[发明专利]一种超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统及方法

权利要求书

1.一种超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，包括钻杆(2)和钻井平台(7)，所述钻井平台(7)用于吊装钻杆(2)以及为钻杆(2)提供钻压，其特征在于，还包括：超声波振动钻头(1)、浆液钢粒搅拌混合装置(3)、高压泵(4)、阀板式防喷器(5)、旋转储罐式粒子回收系统(6)和全自动罐式粒子连续注入系统(12)，所述超声波振动钻头(1)位于钻杆(2)下方，并与钻杆(2)螺纹连接；所述浆液钢粒搅拌混合装置(3)、高压泵(4)、阀板式防喷器(5)、旋转储罐式粒子回收系统(6)和全自动罐式粒子连续注入系统(12)之间通过管线连接。

2.根据权利要求1所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述超声波振动钻头(1)由钻头基体(101)、硬质合金切削齿(102)、环形超声波振动装置(103)、钢粒射流元件(104)、插接式通电电缆(105)和插接式通电接头(106)组成，所述硬质合金切削齿(102)设置在钻头基体(101)上；所述环形超声波振动装置(103)插接于钻头基体(101)内；所述钢粒射流元件(104)通过螺纹与钻头基体(101)相连接；所述插接式通电电缆(105)和插接式通电接头(106)之间插接并镶嵌于钻头基体(101)侧壁的凹槽内。

3.根据权利要求2所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述环形超声波振动装置(103)包括振动装置外壳(1031)、超声波振动器(1032)和导线(1033)，所述振动装置外壳(1031)设置在超声波振动器(1032)外部；所述导线(1033)一端与超声波振动器(1032)连接，另一端穿过振动装置外壳(1031)与插接式通电电缆(105)相连接，用于为超声波振动器(1032)供电；所述超声波振动器(1032)数量至少两个，至少两个超声波振动器(1032)呈等角度环形分布方式布置在环形超声波振动装置(103)中，至少两个超声波振动器(1032)之间并联连接。

4.根据权利要求3所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述超声波振动器(1032)由盖板(10321)、变幅杆(10322)、连接螺钉(10323)、压电陶瓷片(10324)、工字型导波杆(10325)和弹簧(13026)组成，并且压电陶瓷片(10324)、盖板(10321)、变幅杆(10322)和工字型导波杆(10325)自上而下依次设置，所述连接螺钉(10323)用于将所述压电陶瓷片(10324)和盖板(10321)固定在一起；所述盖板(10321)与变幅杆(10322)螺纹连接；所述压电陶瓷片(10324)与导线(1033)电连接；所述弹簧(13026)为压力弹簧，弹簧(13026)的两端分别嵌入振动装置外壳(1031)和工字型导波杆(10325)中，使得工字型导波杆(10325)能够往复运动。

5.根据权利要求4所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于，所述工字型导波杆(10325)由导波杆主体(103251)与卡销(103252)组成，导波杆主体(103251)与卡销(103252)螺纹连接。

6.根据权利要求4所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述工字型导波杆(10325)的下表面具有用于引导钢粒进入工字型导波杆(10325)下表面与孔底岩石之间的弧形通道。

7.根据权利要求4所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述工字型导波杆(10325)的材质与硬质合金切削齿(102)的材质相同。

8.根据权利要求5所述的超声波振动钢粒射流冲击辅助钻进系统，其特征在于：所述浆液钢粒搅拌混合装置(3)用于将浆液和钢粒混合在一起，钢粒的质量占浆液和钢粒混合形成的混合流体总质量的3％～5％。