涡轮主轴(1.2.1)侧壁上设有第一主轴凸台(1.2.1.1)和第二主轴凸台(1.2.1.2)，所述第二主轴凸台(1.2.1.2)径向尺寸大于第一主轴凸台(1.2.1.1)的径向尺寸，其特征在于：第一壳体(1.1)内部还设有与涡轮主轴(1.2.1)同轴设置的第一套筒(1.3)、轴承端盖(1.4)、推力轴承(1.5)、压力平衡系统固定端(1.6)、第二套筒(1.7)、阀盘(1.8)、阀座(1.9)和第三套筒(1.10)；
轴承端盖(1.4)包括同轴套设于第一主轴凸台(1.2.1.1)上的端盖本体(1.4.1)、设置于端盖本体(1.4.1)底部的端盖凸台(1.4.2)、沿端盖本体(1.4.1)侧壁周向均匀设置的端盖凸起(1.4.3)以及设于端盖本体(1.4.1)和端盖凸台(1.4.2)中心的第一通孔(1.4.4)；
压力平衡系统固定端(1.6)包括由外到内同轴设置的第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2)，所述第一圆筒(1.6.1)和第二圆筒(1.6.2)之间设有环腔(1.6.4)，所述第二圆筒(1.6.2)内壁设有内凸环(1.6.3)，所述内凸环(1.6.3)内环顶部设有环槽(1.6.5)；
阀盘(1.8)包括同轴套设于涡轮主轴(1.2.1)外的阀盘本体(1.8.1)，阀盘本体(1.8.1)的一端同轴设有阀盘凸圆台(1.8.2)，阀盘凸圆台(1.8.2)的端面对称设有低压孔(1.8.5)，所述阀盘本体(1.8.1)与阀盘凸圆台(1.8.2)内设有相连通的第一空腔(1.8.6)，所述第一空腔(1.8.6)容纳涡轮主轴(1.2.1)、且与低压孔(1.8.5)相连通；阀盘本体(1.8.1)的侧壁中部同轴设有阀盘凸环(1.8.3)，所述阀盘凸环(1.8.3)的端面设有第一腰型孔(1.8.4)；
阀座(1.9)包括中心设有第二通孔(1.9.5)的阀座体(1.9.1)，所述阀座体(1.9.1)的顶部设有阀座环(1.9.4)，所述阀座体(1.9.1)上在第二通孔(1.9.5)外侧设有第二腰型孔(1.9.3)，所述第二通孔(1.9.5)与第二腰型孔(1.9.3)之间通过弧形板(1.9.2)分隔，所述第二通孔(1.9.5)和第二腰型孔(1.9.3)分别与阀座环(1.9.4)内的空腔相连通；
其中，第一圆筒(1.6.1)的外壁与第一壳体(1.1)内壁相连，第一圆筒(1.6.1)的两端分别与第一套筒(1.3)和第二套筒(1.7)相连；所述第二圆筒(1.6.2)的一端分别与端盖本体(1.4.1)底面和端盖凸台(1.4.2)侧壁相抵；所述第三套筒(1.10)的外壁与内凸环(1.6.3)内侧壁相连，所述第三套筒(1.10)的内壁与涡轮主轴(1.2.1)外壁相连，所述第三套筒(1.10)两端分别与阀盘凸圆台(1.8.2)端部和推力轴承(1.5)相连，所述第二圆筒(1.6.2)的内壁和涡轮主轴(1.2.1)外壁对推力轴承(1.5)进行径向限位，所述端盖凸台(1.4.2)、内凸环(1.6.3)端面和第三套筒(1.10)对推力轴承(1.5)进行轴向限位；所述深入第一壳体(1.1)内的第一接头(1.11)、阀座(1.9)的阀座体(1.9.1)与阀座环(1.9.4)、第二套筒(1.7)、第一圆筒(1.6.1)、第一套筒(1.3)和涡轮动力组件(1.2)的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体(1.1)内壁相连；第二圆筒(1.6.2)底部内壁与阀盘凸圆台(1.8.2)的外壁相连，所述阀盘凸圆台(1.8.2)的顶部、第三套筒(1.10)、内凸环(1.6.3)与第二圆筒(1.6.2)之间形成第二空腔(1.12)；所述阀盘本体(1.8.1)插入第二通孔(1.9.5)中，所述阀盘凸环(1.8.3)的外壁与阀座环(1.9.4)内壁相连，所述阀座环(1.9.4)通过第二套筒(1.7)与第一圆筒(1.6.1)相连，所述第一主轴凸台(1.2.1.1)插入端盖本体(1.4.1)的第一通孔(1.4.4)中，所述端盖本体(1.4.1)的顶面与第二主轴凸台(1.2.1.2)底面间隙配合，所述涡轮主轴(1.2.1)的侧壁上设有与第一空腔(1.8.6)相连通的主轴孔(1.2.1.3)；所述涡轮增压总成的流体通道、第一套筒(1.3)的内腔、环腔(1.6.4)、第二套筒(1.7)的内腔、第一腰型孔(1.8.4)、第二腰型孔(1.9.3)形成高压连通通道；所述涡轮主轴(1.2.1)的内腔、主轴孔(1.2.1.3)、第一空腔(1.8.6)、低压孔(1.8.5)和第二空腔(1.12)形成低压连通通道。
2.根据权利要求1所述的一种近钻头三维震击器，其特征在于：所述涡轮增压总成包括固定于涡轮主轴(1.2.1)上背离端盖本体(1.4.1)一端的涡轮轴端帽(1.2.2)，以及沿涡轮主轴(1.2.1)外壁轴向依次设置的上扶正轴承(1.2.3)、涡轮组(1.2.4)、下扶正轴承(1.2.5)，所述上扶正轴承(1.2.3)的内环和外环的顶端分别与涡轮轴端帽(1.2.2)和中间接头(2)相抵靠；所述下扶正轴承(1.2.5)的外环和内环的底端分别与第一套筒(1.3)和第二主轴凸台(1.2.1.2)相抵。
3.根据权利要求1所述的一种近钻头三维震击器，其特征在于：所述振动短节(3)包括供中间接头(2)顶端插入相连的第二壳体(3.1)、底部插入第二壳体(3.1)的连接套(3.2)；
第二壳体(3.1)的内部设有与涡轮主轴(1.2.1)共轴的连接轴(3.3)，连接轴(3.3)包括半径逐渐增大并沿轴向依次设置的第一轴筒(3.3.1)、第二轴筒(3.3.2)、第三轴筒(3.3.3)和第四轴筒(3.3.4)；第一轴筒(3.3.1)的外壁同轴由下到上依次设有连接轴轴套(3.4)、第一活塞推力套筒(3.5)和活塞环(3.6)，所述第二轴筒(3.3.2)底面是活塞环(3.6)的止口面，所述活塞环(3.6)的外壁与第二壳体(3.1)内壁配合相连；所述第二轴筒(3.3.2)的外壁由下到上同轴设有第二活塞推力套筒(3.7)和弹簧(3.8)，所述第二活塞推力套筒(3.7)的两端分别与活塞环(3.6)和弹簧(3.8)底部相连，所述弹簧(3.8)的顶面与第三轴筒(3.3.3)的底面相抵；所述第三轴筒(3.3.3)与第二壳体(3.1)之间设有外壁与第二壳体(3.1)配合相连的第四套筒(3.9)，所述弹簧(3.8)的顶部通过第四套筒(3.9)与连接套(3.2)底端相连；所述连接套(3.2)的中部外壁与第二壳体(3.1)外壁共轴设置；所述第四轴筒(3.3.4)的外壁与插入第二壳体(3.1)的连接套(3.2)底部内壁相连，所述第四轴筒(3.3.4)的内径大于第三轴筒(3.3.3)内径、且第四轴筒(3.3.4)内壁与第三轴筒(3.3.3)内壁之间设有轴筒止口面(3.3.5)，所述连接套(3.2)内腔设有底端依次穿过连接套(3.2)和第四轴筒(3.3.4)内腔、并与轴筒止口面(3.3.5)相连的第二接头(3.10)，所述连接套(3.2)与第二接头(3.10)键连接，所述第二壳体(3.1)、第一活塞推力套筒(3.5)、活塞环(3.6)、第二活塞推力套筒(3.7)、弹簧(3.8)和第四套筒(3.9)形成一个双向动力缸结构。
4.根据权利要求3所述的一种近钻头三维震击器，其特征在于：所述第四套筒(3.9)的侧壁上设有第三通孔(3.9.1)，所述第二壳体(3.1)的侧壁上设有第四通孔(3.1.1)，所述第三通孔(3.9.1)与第四通孔(3.1.1)相连通。
5.根据权利要求3所述的一种近钻头三维震击器，其特征在于：所述弹簧(3.8)为碟簧组。
6.根据权利要求3所述的一种近钻头三维震击器，其特征在于：所述连接套(3.2)与第二接头(3.10)花键相连。
一种近钻头三维震击器
技术领域
[0001] 本发明涉及石油天然气钻井工程装备技术领域，具体涉及一种近钻头三维震击器。
背景技术
[0002] 近年来，随着各大油田钻井工程技术的不断发展，井身结构复杂度及钻井难度逐渐增加。大斜度井、多分支水平井的数量增加以及水平井水平段长度的增加等问题对油气钻采提出了一些新的要求现实要求，使井下减阻降摩工具的发展空间和需求得到了大幅的提升。复杂的井身结构，不仅对钻井技术和方法提出了较高的要求，而且较大的井斜角使石油钻杆柱与井壁间的摩擦阻力明显增大，降低了钻压的传递效率，影响了机械钻进速度。
[0003] 而现有技术中的震击器一般在实际钻井过程中，难以达到轴向和径向的同时高频振动，钻压传递效率低，且易磨损和腐蚀，使用寿命短。
发明内容
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种能轴向径向同时高频振动、改善钻压传递效率和提高机械钻速、延长使用寿命的震击器。
[0005] 本发明的一种近钻头三维震击器，包括同轴设置并依次连接的动力短节、中间接头和振动短节；动力短节包括第一壳体，第一壳体的一端与中间接头连接，第一壳体的另一端与深入其内的第一接头相连；第一壳体内部设有涡轮动力组件，涡轮动力组件包括位于中心的涡轮主轴和围绕在涡轮主轴外部的涡轮增压总成，涡轮主轴侧壁上设有第一主轴凸台和第二主轴凸台，所述第二主轴凸台径向尺寸大于第一主轴凸台；
[0006] 第一壳体内部还设有与涡轮主轴同轴设置的第一套筒、轴承端盖、推力轴承、压力平衡系统固定端、第二套筒、阀盘、阀座和第三套筒；
[0007] 轴承端盖包括同轴套设于第一主轴凸台上的端盖本体、设置于端盖本体底部的端盖凸台、沿端盖本体侧壁周向均匀设置的端盖凸起以及设于端盖本体和端盖凸台中心的第一通孔；
[0008] 压力平衡系统固定端包括由外到内同轴设置的第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒和第二圆筒之间设有环腔，所述第二圆筒内壁设有内凸环，所述内凸环内环顶部设有环槽；
[0009] 阀盘包括同轴套设于涡轮主轴外的阀盘本体，阀盘本体的一端同轴设有阀盘凸圆台，阀盘凸圆台的端面对称设有低压孔，所述阀盘本体与阀盘凸圆台内设有相连通的第一空腔，所述第一空腔容纳涡轮主轴、且与低压孔相连通；阀盘本体的侧壁中部同轴设有阀盘凸环，所述阀盘凸环的端面设有第一腰型孔；
[0010] 阀座包括中心设有第二通孔的阀座体，所述阀座体的顶部设有阀座环，所述阀座体上在第二通孔外侧设有第二腰型孔，所述第二通孔与第二腰型孔之间通过弧形板分隔，所述第二通孔和第二腰型孔分别与阀座环内的空腔相连通；
[0011] 其中，第一圆筒的外壁与第一壳体内壁相连，第一圆筒的两端分别与第一套筒和第二套筒相连；所述第二圆筒的一端分别与端盖本体底面和端盖凸台侧壁相抵；所述第三套筒的的外壁与内凸环内侧壁相连，所述第三套筒的内壁与涡轮主轴外壁相连，所述第三套筒两端分别与阀盘凸圆台端部和推力轴承相连，所述第二圆筒的内壁和涡轮主轴外壁对推力轴承进行径向限位，所述端盖凸台、内凸环端面和第三套筒对推力轴承进行轴向限位；所述深入第一壳体内的第一接头、阀座的阀座体与阀座环、第二套筒、第一圆筒、第一套筒和涡轮动力组件的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体内壁相连；第二圆筒底部内壁与阀盘凸圆台的外壁相连，所述阀盘凸圆台的顶部、第三套筒、内凸环与第二圆筒之间形成第二空腔；所述阀盘本体插入第二通孔中，所述阀盘凸环的外壁与阀座环内壁相连，所述阀座环通过第二套筒与第一圆筒相连，所述第一主轴凸台插入端盖本体的第一通孔中，所述端盖本体的顶面与第二主轴凸台底面间隙配合，所述涡轮主轴的侧壁上设有与第一空腔相连通的主轴孔；所述涡轮增压总成的流体通道、第一套筒的内腔、环腔、第二套筒的内腔、第一腰型孔、第二腰型孔形成高压连通通道；所述涡轮主轴的内腔、主轴孔、第一空腔、低压孔和第二空腔形成低压连通通道。
[0012] 本发明的一种近钻头三维震击器通过在动力短节同轴设置阀盘和阀座，产生周期性压力脉冲，使得震击器沿轴向周期性高频蠕动同时沿径向高频振动，使井下钻具组合与井壁间的摩擦状态发生剧烈变化，使钻柱弹性送钻的瞬时滑动摩擦系数的增长速度显著降低，从而降低摩擦阻力、提高钻头破岩效率。同时在动力短节中同轴设置有阀盘和压力平衡系统固定端，能显著的减小推力轴承负载，从而延长该三维震击器在钻井工程中的使用寿命。
附图说明
[0013] 图1为本发明的三维震击器的结构示意图；
[0014] 图2为图1中I的放大图；
[0015] 图3为图1中II的放大图；
[0016] 图4A、4B为轴承端盖的结构示意图和左视图；
[0017] 图5A、5B分别为压力平衡系统固定端的结构示意图和右视图；
[0018] 图6A为阀盘的结构示意图；
[0019] 图6B、6C分别为图6A中的A向、B向的结构示意图；
[0020] 图7A为阀座的结构示意图；
[0021] 图7B为图7A中A-A的剖面图；
[0022] 图8为图1中III的放大图；
[0023] 图9为连接轴的结构示意图。
具体实施方式
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025] 本发明提供一种近钻头三维震击器，其结构如图1所示，包括同轴设置并依次连接的动力短节1、中间接头2和振动短节3。其中，振动短节3与动力短节1分别与中间接头2的两端螺纹连接。
[0026] 如图2所示，动力短节1包括第一壳体1.1，第一壳体1.1的一端与中间接头2连接，第一壳体1.1的另一端与深入其内的第一接头1.11相连。第一壳体1.1内部设有涡轮动力组件1.2。涡轮动力组件1.2包括位于中心的涡轮主轴1.2.1和围绕在涡轮主轴1.2.1外部的涡轮增压总成。涡轮主轴1.2.1侧壁上设有第一主轴凸台1.2.1.1和第二主轴凸台1.2.1.2。第二主轴凸台1.2.1.2径向尺寸大于第一主轴凸台1.2.1.1。
[0027] 如图2和3所示，第一壳体1.1内部还设有与涡轮主轴1.2.1同轴设置的第一套筒1.3、轴承端盖1.4、推力轴承1.5、压力平衡系统固定端1.6、第二套筒1.7、阀盘1.8、阀座1.9和第三套筒1.10。
[0028] 其中，轴承端盖1.4的结构如图4A、4B所示，包括同轴套设于第一主轴凸台1.2.1.1上的端盖本体1.4.1、设置于端盖本体1.4.1底部的端盖凸台1.4.2、沿端盖本体1.4.1侧壁周向均匀设置的端盖凸起1.4.3以及设于端盖本体1.4.1和端盖凸台1.4.2中心的第一通孔1.4.4。
[0029] 压力平衡系统固定端1.6的结构如图5A、5B所示，包括由外到内同轴设置的第一圆筒1.6.1和第二圆筒1.6.2。第一圆筒1.6.1和第二圆筒1.6.2之间设有环腔1.6.4。第二圆筒1.6.2内壁设有内凸环1.6.3。内凸环1.6.3内环顶部设有环槽1.6.5。
[0030] 阀盘1.8的结构如图6A、6B、6C所示，包括同轴套设于涡轮主轴1.2.1外的阀盘本体1.8.1。阀盘本体1.8.1的一端同轴设有阀盘凸圆台1.8.2。阀盘凸圆台1.8.2的端面对称设有低压孔1.8.5。阀盘本体1.8.1与阀盘凸圆台1.8.2内设有相连通的第一空腔1.8.6。第一空腔1.8.6容纳涡轮主轴1.2.1、且与低压孔1.8.5相连通。阀盘本体1.8.1的侧壁中部同轴设有阀盘凸环1.8.3。阀盘凸环1.8.3的端面设有第一腰型孔1.8.4。
[0031] 阀座1.9的结构如图7A、7B所示，包括中心设有第二通孔1.9.5的阀座体1.9.1。阀座体1.9.1的顶部设有阀座环1.9.4。阀座体1.9.1上在第二通孔1.9.5外侧设有第二腰型孔1.9.3。第二通孔1.9.5与第二腰型孔1.9.3之间通过弧形板1.9.2分隔。第二通孔1.9.5和第二腰型孔1.9.3分别与阀座环1.9.4内的空腔相连通。
[0032] 具体的，如图2和3所示，第一圆筒1.6.1的外壁与第一壳体1.1内壁相连，第一圆筒1.6.1的两端分别与第一套筒1.3和第二套筒1.7相连。所述第二圆筒1.6.2的一端分别与端盖本体1.4.1底面和端盖凸台1.4.2侧壁相抵。所述第三套筒1.10的外壁与内凸环1.6.3内侧壁相连，所述第三套筒1.10的内壁与涡轮主轴1.2.1外壁相连，所述第三套筒1.10的两端分别与阀盘凸圆台1.8.2端部和推力轴承1.5相连。所述第二圆筒1.6.2的内壁和涡轮主轴
1.2.1外壁对推力轴承1.5进行径向限位，所述端盖凸台1.4.2、内凸环1.6.3端面和第三套筒1.10对推力轴承1.5进行轴向限位。所述深入第一壳体1.1内的第一接头1.11、阀座1.9的阀座体1.9.1与阀座环1.9.4、第二套筒1.7、第一圆筒1.6.1、第一套筒1.3和涡轮动力组件
1.2的涡轮增压总成依次同轴相连并均与第一壳体1.1内壁相连。第二圆筒1.6.2底部内壁与阀盘凸圆台1.8.2的外壁相连。所述阀盘凸圆台1.8.2的顶部、第三套筒1.10、内凸环
1.6.3与第二圆筒1.6.2之间形成第二空腔1.12。所述阀盘本体1.8.1插入第二通孔1.9.5中。所述阀盘凸环1.8.3的外壁与阀座环1.9.4内壁相连。阀座环1.9.4通过第二套筒1.7与第一圆筒1.6.1相连。所述第一主轴凸台1.2.1.1插入端盖本体1.4.1的第一通孔1.4.4中。
所述端盖本体1.4.1的顶面与第二主轴凸台1.2.1.2底面间隙配合。所述涡轮主轴1.2.1的侧壁上设有与第一空腔1.8.6相连通的主轴孔1.2.1.3。所述涡轮增压总成的流体通道、第一套筒1.3的内腔、环腔1.6.4、第二套筒1.7的内腔、第一腰型孔1.8.4、第二腰型孔1.9.3形成高压连通通道。所述涡轮主轴1.2.1的内腔、主轴孔1.2.1.3、第一空腔1.8.6、低压孔
1.8.5和第二空腔1.12形成低压连通通道。该低压连通通道能防止钻井液过流面积最小时系统产生憋压现象。
[0033] 此外，阀盘1.8同时作为压力平衡系统受压端，与压力平衡系统固定端1.6形成压力平衡系统。如图3所示，阀盘1.8的第一腰型孔1.8.4、第二套筒1.7的内腔、压力平衡系统固定端1.6的环腔1.6.4形成压力平衡系统的内腔。钻井液进入压力平衡系统的内腔，形成高压液体。高压液体作用在阀盘1.8的阀盘凸圆台1.8.2的底部端面上。同时，钻井液经低压连通通道进入第二空腔1.12，形成低压液体。高压液体与低压液体的相互作用形成压差，能减小推力轴承1.5的负载，从而延长整个装置的寿命。
[0034] 如图1和2所示，涡轮增压总成包括固定于涡轮主轴1.2.1上背离端盖本体1.4.1一端的涡轮轴端帽1.2.2，以及沿涡轮主轴1.2.1外壁轴向依次设置的上扶正轴承1.2.3、涡轮组1.2.4、下扶正轴承1.2.5。所述上扶正轴承1.2.3的内环和外环的顶端分别与涡轮轴端帽1.2.2和中间接头2相抵靠。所述下扶正轴承1.2.5的外环和内环的底端分别与第一套筒1.3和第二主轴凸台1.2.1.2相抵。其中，涡轮组1.2.4中单个涡轮包括涡轮定子和涡轮转子，涡轮转子与涡轮主轴1.2.1固定连接。
[0035] 如图1和8所示，振动短节3包括供中间接头2顶端插入相连的第二壳体3.1、底部插入第二壳体3.1的连接套3.2。第二壳体3.1的内部设有与涡轮主轴1.2.1共轴的连接轴3.3。
[0036] 如图9所示，连接轴3.3包括半径逐渐增大并沿轴向依次设置的第一轴筒3.3.1、第二轴筒3.3.2、第三轴筒3.3.3和第四轴筒3.3.4。如图8所示，第一轴筒3.3.1的外壁同轴由下到上依次设有连接轴轴套3.4、第一活塞推力套筒3.5和活塞环3.6。所述第二轴筒3.3.2底面是活塞环3.6的止口面。所述活塞环3.6的外壁与第二壳体3.1内壁配合相连。所述第二轴筒3.3.2的外壁由下到上同轴设有第二活塞推力套筒3.7和弹簧3.8。所述第二活塞推力套筒3.7的两端分别与活塞环3.6和弹簧3.8底部相连。所述弹簧3.8的顶面与第三轴筒3.3.3的底面相抵。所述第三轴筒3.3.3与第二壳体3.1之间设有外壁与第二壳体3.1配合相连的第四套筒3.9。所述弹簧3.8顶部通过第四套筒3.9与连接套3.2底端相连。所述连接套
3.2的中部外壁与第二壳体3.1外壁共轴设置。所述第四轴筒3.3.4的外壁与插入第二壳体
3.1的连接套3.2底部内壁相连。如图9所示，所述第四轴筒3.3.4的内径大于第三轴筒3.3.3内径、且第四轴筒3.3.4内壁与第三轴筒3.3.3内壁之间设有轴筒止口面3.3.5。所述连接套
3.2内腔设有底端依次穿过连接套3.2和第四轴筒3.3.4内腔、并与轴筒止口面3.3.5相连的第二接头3.10。所述连接套3.2与第二接头3.10键连接。所述第二壳体3.1、第一活塞推力套筒3.5、活塞环3.6、第二活塞推力套筒3.7、弹簧3.8和第四套筒3.9形成一个双向动力缸结构。
[0037] 如图8所示，所述第四套筒3.9的侧壁上设有第三通孔3.9.1。所述第二壳体3.1的侧壁上设有第四通孔3.1.1。所述第三通孔3.9.1与第四通孔3.1.1相连通，形成圆柱形小孔。圆柱形小孔用于将泄露进弹簧3.8空间的钻井液排除钻柱环形空间。
[0038] 其中，所述弹簧3.8为碟簧组。所述连接套3.2与第二接头3.10花键相连。
[0039] 本发明的一种近钻头三维震击器由纯金属元件组成，耐高温和耐磨损能力强，工作寿命长，使井眼轨迹得到了定向控制，且延长了工具的使用寿命，减少了起下钻次数，节约了钻井成本。
[0040] 本发明的一种近钻头三维震击器在使用时，第二接头3.10与钻杆连接，第一接头1.11与钻柱及钻头连接。工作时，钻井液经第二接头3.10的内腔、连接轴3.3的内腔进入震击器内部，接着经涡轮增压总成的流体通道、第一套筒1.3的内腔、环腔1.6.4、第二套筒1.7的内腔、第一腰型孔1.8.4、第二腰型孔1.9.3流出震击器。流入钻杆内部的高压井液驱动涡轮转子旋转，形成绕涡轮中心轴线的同心旋转运动，从而将高压钻井液的动能转化为高速旋转的机械能，并通过涡轮主轴1.2.1传递到压力平衡系统受压端或阀盘1.8。由于阀盘1.8与压力平衡系统受压端是同一个零件的两个作用部分，所以涡轮主轴1.2.1将带动阀盘1.8一起高速旋转。由于阀座1.9固定，在阀盘1.8高速旋转时，阀盘1.8的第一腰型孔1.8.4与阀座1.9上的第二腰型孔1.9.3发生交错重叠，使钻井液在通过阀盘1.8与阀座1.9形成的旋转阀的流通面积发生周期性变化，从而使阀盘1.8上游的液流压力发生周期性变化，即产生了压力脉冲。
[0041] 当阀盘1.8与阀座1.9之间的过流面积变小时，旋转阀的上游压力升高。当过流面积最小时，即当阀盘1.8的第一腰型孔1.8.4与阀座1.9上的第二腰型孔1.9.3没有重叠时，旋转阀的上游高压液流压力达到极大值。极大的液流压力作用在活塞3.6和连接轴3.3上，使碟簧组3.8压缩并将钻井液的高压动能转变为碟簧势能进行存储。碟簧组3.8的压缩运动通过本发明的震击器的壳体将运动传递到钻头，使井底钻具向下运动。
[0042] 当阀盘1.8与阀座1.9之间的过流面积变大时，旋转阀的中间接头侧的压力降低。当过流面积最大时，即当阀盘1.8的第一腰型孔1.8.4与阀座1.9上的第二腰型孔1.9.3完全重叠时，旋转阀的上游高压液流压力达到极小值。由于钻压大于液流压力极小值，故此前处于压缩状态的碟簧组3.8释放能量，碟簧组3.8伸长并通过震击器的壳体将运动传递到钻头，使钻头向上运动。
[0043] 由于涡轮在高压钻井液作用下可提供稳定的旋转运动，使得旋转阀具有一定的周期，在周期性压力脉冲作用下，本发明的一种近钻头三维震击器产生了沿轴向的周期性高频蠕动，使钻柱与井壁之间的摩擦条件发生变化、钻柱弹性送钻的瞬时滑动摩擦系数的增长速度降低，从而降低摩阻、提高机械钻速。同时，通过将高压钻井液引入压力平衡系统内腔，液流压力作用在压力平衡受压端或阀盘1.8的阀盘凸圆台1.8.2的底部端面上，同时钻井液进入第二空腔1.12中，形成低压液体。高压液体与低压液体的相互作用形成压差，减小了轴承的负载，从而延长了轴承的工作寿命。而井底钻具的使用寿命主要取决于所使用的轴承的工作时长，因而压力平衡系统延长了本发明的震击器的使用寿命。
[0044] 其中，本发明的一种近钻头三维震击器，实际使用时一般安装在钻头附近，在高压钻井液的驱动作用下自身产生轴向高频蠕动，且由于该发明使用了一种同心旋转的非对称式阀结构，可使自身轴向高频蠕动的同时产生高频的径向振动。其轴向高频蠕动将钻柱与井壁之间的静摩擦状态改变为滑动摩擦状态。同时，其径向高频振动周期性的降低了钻柱与井壁间的正压力。这两种作用共同的影响使井底钻具组合与井壁之间的摩擦阻力的增长速度显著降低，可明显的减小摩擦阻力，防止产生拖压现象，改善钻压传递的效果，提高机械钻速、节约钻井成本。
[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
