1.扭力冲击器工作机理
在井下，PDC钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。井下振动会损坏单个PDC切削齿,导致钻头寿命降低，引起扭矩波动干扰定向控制和随钻测井（LWD）信号，以及产生不规则井眼降低井身质量。
PDC钻头扭力冲击器扭力冲击器配合PDC钻头一起使用，其破岩机理是以冲击破碎为主，并加以旋转剪切岩层，主要作用是在保证井身质量的同时提高机械钻速。扭力冲击器消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动（横向、纵向和扭向）的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，巧妙地将泥浆的流体能量转换成扭向的、高频的、均匀稳定的机械冲击能量并直接传递给PDC钻头，使钻头和井底始终保持连续性。
由扭力冲击器提供的额外的扭向冲击力完全改变了PDC钻头的运作，其每分钟-次高频稳定的冲击力，相当于每分钟-次切削地层，这就使钻头不需要等待扭力积蓄足够的能量就可以切削地层。这时候PDC钻头上有两个力在切削地层，一个是转盘提供的扭力，一个是扭力冲击器提供的力——并直接给到钻头本身（对钻杆并不产生任何作用和改变整个冲击能量的荷载，只作用在钻头体本身上）。这时侯钻杆的扭矩基本是稳定的，钻杆传达的扭矩可以完全用于切削地层，而不会浪费。
PDC钻头扭力冲击器2.扭力冲击器技术特点
（1）扭力冲击器“扭力牛仔”钢体外壳和钻头套筒独特的倒扣交错式连接牢固可靠。扭力冲击器扭力冲击发生器外部物理尺寸紧凑，内部机械结构合理，泥浆流道通畅，无任何橡胶件，无任何电子元器件。另外，即使扭力冲击器扭力冲击器失效，它也只是相当于一个钻头短节和PDC钻头一起继续旋转并不影响继续钻进，并不需要对此进行起下钻，但性能相当于又回到之前不用扭力冲击器冲击器的状态中，这时的机械钻速会降低，但没有任何其他风险。
（2）使用扭力冲击器扭力冲击发生器，会大大增加机械钻速和钻井导向性，使PDC更有效地剪切破碎地层。粘滑现象——成本浪费严重
（3）泥浆流量和流速越大，扭力冲击器扭力冲击发生器产生的冲击能量也越大，对钻头产生的机械钻速以及冲击的频率也越高。
（4）扭力冲击器扭力冲击发生器由于是从扭向上产生的稳定均匀的高频冲击，所以只适用于金刚石钻头。产生的所谓振动或冲击，不会对PDC钻头的金刚石覆合片产生损坏，反而会延长PDC钻头寿命，同时也减弱其他钻具的疲劳强度，延长其他钻具的寿命。
PDC钻头扭力冲击器3.扭力冲击器的结构原理
扭力冲击器结构如图所示，主要可分为冲击发生及能量转化两个模块。冲击发生模块的分流器可根据排量自动分配进入换向阀的流体，高压换向阀负责切换高压流道，冲击机构用于瞬间释放储能锤的动能，扭矩传递装置负责将扭矩传递给钻头。能量转化模块连接于冲击发生模块上部，将有害的水力能量吸收并转化成水力能量，既有利于提高冲击器的效果又有利于提高水力破岩能量。井下钻头及钻杆受力如图所示，井下PDC钻头在动静载荷的作用下发生各向振动及涡动等多种无规律、极其无序的运动。钻头振动及无序运动会损坏其切削齿，影响钻头使用寿命，引起扭矩波动干扰井下仪器信号传输及轨迹控制，造成管柱疲劳破坏，产生不规则井眼，引发井壁稳定问题。在下部钻具组合中扭力冲击器位于钻井管柱的最下端，与PDC钻头连接配合使用，破岩由传统“剪切”转变为“冲击破碎+旋转剪切冲击”，扭力冲击器的工作过程如图所示，为理想状态下正常钻进（由于钻头井下运动的无序性，这种状态是不存在的），为当PDC切削齿刚吃入硬地层，由于扭力不足，钻头出现短暂卡顿现象，为钻头卡顿不动，而顶驱在不断旋转，扭矩能积蓄在整条钻井管柱上，使得钻杆处于扭曲蓄能状态，PDC切削齿吃入硬地层的岩屑剥落后，钻井管柱上的扭矩瞬间释放，钻头急剧加速，PDC钻头同TorkBuster扭力冲击器连接配合使用，可以在很大程度上降低钻头卡滑现象，提高钻头硬地层破岩效率，延长其使用寿命。
1.过滤系统，2.上部动力站，3.非平衡重量，4.下部动力站，5.中间轴承,，6.下部轴承，7.上部轴承
4.扭力冲击器工具特点
扭力冲击器在~次/min高频冲击力下切削地层。具有以下特点：几何尺寸小，可与井下旋转导向钻井系统、动力钻具、垂直钻井系统等配合使用；工具组成部件少，结构简单，即使工具失效也不影响钻进作业；工作频率、扭转能量随着钻井液排量的增大而提高；平衡扭矩震荡，减少卡滑现象和能量损失，延长钻头、钻具寿命；配合PDC钻头使用，减少刀翼切削地层时出现的有害振动，提高切削效率；提高机械钻速的同时，可以防止井斜，提高井身质量；与MWD、LWD同时使用，不影响录井、测井作业。
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