[发明专利]超声波高频冲击钻井装置

权利要求书

1.一种超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，包括：

中空的外壳体，其下部连接有外部钻头；

设置在所述外部钻头中的超声波变幅杆；

固定在所述超声波变幅杆下端的内部钻头；所述内部钻头的刀翼数少于外部钻头的刀翼数，所述内部钻头的位置比所述外部钻头的位置更靠近井底，所述内部钻头与所述外部钻头之间的位置差在2毫米至5毫米之间；

设置在所述超声波变幅杆上端的超声波换能器；所述外壳体的内侧至所述外部钻头之间形成有钻井液通道；

动力机构，其包括：设置在所述钻井液通道中的涡轮，由所述涡轮驱动的交流发电机，与所述超声波换能器电性连接的变频器；所述变频器能将所述交流发电机产生的交流电的频率提高到30千赫兹；所述动力机构还包括：导线、集电环，

所述导线将所述交流发电机和所述集电环电性连接，以将所述交流发电机产生的交流电传递给所述集电环；

所述集电环与所述超声波换能器电性连接，所述集电环将所述交流电对应的电能传递给所述超声波换能器，所述超声波换能器将所述电能转换为机械能，并产生高频机械振动，所述超声波变幅杆将所述高频机械振动放大；所述超声波变幅杆的振动频率与岩石的固有频率相同或相接近；

所述涡轮能被所述钻井液通道中的钻井液驱动并带动所述内部钻头旋转，所述内部钻头的旋转方向与所述外部钻头的旋转方向相反，所述内部钻头能产生高频轴向冲击。

2.如权利要求1所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，所述外壳体包括自上而下依次连接的：上接头、过渡接头和下接头，所述上接头上端用于连接钻铤，所述下接头上的下端与所述外部钻头相连接，其中，所述过渡接头的中部设置有中心孔，在围绕所述中心孔的周向设置有多个液流孔。

3.如权利要求2所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，还包括与所述过渡接头的中心孔相配合的滚动轴承，所述滚动轴承包括：外圈、内圈、滚动体和保持架；其中，所述外圈与所述过渡接头通过螺纹配合；所述内圈连接有钻杆，所述钻杆的下端与所述超声波换能器相连接。

4.如权利要求3所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，所述涡轮的外围设置有保护壳，所述保护壳的上端固定在所述过渡接头上，所述保护壳与所述下接头之间形成环形腔体，所述保护壳的侧壁上设置有与所述环形腔体连通的开口。

5.如权利要求4所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，所述钻井液通道由：所述上接头的中空部分、所述过渡接头的液流孔、所述开口、所述下接头与所述保护壳形成的环形腔体、所述外部钻头的钻头水眼形成。

6.如权利要求4所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，所述保护壳在与所述钻杆相配合的位置设置有第一密封件，所述保护壳与所述超声波变幅杆配合的位置设置有第二密封件。