[发明专利]适用于深井硬地层和地热资源开发的复合钻进方法和系统

权利要求书

1.一种适用于深井硬地层和地热资源开发的复合钻进方法，其特征在于，所述复合钻进方法包括：

采用安装在钻头附近的信息采集系统实时收集近钻头工程参数与地层特性参数；

利用人工神经网络从所述地层特性参数识别地层岩性，并根据地层岩性结合钻头工程参数判断当前地层为软地层还是硬地层；

若当前地层为软地层，关闭弹丸发射系统并采用机械钻头的切削齿实现破岩钻进；

若当前地层为硬地层，开启弹丸发射系统以预设时间间隔向井底岩石发射高速弹丸并同时配合机械钻头的切削齿实现破岩钻进。

2.根据权利要求1所述的复合钻进方法，其特征在于，所述弹丸发射系统采用高速弹丸冲击辅助破岩技术，所述弹丸发射系统的发射管安装在牙轮钻头中心位置或聚晶金刚石复合片钻头中心的喷嘴位置。

3.根据权利要求2所述的复合钻进方法，其特征在于，所述发射管中依次放置多发弹丸，弹丸通过发射机构控制发射时间和发射频率向井底发射高速弹丸冲击破碎井底岩石辅助钻头切削齿破岩。

4.根据权利要求3所述的复合钻进方法，其特征在于，所述发射频率与当前地层的岩石硬度高低呈正相关关系，所述弹丸采用非金属固体颗粒。

5.根据权利要求3所述的复合钻进方法，其特征在于，所述地层特性参数包括岩层孔隙度、渗透率、密度、声波速度，所述钻头工程参数包括可钻性、硬度、塑性系数。

6.根据权利要求3所述的复合钻进方法，其特征在于，所述利用人工神经网络从所述地层特性参数识别地层岩性具体为：

收集所钻井相邻井的岩样、测井资料和录井资料，对岩样开展地层特性参数和钻井地层钻头工程参数的室内实验测定，获取一定数量的岩石物理性能和工程特性实验数据；

根据测井资料与录井资料，确定工程参数同岩石硬度、可钻性之间的关系；

在对实验数据与所获资料进行分析处理的基础上，分别建立基于岩石孔隙度、渗透率、密度和声波速度的钻井地层工程特性参数预测模式；

最后应用人工神经网络方法建立基于岩石物理性能的钻井地层工程特性多参数预测模型，并基于所述钻井地层工程特性多参数预测模型从所述地层特性参数识别地层岩性。

7.根据权利要求3所述的复合钻进方法，其特征在于，多发所述弹丸中的装药量与所述弹丸距离发射管出口的距离之间呈反相关关系。

8.一种适用于深井硬地层和地热资源开发的复合钻进系统，其特征在于，所述复合钻进系统包括钻头切削系统、弹丸发射系统、岩性识别与控制系统，所述钻头切削系统采用机械钻头的切削齿实现破岩钻进，所述弹丸发射系统以预设时间间隔向井底岩石发射高速弹丸以实现配合机械钻头的切削齿实现破岩钻进；

所述岩性识别与控制系统采用安装在钻头附近的信息采集系统实时收集近钻头工程参数与地层特性参数，并利用人工神经网络从所述地层特性参数识别地层岩性，并根据地层岩性结合钻头工程参数判断当前地层为软地层还是硬地层；若当前地层为软地层，所述岩性识别与控制系统关闭弹丸发射系统并启动钻头切削系统采用机械钻头的切削齿实现破岩钻进；

若当前地层为硬地层，所述岩性识别与控制系统开启弹丸发射系统以预设时间间隔向井底岩石发射高速弹丸并同时配合机械钻头的切削齿实现破岩钻进。