本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開發(fā)中鉆井工程技術(shù)，尤其涉及一種基于增壓器的巖爆鉆井裝置以及破巖方法。

背景技術(shù)：

鉆井工程占油氣開發(fā)成本的50％以上，投資大且風(fēng)險(xiǎn)高，提高鉆井效率是降低勘探開發(fā)成本的最佳途徑，也是油公司、鉆井承包商和技術(shù)服務(wù)公司一貫追求的重要目標(biāo)。近兩年，國際油價(jià)大幅度降低，競爭也日益激烈，石油公司只有更加注重高效鉆井、降本增效、擁有核心技術(shù)，才能獲得競爭優(yōu)勢，渡過“寒冬”。顯然，提高鉆速、降低鉆井成本是目前石油工程領(lǐng)域急需的技術(shù)之一。

目前，石油天然氣鉆井方法主要有：旋轉(zhuǎn)鉆井、旋沖鉆井和欠平衡鉆井；其它的鉆井方法，如激光鉆井、等離子鉆井和超高壓噴射鉆井方法等還處于探索研究階段。隨著深井、超深井、易斜井、硬地層、水平井及大位移井在石油鉆井中所占的比例越來越大，深井中遇到的硬地層和堅(jiān)硬地層采用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法破巖效果差、鉆進(jìn)效率低，深井中的井斜問題也日益突出；在水平井和大位移鉆井中，隨著水平位移的增加，水平井的加壓更為困難，鉆具的損壞也更為嚴(yán)重。

中國專利號(hào)CN203742436U的實(shí)用新型專利公開了一種動(dòng)力擾動(dòng)破巖鉆具，其具體方案包括：芯軸設(shè)于外筒內(nèi)，外筒與芯軸通過花鍵連接；渦輪套筒設(shè)于外筒內(nèi)，其上端與導(dǎo)流器通過螺紋鏈接，其中部的環(huán)形槽中設(shè)置有橡膠密封圈，其下端與芯軸的上端通過螺紋連接；渦輪設(shè)于渦輪套筒內(nèi)部，渦輪固定于導(dǎo)流器的軸芯上，渦輪的下端與旋轉(zhuǎn)偏心閥片通過螺紋連接；旋轉(zhuǎn)偏心閥片的下端面與固定偏心閥片的上端面緊密接觸，固定偏心閥片與芯軸的上端通過螺紋連接。在鉆井過程中，鉆井液使渦輪旋轉(zhuǎn)，再通過渦輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)閥片旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)閥片和固定閥片之間的有效流通面積周期性變化，從而產(chǎn)生水擊力，形成周期性柔和變化的動(dòng)載荷，與鉆具自重產(chǎn)生的靜載荷，共同作用于巖石，實(shí)現(xiàn)高應(yīng)力擾動(dòng)破巖。

中國專利號(hào)CN104594801A的專利在上述專利的基礎(chǔ)上，公開了一種動(dòng)力擾動(dòng)破巖鉆具，其具體方案包括：該擾動(dòng)破巖鉆具包括防掉總成、馬達(dá)總成、傳動(dòng)軸總成及擾動(dòng)總成，是利用現(xiàn)有的螺桿傳動(dòng)軸外殼和芯軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪旋轉(zhuǎn)，最后實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)總成產(chǎn)生周期性水擊力，并與上部鉆具組合的重力共同形成鉆壓，實(shí)現(xiàn)高應(yīng)力擾動(dòng)破巖，提高機(jī)械鉆速。

將高應(yīng)力+動(dòng)力擾動(dòng)破巖方法引入石油鉆井，是一種利用深部地層巖石本身屬于儲(chǔ)能體、且?guī)r石屬于非連續(xù)相，通過外部機(jī)械引誘發(fā)生裂紋擴(kuò)展或巖爆的方法，是一種不同于常規(guī)鉆井破巖的非常有前景的新方法。目前公布的兩個(gè)專利公開的技術(shù)都是通過鉆具輸出機(jī)械作用力，在鉆井過程中，鉆頭不僅受到上部鉆具自重提供的鉆壓，還受到工具內(nèi)部產(chǎn)生的周期性擾動(dòng)力，其合力作用于鉆頭，使鉆壓類似正弦規(guī)律變化，擾動(dòng)巖石，使巖石周期性卸載，引發(fā)巖爆，從而提高破巖效率。但是這兩種方式鉆具均是輸出機(jī)械作用力，巖石容易對(duì)鉆具產(chǎn)生損壞，進(jìn)而影響鉆具的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于增壓器的巖爆鉆井裝置，旨在用于解決現(xiàn)有的鉆井裝置的鉆頭破巖效率低，使用壽命較短的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于增壓器的巖爆鉆井裝置，包括豎直設(shè)置的增壓器殼體以及安設(shè)于所述增壓器殼體上端口的上部接頭，所述增壓器殼體上設(shè)置有與所述上部接頭連通且延伸至所述增壓器殼體下端的常壓管以及向下延伸且由所述增壓器殼體的下端導(dǎo)出的高壓管，于所述增壓器殼體內(nèi)水平設(shè)置有上閥片、位于所述上閥片下方且與所述上閥片貼合的下閥片以及可驅(qū)使所述上閥片繞軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)件，所述上閥片上豎直設(shè)置有第一通孔，所述下閥片上設(shè)置有第二通孔以及第三通孔，所述第二通孔以及所述第三通孔均與所述第一通孔同軸等徑，所述增壓器殼體于所述下閥片下方設(shè)置有活塞以及滑動(dòng)設(shè)置于所述高壓管內(nèi)的活塞桿，所述活塞的上端與所述下閥片的下表面圍合形成與所述第二通孔連通的第一腔室，所述活塞的下端與所述增壓器殼體的內(nèi)壁之間圍合形成與所述第三通孔連通的第二腔室，所述活塞桿的下端與所述高壓管之間圍合形成第三腔室，且于所述高壓管內(nèi)設(shè)置有可控制所述第三腔室與所述增壓器殼體的下端連通的第一控制閥，所述第三腔室通過第二控制閥與所述增壓器殼體的外側(cè)連通。

進(jìn)一步地，于所述上閥片的外緣面設(shè)置有朝向所述增壓器殼體內(nèi)壁的第一凹槽，所述增壓器殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一導(dǎo)流孔、第二導(dǎo)流孔以及第三導(dǎo)流孔，所述第一導(dǎo)流孔一端與所述第一腔室連通，另一端通過所述第一凹槽與所述第三導(dǎo)流孔連通，所述第二導(dǎo)流孔的一端與所述第二腔室連通，另一端通過所述第一凹槽與所述第三導(dǎo)流孔連通，所述第三導(dǎo)流孔延伸至所述增壓器殼體的外側(cè)，且所述第一導(dǎo)流孔與所述第二通孔的位置對(duì)應(yīng)，所述第二導(dǎo)流孔與所述第三通孔的位置對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，于所述下閥片的外緣面上設(shè)置有連通所述第一腔室與所述第一導(dǎo)流孔的第二凹槽，所述第一導(dǎo)流孔的其中一端口延伸至所述增壓器殼體的內(nèi)壁對(duì)應(yīng)所述第二凹槽的位置。

進(jìn)一步地，于所述第二腔室內(nèi)設(shè)置有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧套設(shè)于所述活塞桿上。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)件為設(shè)置于所述增壓器殼體內(nèi)的渦輪，所述渦輪的輸出軸與所述上閥片的轉(zhuǎn)軸之間通過TC軸承組傳動(dòng)連接，所述TC軸承組設(shè)置有沿豎直方向貫穿的導(dǎo)液孔。

進(jìn)一步地，所述TC軸承組與所述上閥片之間形成儲(chǔ)液腔，所述常壓管連通至所述儲(chǔ)液腔。

進(jìn)一步地，于所述高壓管遠(yuǎn)離所述第三腔室的端口處設(shè)置有至少一個(gè)高壓噴嘴。

進(jìn)一步地，所述第一控制閥為沿所述第三腔室至所述增壓器殼體的下端的方向單向?qū)ǖ膯蜗蜷y，所述第二控制閥為沿所述增壓器殼體的外側(cè)向所述第三腔室導(dǎo)通的單向閥。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種破巖方法，采用上述的基于增壓器的巖爆鉆井裝置，將所述基于增壓器的巖爆鉆井裝置置于井下開鉆，通過地面泥漿泵向所述基于增壓器的巖爆鉆井裝置內(nèi)輸送鉆井液。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)件由所述泥漿泵導(dǎo)入所述基于增壓器的巖爆鉆井裝置內(nèi)的鉆井液的液壓能驅(qū)使工作。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的巖爆鉆井裝置中，將鉆井液經(jīng)上部接頭導(dǎo)入增壓器殼體內(nèi)，且當(dāng)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)使上閥片旋轉(zhuǎn)，以使第一通孔與第二通孔導(dǎo)通時(shí)，鉆井液進(jìn)入第一腔室內(nèi)，使得第一腔室的壓強(qiáng)大于第二腔室的壓強(qiáng)，進(jìn)而驅(qū)使活塞與活塞桿豎直下移，活塞桿壓縮第三腔室，進(jìn)而使得第三腔室內(nèi)的壓強(qiáng)增大，迫使其內(nèi)的鉆井液經(jīng)過第一控制閥由高壓管噴射，形成水炮轟擊鉆頭正下方的擾動(dòng)處于高應(yīng)力的巖石，誘發(fā)巖爆，且當(dāng)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)使上閥片旋轉(zhuǎn)使得第一通孔與第三通孔連通時(shí)，則鉆井液經(jīng)第一通孔以及第三通孔進(jìn)入第二腔室內(nèi)，此時(shí)第二腔室內(nèi)的壓強(qiáng)大于第一腔室內(nèi)的壓強(qiáng)，進(jìn)而可以驅(qū)使活塞以及活塞桿豎直上移至原狀態(tài)，當(dāng)然此時(shí)第一腔室內(nèi)的鉆井液應(yīng)被導(dǎo)出，而第三腔室通過第二控制閥可由增壓器殼體外側(cè)導(dǎo)入鉆井液，用于下一次的噴射。整個(gè)過程中，通過驅(qū)動(dòng)件控制上閥片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而可以由高壓管處周期性噴射水炮轟擊巖石，不斷誘發(fā)巖爆，利用巖爆釋放巖石內(nèi)部存儲(chǔ)的大量彈性應(yīng)變能，提高破巖效率，從而達(dá)到高速鉆井的目的，同時(shí)，由于巖爆釋放巖體應(yīng)力，其內(nèi)部裂紋擴(kuò)展，強(qiáng)度大幅度減小，降低破巖對(duì)鉆頭材料的要求和降低了在鉆井過程中鉆頭作用于地層的鉆壓，一方面可有效提高鉆速，進(jìn)而提高鉆井效率，而且降低破巖難度及鉆井能耗，另一方面，可保護(hù)鉆頭，有效提高鉆頭工作的可靠性和使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于增壓器的巖爆鉆井裝置與鉆頭配合的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的增壓器殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的增壓器殼體于第一腔室處的水平截面圖；

圖4為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的增壓器殼體于第三腔室處的水平截面圖；

圖5為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的上閥片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的下閥片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的第一通孔與第二通孔連通時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7上閥片位置的俯視圖；

圖9為圖1的基于增壓器的巖爆鉆井裝置的第一通孔與第三通孔連通時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9上閥片位置的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見圖1-圖10，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于增壓器的巖爆鉆井裝置1，通常與鉆頭2配合使用，以起到鉆井的目的，包括豎直設(shè)置的增壓器殼體11以及安設(shè)于增壓器殼體11上端口的上部接頭12，通常上部接頭12與增壓器殼體11的上端口之間采用螺紋連接，拆裝比較方便，其中增壓器殼體11在使用時(shí)主要位于地下，而上部接頭12則主要是用于與地面的泥漿泵連接，通過泥漿泵向增壓器殼體11內(nèi)導(dǎo)入鉆井液，增壓器殼體11上設(shè)置有與上部接頭12連通且延伸至增壓器殼體11下端的常壓管111以及向下延伸且由增壓器殼體11的下端導(dǎo)出的高壓管112，由上部接頭12進(jìn)入增壓器殼體11內(nèi)的鉆井液，一部分經(jīng)常壓管111常壓導(dǎo)出至增壓器殼體11的下端，同時(shí)在高壓管112處的鉆井液則在增壓器殼體11內(nèi)的增壓作用下高壓噴射，通常上述的鉆頭2螺紋連接于增壓器殼體11的下端，高壓噴射的鉆井液可以轟擊鉆頭2正下方的巖石。細(xì)化增壓器殼體11內(nèi)的結(jié)構(gòu)，在增壓器殼體11內(nèi)水平設(shè)置有上閥片13、位于上閥片13下方且與上閥片13貼合的下閥片14以及可驅(qū)使上閥片13繞軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)件15，上閥片13與下閥片14均與增壓器殼體11對(duì)應(yīng)位置的截面相仿，在上閥片13上豎直設(shè)置有第一通孔131，第一通孔131豎直貫穿上閥片13，在下閥片14上設(shè)置有第二通孔141以及第三通孔142，第二通孔141沿豎直方向貫穿下閥片14，而第三通孔142則呈L字形，其由下閥片14的上端面豎直向下延伸，然后水平延伸至下閥片14的外緣面，第二通孔141以及第三通孔142均與第一通孔131同軸等徑，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)件15驅(qū)使上閥片13旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以使得第一通孔131與第二通孔141位于同一直線上，兩者之間導(dǎo)通，且可旋轉(zhuǎn)一定角度，使得第一通孔131與第三通孔142的部分結(jié)構(gòu)位于同一直線上，第一通孔131與第三通孔142連通，另外增壓器殼體11在下閥片14的下方設(shè)置有活塞16以及滑動(dòng)設(shè)置于高壓管112內(nèi)的活塞桿161，活塞16可沿增壓器殼體11內(nèi)壁滑動(dòng)，且安設(shè)于活塞16下方的活塞桿161科研高壓管112的內(nèi)壁滑動(dòng)，通過活塞16與活塞桿161將增壓器殼體11對(duì)應(yīng)下閥片14下方的空間分隔為三個(gè)部分，其中活塞16的上端與下閥片14的下表面之間圍合形成第一腔室17，該第一腔室17與第二通孔141連通，活塞16的下端、增壓器殼體11內(nèi)壁以及高壓管112自建圍合形成第二腔室18，第二腔室18與第三通孔142連通，而活塞桿161的下端與高壓管112的內(nèi)壁之間則圍合形成第三腔室19，在高壓管112內(nèi)設(shè)置有可控制第三腔室19與增壓器殼體11的下端連通的第一控制閥191，且第三腔室19通過第二控制閥192與增壓器殼體11的外側(cè)連通。

本實(shí)施例中，將鉆井液由上部接頭12導(dǎo)入增壓器殼體11內(nèi)，其中一部分鉆井液經(jīng)常壓管111直接導(dǎo)至增壓器殼體11的下端，而另一部分則導(dǎo)至上閥片13的上表面，且在驅(qū)動(dòng)件15作用下，上閥片13相對(duì)下閥片14旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝煌?31與第二通孔141連通后，位于上閥片13上的鉆井液經(jīng)第一通孔131與第二通孔141進(jìn)入第一腔室17內(nèi)，第一腔室17內(nèi)壓力增大且大于第二腔室18，進(jìn)而可以驅(qū)使活塞16以及活塞桿161豎直下移，活塞桿161壓縮第三腔室19，且通常在鉆井時(shí)，增壓器殼體11的外側(cè)充滿鉆井液，該鉆井液可經(jīng)第二控制閥192進(jìn)入第三腔室19內(nèi)，當(dāng)?shù)谌皇?9壓縮形成高壓時(shí)，其內(nèi)鉆井液只能經(jīng)第一控制閥191由高壓管112噴射，形成水炮轟擊鉆頭2正下方的擾動(dòng)處于高應(yīng)力的巖石，誘發(fā)巖爆；繼續(xù)旋轉(zhuǎn)上閥片13，第一通孔131與第三通孔142連通，上閥片13上的鉆井液經(jīng)第一通孔131以及第三通孔142進(jìn)入第二腔室18內(nèi)，第二腔室18內(nèi)壓力增大且大于第一腔室17，進(jìn)而可以驅(qū)動(dòng)活塞16以及活塞桿161豎直上移至原狀態(tài)，此時(shí)第一腔室17內(nèi)的部分鉆井液排至增壓器殼體11外側(cè)，同時(shí)第三腔室19壓力降低，外側(cè)鉆井液經(jīng)第二控制閥192補(bǔ)充至第三腔室19內(nèi)，用于下一次的噴射。在上述工作過程中，巖爆鉆井裝置1內(nèi)的第三腔室19周期性壓縮復(fù)位，高壓管112可以周期性噴射鉆井液，進(jìn)而持續(xù)性水炮轟擊巖石，不斷誘發(fā)巖爆，利用巖爆釋放巖石內(nèi)部存儲(chǔ)的大量彈性應(yīng)變能，提高破巖效率，從而達(dá)到高速鉆井的目的，同時(shí)，由于巖爆釋放巖體應(yīng)力，其內(nèi)部裂紋擴(kuò)展，強(qiáng)度大幅度減小，降低破巖對(duì)鉆頭2材料的要求和降低了在鉆井過程中鉆頭2作用于地層的鉆壓，一方面可有效提高鉆速，進(jìn)而提高鉆井效率，而且降低破巖難度及鉆井能耗，另一方面，可保護(hù)鉆頭2，有效提高鉆頭2工作的可靠性和使用壽命。對(duì)于第一控制閥191與第二控制閥192均可采用單向閥，且第一控制閥191對(duì)應(yīng)的單向閥沿第三腔室19至外側(cè)的方向單向?qū)ǎ诙刂崎y192對(duì)應(yīng)的單向閥沿外側(cè)至第三腔室19的方向單向?qū)?，?duì)此在第三腔室19壓縮的過程中，其內(nèi)鉆井液只可由高壓管112噴射，而在第三腔室19復(fù)位的過程中，外側(cè)的鉆井液則可經(jīng)第二控制閥192自動(dòng)補(bǔ)充至第三腔室19內(nèi)，無需對(duì)兩者進(jìn)行單獨(dú)電路控制，非常方便。通常在高壓管112遠(yuǎn)離第三腔室19的端口處設(shè)置有至少一個(gè)高壓噴嘴113，可以使得高壓管112噴射的水炮對(duì)巖石具有更強(qiáng)的轟擊效果，一般噴射后的水炮被增壓到20MPa以上。可將高壓噴嘴113設(shè)置有多個(gè)，且各高壓噴嘴113的朝向錯(cuò)開，高壓管112內(nèi)的鉆井液具有較大的噴射范圍。

參見圖7-圖10，優(yōu)化上述實(shí)施例，在上閥片13的外緣面設(shè)置有朝向增壓器殼體11內(nèi)壁的第一凹槽132，增壓器殼體11內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一導(dǎo)流孔114、第二導(dǎo)流孔115以及第三導(dǎo)流孔116，第一導(dǎo)流孔114的一端口與第一腔室17連通，另一端口通過第一凹槽132與第三導(dǎo)流孔116連通，第二導(dǎo)流孔115的一端口與第二腔室18連通，另一端口也通過第一凹槽132與第三導(dǎo)流孔116連通，第三導(dǎo)流孔116延伸至增壓器殼體11的外側(cè)，且第一導(dǎo)流孔114與第二通孔141的位置對(duì)應(yīng)，而第二導(dǎo)流孔115與第三通孔142的位置對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例中，在工作時(shí)，第一腔室17與第二腔室18內(nèi)均存留有鉆井液，且當(dāng)上閥片13旋轉(zhuǎn)使得第一通孔131與第二通孔141連通時(shí)，第一凹槽132連通第三導(dǎo)流孔116與第二導(dǎo)流孔115，第一導(dǎo)流孔114被上閥片13外緣面封堵，鉆井液經(jīng)第一通孔131與第二通孔141進(jìn)入第一腔室17內(nèi)，第一腔室17的壓力大于第二腔室18內(nèi)的壓力，活塞16以及活塞桿161豎直下移壓縮第二腔室18，第二腔室18內(nèi)的鉆井液依次經(jīng)第二導(dǎo)流孔115、第一凹槽132以及第三導(dǎo)流孔116流至增壓器殼體11外側(cè)，而在上閥片13繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至第一導(dǎo)流孔114與第三導(dǎo)流孔116連通時(shí)，第一凹槽132連通第二導(dǎo)流孔115與第三導(dǎo)流孔116，第一導(dǎo)流孔114被上閥片13外緣面封堵，鉆井液經(jīng)第一通孔131以及第三通孔142流至第二腔室18內(nèi)，第二腔室18壓力升高驅(qū)使活塞16以及活塞桿161豎直上移，此時(shí)第一腔室17內(nèi)的鉆井液依次經(jīng)第一導(dǎo)流孔114、第一凹槽132以及第三導(dǎo)流孔116排至外側(cè)。對(duì)此通過上述各機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以使得增壓器殼體11內(nèi)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，對(duì)其內(nèi)各部件的要求不是很高，制作成本比較低，且無需進(jìn)行單獨(dú)控制，操作方便。

參見圖1、圖2、圖7以及圖9，繼續(xù)優(yōu)化上述實(shí)施例，在下閥片14的外緣面上設(shè)置有連通第一腔室17與第一導(dǎo)流孔114的第二凹槽143，第一導(dǎo)流孔114的其中一端口延伸至增壓器殼體11的內(nèi)壁對(duì)應(yīng)第二凹槽143的位置。本實(shí)施例中，在下閥片14的外緣面上設(shè)置有第二凹槽143，第二凹槽143靠近下閥片14的下端位置，即第二凹槽143位于第一腔室17的頂部，當(dāng)?shù)谝磺皇?7壓縮恢復(fù)至原狀態(tài)的過程中，其內(nèi)的鉆井液直接經(jīng)第二凹槽143進(jìn)入第一導(dǎo)流孔114內(nèi)。另外在第二腔室18內(nèi)設(shè)置有壓縮彈簧162，壓縮彈簧162套設(shè)于活塞桿161上。由于第二腔室18的徑向尺寸大于高壓管112的徑向尺寸，對(duì)此在兩者的連接處形成有豎直向上的階梯面，壓縮彈簧162一端抵頂于活塞16的下表面上，另一端抵頂至該階梯面，當(dāng)?shù)谝煌?31與第二通孔141連通時(shí)，第二腔室18與壓縮彈簧162同步壓縮，而當(dāng)?shù)谝煌?31與第三通孔142連通時(shí)，活塞16豎直上移，壓縮彈簧162伸展，且當(dāng)壓縮彈簧162伸展至原狀態(tài)時(shí)，活塞16停止移動(dòng)，可以有效控制第一腔室17、第二腔室18以及第三腔室19均處于原狀態(tài)，起到較好的平衡作用。

參見圖1，進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)件15采用設(shè)置于增壓器殼體11內(nèi)的渦輪，渦輪的輸出軸與上閥片13的轉(zhuǎn)軸之間通過TC軸承組20傳動(dòng)連接，TC軸承組20設(shè)置有沿豎直方向貫穿的導(dǎo)液孔201。本實(shí)施例中，渦輪無需電力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)泥漿泵向上部接頭12導(dǎo)入鉆井液時(shí)，在鉆井液的液壓能驅(qū)動(dòng)下，渦輪可繞其輸出軸水平旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而由輸出軸帶動(dòng)上閥片13的轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)。對(duì)于TC軸承組20，包括有外徑向TC軸承202以及與其配合的內(nèi)徑向TC軸承203，將上述的導(dǎo)液孔201設(shè)置于外徑向TC軸承202上，而內(nèi)徑向TC軸承203主要用于渦輪與上閥片13之間的傳動(dòng)連接。一般，TC軸承組20與上閥片13之間形成有儲(chǔ)液腔21，常壓管111連通至該儲(chǔ)液腔21。對(duì)此，鉆井液經(jīng)導(dǎo)液孔201進(jìn)入儲(chǔ)液腔21內(nèi)，儲(chǔ)液腔21內(nèi)的鉆井液一部分經(jīng)常壓管111導(dǎo)至外側(cè)，使得增壓器殼體11的外側(cè)形成有常壓鉆井液，而另一部分則可經(jīng)第一通孔131進(jìn)入第一腔室17或者第二腔室18內(nèi)，使得高壓管112可以噴射高壓水炮。

參見圖1、圖7-圖10，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種破巖方法，主要采用上述的巖爆鉆井裝置1，破巖時(shí)，將鉆頭2通過螺紋連接于增壓器殼體11的下端，然后將兩者的整體置于鉆井內(nèi)，通過地面泥漿泵向巖爆鉆井裝置1內(nèi)輸送鉆井液。本實(shí)施例中，通過鉆井液的液壓能驅(qū)使驅(qū)動(dòng)件15工作，驅(qū)動(dòng)件15帶動(dòng)上閥片13旋轉(zhuǎn)，同時(shí)鉆井液進(jìn)入儲(chǔ)液腔21內(nèi)，其內(nèi)的儲(chǔ)液腔21一部分經(jīng)常壓管111導(dǎo)出，且在上閥片13旋轉(zhuǎn)至第一通孔131與第二通孔141連通時(shí)，儲(chǔ)液腔21內(nèi)另一部分鉆井液經(jīng)第一通孔131與第二通孔141進(jìn)入第一腔室17內(nèi)，迫使活塞16與活塞桿161豎直下移，第三腔室19與壓縮彈簧162同步壓縮，第二腔室18內(nèi)的部分鉆井液依次經(jīng)第二導(dǎo)流孔115、第一凹槽132以及第三導(dǎo)流孔116排至增壓器殼體11外側(cè)，同時(shí)第三腔室19內(nèi)形成高壓，其內(nèi)鉆井液經(jīng)第一控制閥191由各高壓噴嘴113噴射形成水炮，水炮轟擊鉆頭2正下方的巖石；驅(qū)動(dòng)件15繼續(xù)驅(qū)使上閥片13旋轉(zhuǎn)，且至第一通孔131與第三通孔142連通時(shí)，儲(chǔ)液腔21內(nèi)的部分鉆井液經(jīng)第一通孔131以及第三通孔142進(jìn)入第二腔室18內(nèi)，第二腔室18內(nèi)壓力增大，驅(qū)使活塞16以及活塞桿161豎直上移，第三腔室19內(nèi)壓力減小，外側(cè)常壓鉆井液經(jīng)第二控制閥192進(jìn)入第三腔室19內(nèi)，同時(shí)活塞16上移壓縮第一腔室17，其內(nèi)部分鉆井液依次經(jīng)第二凹槽143、第一導(dǎo)流孔114、第一凹槽132以及第三導(dǎo)流孔116排至外側(cè)，且當(dāng)壓縮彈簧162恢復(fù)至原長時(shí)，活塞16與活塞桿161停止上移，此時(shí)第一腔室17、第二腔室18以及第三腔室19均恢復(fù)至原狀態(tài)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)上閥片13，各高壓噴嘴113再次噴射水炮轟擊巖石，依次類推，周期性持續(xù)轟擊巖石，不但能夠有效提高鉆井效率，而且能夠保證鉆頭2的使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。