[发明专利]高频脉冲射流共振钻井装置及其钻井方法

权利要求书

1.一种高频脉冲射流共振钻井装置，其特征在于：这种高频脉冲射流共振钻井装置包括有外钢套（16），外钢套（16）一端与上转换接头（1）连接，另一端与下转换接头（17）连接，上转换接头（1）通过螺纹与钻铤（19）相连接，下转换接头（17）通过螺纹与钻头（21）连接；外钢套（16）内从上到下依次安装小型水轮发电机、密度测井仪（5）、声波测井仪（7）、控制器（9）、超声换能器；小型水轮发电机由叶片（2）和发电机（3）构成，叶片（2）安装在发电机（3）上方，超声换能器包括固定端（11）、换能器（13）、变幅杆（15），外钢套与变幅杆（15）相对应的部位有一个缩径段；密度测井仪（5）、声波测井仪（7）、控制器（9）连接后，它们的内腔相通，形成钻井液通道（14）。

2.根据权利要求1所述的高频脉冲射流共振钻井装置，其特征在于：所述的小型水轮发电机为通用液动发电机。

3.根据权利要求2所述的高频脉冲射流共振钻井装置，其特征在于：所述的密度测井仪（5）为中子密度测井仪器。

4.根据权利要求2所述的高频脉冲射流共振钻井装置，其特征在于：所述的声波测井仪（7）为普通单发双收声波测井仪器。

5.根据权利要求2所述的高频脉冲射流共振钻井装置，其特征在于：所述的变幅杆（15）为指数形或悬链形变幅杆，材料可以为钢制或铜质。

6.一种权利要求1所述的高频脉冲射流共振钻井装置的钻井方法，其特征在于：这种高频脉冲射流共振钻井装置的钻井方法如下，

1）在室内通过高压大排量泵组检查高频脉冲射流共振钻井装置（20）工作是否正常，并下入井底；

2）循环钻井液，并旋转钻柱，通过调整钩载并给钻头（21）施加钻压，循环钻井液后小型水轮发电机发电，设备开始工作；

3）控制器（9）给密度测井仪（5）和声波测井仪（7）分配工作电流，密度测井仪（5）测试当前钻井地层的岩石密度，声波测井仪（7）测试当前地层声波时差数据，这些数据最终反馈到控制器（9）；

4）控制器（9）分析密度测井仪（5）和声波测井仪（7）产生的数据，对岩石材料的幅频特征进行扫描，确定岩石材料的共振频率；

5）控制器（9）在当前地层岩石材料共振频率范围中，选择一个低于最大值的点作为最佳共振频率； 

 6）控制器（9）为换能器（13）分配高频激励电信号，换能器（13）和变幅杆（15）将高频激励电信号转换为超声波信号，并传递给钻井液；

7）钻井液通过钻头（21）形成高频脉冲射流冲击井底，使井底岩石达到共振状态，

8）当地层岩性改变时，其共振频率发生改变，密度测井仪（5）和声波测井仪（7）测试数据也会发生改变，控制器（9）根据密度测井仪（5）和声波测井仪（7）提供的数据重新给换能器（13）分配高频激励电信号，再次使高频脉冲射流频率达到地层岩石共振的共振频率，再一次实现共振破岩。