钻头、横向冲击振动装置和钻井方法与流程

1.本发明涉及石油天然气钻探工程领域，具体来讲，涉及一种钻头、横向冲击振动装置和钻井方法。


背景技术：

2.pdc钻头依靠高硬度、耐磨、自锐的聚晶金刚石复合片(简称pdc齿或切削齿)作为切削元件来剪切和破碎岩石。pdc钻头在软到中硬地层中机械钻速高、寿命长，钻进成本低，因此其在油气井的钻进中得到广泛使用。
3.pdc齿虽然硬度高，但抗冲击能力和抗热磨损能力的限制，pdc钻头在硬地层、高研磨性地层、严重不均质地层(软硬交错夹层、含砾岩层等)钻进时，很容易导致复合片的快速磨损失效，而最典型的失效形式之一就是复合片金刚石层的冲击崩损，复合片的崩损使钻头的切削效率和工作寿命均大大降低。复合片崩损的主要原因是来自井底岩石的冲击力，除了岩石不均质带来的冲击以外，在更多的情况下，切削齿承受的冲击力来自钻头的振动，特别是横向振动。通常，钻头上最容易发生复合片崩损的位置是钻头上切削速度比较高的冠顶以及冠顶以外的径向区域。钻头上局部径向区域内切削齿的过度磨损后会在刀翼本体上产生环槽，环槽一旦出现，钻头的切削能力即基本丧失。由其破岩原理所决定，各类金刚石钻头都有一个共同的弱点，即钻井过程中破碎井底岩石后形成的岩屑尺寸很细小，其中孕镶金刚石钻头的岩屑更是极细，基本呈粉末状。这个弱点在一定程度上限制了金刚石钻头的应用。因为地下岩层复杂多变，钻井过程中常常需要通过井下上返的岩屑来分析、判断地层的岩性信息，过于细小的岩屑将使这种分析和判断的准确性受到严重影响。钻头托压现象是指钻头在定向井或者水平井中，由于井眼轨迹弯曲和井壁不规则，钻柱、钻头与井筒之间存在摩擦阻力，如果摩擦阻力过大，会在一定程度上影响钻压的施加，这种钻压无法施加到钻头上的现象称为钻头的托压。
4.专利cn201610955392.6公开了一种金刚石钻头，该钻头至少有一个周向贯通的凹槽，可以降低钻头的切削能耗，提升破岩效率，同时能抑制钻头横向振动，有效减少钻头切削齿的冲击失效，增强钻头在定向钻井中的抗漂移能力，并能产生大尺寸岩屑，改善地质录井质量，提高实钻条件下对井下地层信息分析和判断的准确性。若环槽尺寸较大时，井底凸起的环形岩脊的宽度逐渐变大，依靠钻头本身的横向振动不能破碎岩脊，因此需要在环槽底部设置切削元件，尽管该区破碎岩脊需要的能量有所降低，但该区域切削元件仍然会分担钻压。由于钻头上总的钻压是一定的，环槽区域切削元件分担钻压，必然导致其他区域切削齿的钻压降低，同时在造斜井段和水平井段，钻柱和钻头上摩阻增加，钻压无法施加到钻头体上，甚至出现托压现象。
5.而且，单纯的钻具组合只是给钻头提供动力，且不能将动力均匀稳定的传递给钻头，pdc钻头的运动是无序的，例如振动方向无序。目前，缺乏一种能够有效实现钻头周期性横向冲击振动的装置，也缺乏本身能够实现周期性横向振动的钻头以及相关钻井方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于在钻头体中形成冲击振动，降低钻头附近的摩阻，减少钻头托压现象的发生。
7.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钻头。
8.所述钻头可包括钻头本体、若干个刀翼以及安装在钻头本体内的横向冲击振动装置；其中，所述振动装置包括阀体、冲击组件、转杆、上阀盘、下阀盘和冲锤，其中，阀体具有一个横向设置且贯通的冲击腔体，冲击腔体在阀体的左右两个端面上分别形成了左开口和右开口；阀体的上端面开有一个上凹槽，上凹槽的中间位置具有与冲击腔体连通的上通孔，上凹槽还具有分别与冲击腔体左右两侧连通的第一液体流通口和第二液体流通口；阀体的下端面开有一个下凹槽，下凹槽的中部位置具有与冲击腔体连通的下通孔，下凹槽还具有分别与冲击腔体左右两侧连通的第三液体流通口和第四液体流通口；冲击垫组件包括左侧冲击垫和右侧冲击垫，左侧冲击垫安装在冲击腔体的左开口，右侧冲击垫安装在冲击腔体的右开口；转杆穿过上通孔和下通孔，转杆与上阀盘和下阀盘固定连接并能够带动两者转动；上阀盘位于阀体的上凹槽中，下阀盘位于阀体的下凹槽中；在上阀盘转动一周的情况下，下阀盘也转动一周，并且第一、第二、第三和第四液体流通口各开闭合一次，在第一液体流通口完全开启的情况下，第四液体流通口也完全开启，第二和第三液体流通口完全闭合，在第二液体流通口完全开启的情况下，第三液体流通口也完全开启，第一和第四液体流通口完全闭合；冲锤位于冲击腔体中，在左右两侧压力不同的情况下，冲锤进行左右滑动并分别冲击左侧冲击垫和右侧冲击垫。
9.进一步地，所述钻头可以为金刚石钻头，所述刀翼的数量为多个，每个刀翼上都开设有若干个凹槽，在凹槽的槽底和/或侧部设置有切削元件。
10.进一步地，所述凹槽的宽度可以为10mm～25mm，例如11、15、20、24mm等；凹槽的深度可以为10mm～30mm，例如11、15、20、25、29mm等。
11.进一步地，每个刀翼可开设有一个凹槽，所有凹槽沿周向分布并形成周向贯通的环形凹槽。
12.进一步地，每个刀翼可开设有自外而内分别的n个凹槽，所有刀翼上的第i个凹槽连通后能够形成周向贯通的环形凹槽。其中，n≥2，例如n可以为3、4、5等；1≤i≤n。第1至第n可以是由外至内的方向，也可以是由内至外的方向。
13.进一步地，所述凹槽距离钻头轴线的距离可以为钻头本体半径的三分之一至三分之二，例如二分之一。
14.进一步地，在所述钻头直径小于等于150mm的情况下，每个所述刀翼上凹槽的数量可以为1个；在所述钻头直径大于150mm且小于241mm的情况下，每个所述刀翼上凹槽的数量可以为2个；在所述钻头直径大于241mm的情况下，每个所述刀翼上凹槽的数量可以为3个。
15.进一步地，所述钻头可以为pdc钻头，例如环槽式pdc钻头。
16.进一步地，所述刀翼安装在钻头本体，刀翼上设置有切削元件。
17.进一步地，刀翼可以为l形或类l型，包括相垂直连接的第一段和第二段，第一段可以与钻头本体的轴向平行。所述凹槽可以开设在第二段上。
18.进一步地，刀翼上凹槽的槽口方向可以与钻头本体的轴线平行。
19.进一步地，刀翼上的凹槽可以为弧形槽，弧心可以位于钻头本体的轴线上。
20.本发明另一方面提供了一种横向冲击振动装置。
21.所述装置与上述钻头内的横向冲击振动装置相同，例如可包括阀体、冲击组件、转杆、上阀盘、下阀盘和冲锤，其中，阀体具有一个横向设置且贯通的冲击腔体，冲击腔体在阀体的左右两个端面上分别形成了左开口和右开口；阀体的上端面开有一个上凹槽，上凹槽的中间位置具有与冲击腔体连通的上通孔，上凹槽还具有分别与冲击腔体左右两侧连通的第一液体流通口和第二液体流通口；阀体的下端面开有一个下凹槽，下凹槽的中部位置具有与冲击腔体连通的下通孔，下凹槽还具有分别与冲击腔体左右两侧连通的第三液体流通口和第四液体流通口；冲击垫组件包括左侧冲击垫和右侧冲击垫，左侧冲击垫安装在冲击腔体的左开口，右侧冲击垫安装在冲击腔体的右开口；转杆穿过上通孔和下通孔，转杆与上阀盘和下阀盘固定连接并能够带动两者转动；上阀盘位于阀体的上凹槽中，下阀盘位于阀体的下凹槽中；在上阀盘转动一周的情况下，下阀盘也转动一周，并且第一、第二、第三和第四液体流通口各开闭合一次，在第一液体流通口完全开启的情况下，第四液体流通口也完全开启，第二和第三液体流通口完全闭合，在第二液体流通口完全开启的情况下，第三液体流通口也完全开启，第一和第四液体流通口完全闭合；冲锤位于冲击腔体中，在左右两侧压力不同的情况下，冲锤进行左右滑动并分别冲击左侧冲击垫和右侧冲击垫。
22.进一步地，所述上阀盘可包括第一盘体和第二盘体，第一盘体的横向尺寸大于第二盘体的横向尺寸，上阀盘在上凹槽中转动时，第一盘体面对上凹槽槽壁的一面与上凹槽槽壁之间始终贴合，第二盘体面对上凹槽槽壁的一面与下凹槽槽壁之间始终未接触。
23.进一步地，所述第一盘体可以为第一圆弧板，所述第二盘体可以为第二圆弧板，所述第一圆弧板的半径大于所述第二圆弧板的半径。
24.进一步地，所述下阀盘可包括第三盘体和第四盘体，第三盘体的横向尺寸大于第四盘体的横向尺寸，下阀盘在下凹槽中转动时，第三盘体面对下凹槽槽壁的一面与下凹槽的槽壁之间始终贴合，第四盘体面对下凹槽槽壁的一面与下凹槽槽壁之间始终未接触。
25.进一步地，所述第三盘体可以为第三圆弧板，所述第四盘体可以为第四圆弧板，所述第三圆弧板的半径大于所述第四圆弧板的半径。
26.进一步地，所述下阀盘的横向尺寸小于所述上阀盘的横向尺寸。
27.进一步地，所述冲锤的部分身部的径向尺寸可以与所述冲击腔体的径向尺寸相适配。
28.进一步地，所述冲锤可以具有一个上下贯通的腔体，所述转杆插入在该腔体中，并且该腔体的左右横向尺寸大于所述转杆的直径。
29.进一步地，所述冲锤可包括共轴线并依次连接的第一轴向段、第二轴向段和第三轴向段，其中，第一轴向段和第三轴向段的纵向尺寸小于第二轴向段的纵向尺寸，所述冲锤的腔体形成在第二轴向段。
30.进一步地，所述第一轴向段和第二轴向段都可以为圆柱段，并且两者的直径相同。
31.进一步地，所述上凹槽的槽壁上还可安装有第一耐磨套。
32.进一步地，所述下凹槽的槽壁上还可安装有第二耐磨套。
33.进一步地，所述装置还可包括叶轮，叶轮的下端与所述转杆的上端固定连接。
34.进一步地，所述阀体、冲击组件、上阀盘和下阀盘中至少两个相邻的部件之间设置有密封件。
35.本发明再一方面提供了一种钻井方法。
36.所述方法可包括采用如上所述的钻头进行钻井作业。
37.进一步地，在钻井作业中，所述冲锤的冲击功可以控制在10～100焦耳，例如15、20、60、50、60、70、95焦耳等。
38.进一步地，在钻井作业中，所述冲锤的冲击频率控制在1～10赫兹，例如1.5、2、3、5、6、7、8、9.5赫兹等。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
40.(1)本发明的钻头在进行钻井作业时，能够产生周期性的横向振动，依靠钻头的横向振动可破碎凸起的环形岩脊，依靠钻井液的高压能量可破碎岩石，提高钻头能量利用率；
41.(2)本发明通过钻头横向冲击的方式能够获取大尺寸的岩屑，依靠大岩屑可判断地质层位，分析获取地层岩性信息；
42.(3)本发明能够使钻头体内具有一定频率的冲击振动，减小钻头与井筒之间的摩擦阻力，减小井底沉砂对钻头的包裹力，从而降低钻头发生托压现象的发生。
附图说明
43.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
44.图1示出了本发明的横向冲击振动装置的一个纵向剖面示意图。
45.图2示出了本发明的阀体的一个结构示意图。
46.图3示出了本发明的上阀盘、下阀盘和转杆的一个连接示意图。
47.图4示出了本发明的冲锤的一个结构示意图。
48.图5示出了本发明的横向冲击振动装置的另一个纵向剖面示意图。
49.图6示出了本发明的叶轮的一个结构示意图。
50.图7示出了本发明的钻头的一个纵向剖面示意图。
51.主要附图标记说明：
52.1-转杆；2-阀体，21-上凹槽，22-冲击腔体，23-下凹槽，a1-第一液体流通口，a2-第二液体流通口，a3-第三液体流通口，a4-第四液体流通口，b1-上通孔，b2-下通孔；31-上阀盘，31a-第一盘体，31b-第二盘体，32-下阀盘，32a-第三盘体，32b-第四盘体；4-冲锤，41-第一轴向段，42-第二轴向段，43-第三轴向段；51-左侧冲击垫，52-右侧冲击垫；6-叶轮；7-耐磨套；8-钻头本体；9-刀翼，91-切削元件；10-接头；c-环槽。
具体实施方式
53.在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的钻头、横向冲击振动装置和钻井方法。
54.需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
55.示例性实施例1
56.本示例性实施例提供了一种横向冲击振动装置。
57.图1示出了本发明的横向冲击振动装置的一个纵向剖面示意图，图1中的箭头表示钻井液流入和流出的示意。图2示出了本发明的阀体的一个结构示意图。图3示出了本发明的上阀盘、下阀盘和转杆的一个连接示意图。图4示出了本发明的冲锤的一个结构示意图。图5示出了本发明的横向冲击振动装置的另一个纵向剖面示意图，图5中的箭头表示钻井液流入和流出的示意。图6示出了本发明的叶轮的一个结构示意图。
58.所述横向冲击振动装置应用于钻头，并可包括如图1所示的转杆1、阀体2、上阀盘31、下阀盘32、冲锤4、左侧冲击垫51和右侧冲击垫52。
59.转杆1与上阀盘31和下阀盘32之间可以固定连接，例如刚性连接。转杆1能够带动上阀盘31和下阀盘32同步转动。
60.如图2所示，阀体2自上而下开设有上凹槽21、冲击腔体22和下凹槽23。上凹槽21的中间位置开设有与冲击腔体22连通的上通孔b1，上凹槽21底部的左右两侧还分别开设有第一液体流通口a1和第二液体流通口a2，两者分别与冲击腔体22左右两侧连通。下凹槽23的中部位置设置有与冲击腔体22连通的下通孔b2，下凹槽23还设置有分别开设有第三液体流通口a3和第四液体流通口a4，两者分别与冲击腔体22左右两侧连通。
61.上阀盘31能够放置在上凹槽21内，下阀盘32能够放置在下凹槽23中。由于上下阀盘都固定在转杆1上，在上阀盘31转动一周的情况下，下阀盘32也转动一周，并且第一、第二、第三和第四液体流通口各开闭合一次。其中，第一液体流通口a1和第四液体流通口a4的开闭合可以同步，例如同时开启、同时闭合；第二液体流通口a2和第三液体流通口a3的开闭合可以同步，例如同时开启、同时闭合。在第一液体流通口a1完全开启的情况下，第二和第三液体流通口完全闭合，在第二液体流通口a2完全开启的情况下，第一和第四液体流通口完全闭合。钻井液通过在这四个液体流通口中流入和流出，能够使冲锤两侧形成压差。
62.冲锤4可位于图2所示的冲击腔体22中。冲锤4在左右两侧压差的作用下能够进行左右移动并冲击两侧的冲击垫。如图1所示，左侧冲击垫51、右侧冲击垫52分别安装在阀体2的左右两侧。
63.冲锤4的左部分与阀体2、左侧冲击垫51之间可以围成左腔室。冲锤4的右部分与阀体2、右侧冲击垫52之间可以围成右腔室。左腔室和右腔室相互独立。在转杆1带动上阀盘31和下阀盘32转动的过程中，钻井液可通过第一液体流通口a1流入左腔体，通过第三液体流通口a3流出左腔体；钻井液可通过第二液体流通口a2流入右腔体，通过第四液体流通口a4流出右腔体。随着上阀盘31和下阀盘32的转动，左腔室与右腔室交替形成高压腔室和低压腔室，在两个腔室压差的作用下，冲锤4也周期性的进行左右冲击，如此循环可以完成对钻头的横向冲击，导致钻头产生周期性的横向振动。其中，在上、下阀盘转动一周的情况下，冲锤向左和向右各冲击一次冲击垫。例如，在左腔室为高压腔室(即钻井液流入左腔室)和右腔室为低压腔室(即钻井液从右腔室流出)的情况下，冲锤4在压差的作用(即钻井液的推到)下，向右移动，并冲击右侧冲击垫52；在右腔室为高压腔室和左腔室为低压腔室的情况下，冲锤4在压差的作用(即钻井液的推到)下，向左移动，并冲击左侧冲击垫51，可参见图1中冲锤4冲击左侧冲击垫51的示意。
64.在本实施例中，如图2所示，第一液体流通口a1可位于第三液体流通口a3的上方，且两者可位于同一侧。第二液体流通口a2可位于第四液体流通口a4的上方，且两者可位于同一侧。
65.第一液体流通口a1和第二液体流通口a2可以相互间隔180
°
，第一液体流通口a1和第四液体流通口a4也可以相互间隔180
°
。第三液体流通口a3和第四液体流通口a4也可以相互间隔180
°
，第三液体流通口a3和第二液体流通口a2也可以相互间隔180
°
。这样转杆转动一圈，可以实现冲锤左右冲击各一次，这样能够均匀实现冲击，从而提升钻头的钻进稳定性。
66.在本实施例中，如图3所示，转杆1贯穿上阀盘31和下阀盘32并与两者固定连接。当然，本发明不限于此，转杆1的下端可以与下阀盘32的上表面固定连接。
67.在本实施例中，上阀盘和下阀盘可以是由圆盘去除一部分材料而成，类似凸轮状。
68.在本实施例中，如图3所示，上阀盘31包括相连接的第一盘体31a和第二盘体31b，两者都可以为圆弧板，其中，第一盘体31a的半径大于第二盘体31b的直径。第一盘体31a和第二盘体31b的厚度可以相同。
69.进一步地，第一盘体31a和第二盘体31b可以共圆心，这样，两者就可以做同步转动。
70.在本实施例中，如图3所示，下阀盘32包括相连接的第三盘体32a和第四盘体32b，两者都可以为圆弧板，其中，第三盘体32a的半径大于第四盘体32b的直径。第三盘体32a和第四盘体32b的厚度可以相同。
71.进一步地，第三盘体32a和第四盘体32b可以共圆心，这样，两者就可以做同步转动。
72.在本实施例中，如图3所示，第一盘体31a和第三盘体32a位于转杆1的同一侧。第二盘体31b和第四盘体32b位于转杆1的另一侧。
73.在本实施例中，上阀盘整体的横向尺寸可以大于下阀盘整体的横向尺寸。例如，第一盘体31a的半径大于第三盘体32a的半径，第二盘体31b的半径大于第四盘体32b的半径。
74.在本实施例中，如图3所示，上阀盘31、下阀盘32和转杆1可以共轴线。进一步地，第一盘体31a、第二盘体31b、第三盘体32a和第四盘体32b的圆心可以在该共同的轴线上。
75.在本实施例中，上阀盘和下阀盘的材质都可以为钢铁、硬质合金等。转杆的材质也可以为钢铁材质、硬质合金等。
76.在本实施例中，如图4所示，冲锤包括共轴线并依次连接的第一轴向段41、第二轴向段42和第三轴向段43。
77.如图4所示，第一轴向段41和第三轴向段43都可以为圆柱状。第一轴向段41和第三轴向段43的形状和尺寸可以相同，两者可对称分布在第二轴向段42的两侧。
78.第二轴向段42的整体形状可以是从圆柱体中部位置挖出一部分后所形成的结构。换而言之，第二轴向段42可以具有一中空的腔体42a，腔体42a的横向剖面可以为两个圆心相向的半圆和一个矩形组成的结构。转杆能够穿过腔体42a，且上阀盘位于冲锤的上方，下阀盘位于冲锤的下方。腔体42a沿第一方向的尺寸要大于转杆的外径，这样可以实现冲锤的左右冲击，第一方向为第一轴向段41指向第三轴向段43的方向。腔体42a沿第二方向的尺寸与转杆的外径相适配或略大于转杆的外径，第二方向与第一方向垂直，第一、第二方向构成的平面为横向平面。
79.第二轴向段42的外径可以与冲击腔体的纵向尺寸相适配，即能够防止左腔室和右腔室内钻井液之间的相互流动。例如，第二轴向段42两端可以为圆柱状，冲击腔体与第二轴
向段接触的部分也可以为圆柱状，并且尺寸相匹配。
80.在本实施例中，冲锤的部分身部的径向尺寸与所述冲击腔体的径向尺寸相适配，以防止左腔室和右腔室内钻井液之间的相互流动。
81.在本实施例中，如图5所示，所述装置还可包括叶轮6，叶轮6的下端与转杆1的上端固定连接。
82.冲锤4实现左右冲击振动的前提是转杆1的稳定转动，而转杆1转动的动力来源于叶轮6。如图6所示，叶轮6上具有多个叶片。钻井液可以通过叶轮6带动转杆1转动，进而带动上阀盘31和下阀盘32旋转。
83.叶轮6和转杆1之间的连接方式可包括：螺栓、联轴器、花键等方式，多种连接方式为新型钻头产品化提供更多的实施性。
84.在本实施例中，所述上阀体、上阀盘、下阀盘和冲锤都可以具有密封结构或者设置有密封件，例如在阀体与转杆、上阀盘、下阀盘和冲击垫之间设置有密封件，提高左腔室和右腔室的密封性，从而提高钻头对高压流体能量的利用率。
85.在本实施例中，上凹槽的槽壁上还安装有如图1所示的耐磨套7，耐磨套7可以起到耐磨和扶正两个作用，耐磨套的材质可以为硬质合金。
86.同样，下凹槽的槽壁上也可以安装有耐磨套。
87.在本实施例中，阀体的整体形状可以为长方体型。
88.在本实施例中，左侧冲击垫和右侧冲击垫可以与钻头本体的内壁直接连接。
89.本发明的横向冲击振动装置可以置于钻头本体内部，例如左冲击垫和右冲击垫分别与钻头本体的内壁相贴合，以向钻头本体传递横向冲击力。
90.示例性实施例2
91.本示例性实施例提供了一种钻头。
92.图7示出了本发明的钻头的一个剖面示意图。
93.如图7所示，所述钻头可包括钻头本体8、延伸自钻头本体的若干个刀翼9以及如上所述的横向冲击振动装置。
94.其中，振动装置安装在钻头本体8的内部。刀翼9上设置有切削元件91。
95.在本实施例中，钻头可以为pdc钻头，例如环槽式pdc钻头。如图7所示，钻头上设置有环槽c，在环槽c的底部或侧部设置有切削元件91。
96.在本实施例中，环槽的宽度可以为10mm～25mm，例如12、16、22、23mm等；环槽的深度可以为10mm～30mm，例如12、16、19、26mm等。
97.在本实施例中，左侧冲击垫和右侧冲击垫可以与钻头本体直接连接。
98.在本实施例中，所述钻头还可包括要上卡板和下卡板。其中，上卡板覆盖在上阀盘上面，下卡板位于下阀盘下面。其中，上卡板具有一个通孔，该通孔与转杆的外径相适配，以使转杆穿过上卡板。在转杆贯穿下阀盘的情况下，下卡板也可以具有一个与转杆外径相适配的通孔，以使转杆的下端穿过或位于通孔。
99.进一步地，上卡板具有第一贯通孔和第二贯通孔；在第一液体流通口开启的情况下，第一贯通孔与第一液体流通口连通；在第二液体流通口开启的情况下，第二贯通孔与第二液体流通口连通。
100.下卡板具有第三贯通孔和第四贯通孔；在第三液体流通口开启的情况下，第三贯
通孔与第三液体流通口连通；在第四液体流通口开启的情况下，第四贯通孔与第四液体流通口连通。
101.在本实施例中，如图7所示，所述钻头还可包括接头10，接头10与钻头本体8相连接并位于钻头本体8之上。转杆的上端和叶轮可以位于接头10的空腔内。
102.在本实施例中，如图7所示，钻头本体8的内部具有一个用来放置振动装置的腔体，其中，左冲击垫和右冲击垫分别与该腔体壁相贴合。该腔体可包括长方体形的上腔体和半球形的下腔体，上、下腔体相连通，并且，下腔体的径向尺寸小于上腔体的径向尺寸，振动装置可以位于上腔体中。下腔体还可与外界连通，以排出钻井液。
103.示例性实施例3
104.本示例性实施例提供了一种钻井方法。所述钻井方法可包括采用如上所述的钻头进行钻井作业。
105.在本实施例中，可以将冲锤的冲击功控制在10～100焦耳范围内。若冲击功率太小，不能有效的破碎凸起的环形岩脊，降低钻头的破岩效率；若冲击功过大，产生的横向振动过大，容易导致切削齿冲击失效，降低钻头的使用寿命。
106.在本实施例中，可以将冲锤的冲击频率控制在1～10赫兹范围内，冲锤在这样的冲击频率范围内能够有效的减小钻头附近的摩阻，降低钻头托压现场的发生。
107.本发明的钻头或钻井方法在应用时能够取得优异效果。以定向钻井为例，当钻头在定向钻井时，由于井眼轨迹弯曲和井壁不规则，导致钻柱与钻头与井筒之间的摩擦阻力增加，特别是在水平井中，钻头附近存在部分岩屑没能及时排除，在井底形成沉砂，阻碍钻头向前钻进，在钻头体内有一定频率的冲击振动，能够减小钻头与井筒之间的摩擦阻力，减小井底沉砂对钻头的包裹力，从而降低钻头发生托压现象的发生。
108.尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。