区域谐振式钻井装置及其钻井方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及区域谐振式钻井装置及其钻井方法，其中区域谐振式钻井装置包括转盘、钻杆，谐振发生室、主体钻头、四个谐振钻头，钻杆下端连接谐振发生室，谐振发生室下端连接主体钻头，主体钻头的中心为出水管，四个谐振钻头分布在出水管周围并祼露在主体钻头底端；两个支撑杆安装在谐振发生室的底板上，支撑杆上端分别安装激振台1号和激振台2号，电源装置和谐振频率控制中心均分别连接激振台1号和激振台2号，每个谐振钻头均通过传动杆连接至谐振发生室底端，出水管将主体钻头与钻杆相连。本发明专利技术四个谐振钻头与主体钻头以一定时间交替工作，配合钻进，可对硬地层高效破岩，提高钻井的速度。

【技术实现步骤摘要】
区域谐振式钻井装置及其钻井方法
：本专利技术涉及钻井工程领域，具体涉及区域谐振式钻井装置及其钻井方法。
技术介绍
：钻井是石油开采的一个重要环节。诸多科学研究人员不断探索新型、有效的钻井方法，其中包括激光法、谐振式、电弧法、爆炸法、电子束法、电火花法等等。谐振式钻井方式是未来钻井技术发展的重要方向之一。共振钻井技术可以解决硬地层钻速低，钻井成本高，钻头磨损严重的问题，大大提高了钻井效率。但这项技术还处于室内试验研究阶段，很多方面需要创新和优化。针对于这种新型的钻井方式，设计一种区域谐振式钻井方式与钻头就显的很有必要。
技术实现思路
：本专利技术的一个目的是提供区域谐振式钻井装置，这种区域谐振式钻井装置用于解决现有钻井装置钻速低，钻头磨损严重的问题，本专利技术的另一个目的是提供这种区域谐振式钻井装置的钻井方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种区域谐振式钻井装置包括转盘、钻杆，谐振发生室、主体钻头、四个谐振钻头、出水管，电源装置，谐振频率控制中心，转盘安装在钻杆顶端，电缆孔设置在钻杆内壁，钻杆下端通过连接装置1号连接谐振发生室，谐振发生室下端通过连接装置2号连接主体钻头，主体钻头的中心为出水管，四个谐振钻头分布在出水管周围并祼露在主体钻头底端；两个支撑杆安装在谐振发生室的底板上，支撑杆上端分别安装激励谐振台1号和激励谐振台2号，电源装置和谐振频率控制中心分别安装在谐振发生室的两侧，电源装置和谐振频率控制中心均分别连接激励谐振台1号和激励谐振台2号，每个谐振钻头均连接一个传动杆，每个传动杆均连接至谐振发生室底端，出水管将主体钻头与钻杆相连；电缆置于电缆孔内部，电缆下端通过连接装置1号与电源装置相连。上述方案中四个传动杆二个为一组，二个传动杆设置在激励谐振台1号下端，另两个传动杆设置在激励谐振台2号下端。上述区域谐振式钻井装置的钻井方法：通过四个谐振钻头同时工作，在主体钻头的底端组成一个中心谐振区域，向谐振频率控制中心输入地层各层段岩石种类和谐振频率，钻井时，通过谐振频率控制中心将岩石固有频率的信号传递给激励谐振台1号和激励谐振台2号，激励谐振台1号和激励谐振台2号输出相同的频率给四个谐振，四个谐振钻头谐振冲击地层，岩石出现裂缝，紧接着主体钻头旋转钻进一定深度，然后主体钻头停止钻进，再由四个谐振钻头重新造缝，循环往复，四个谐振钻头与主体钻头交替工作，不断钻进。有益效果：1.本专利技术四个谐振钻头与主体钻头以一定时间交替工作，配合钻进，可对硬地层高效破岩，提高钻井的速度；谐振式钻井方式可以降低钻头的磨损，减少起下钻的时间，从而节省钻井成本，工作可靠，使用方便。2.本专利技术中谐振发生室和电缆孔起到了防水的作用，提供了谐振钻头和主体钻头同时工作的环境。3.本专利技术谐振频率控制中心输入地层各层段岩石种类和岩石固有频率，当谐振频率接近岩石固有频率时，更易破碎岩石，同时可以保证各个层段都可以发生谐振破碎。附图说明：图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术中谐振发生室内腔示意图。图3为本专利技术中谐振发生室内两个激励谐振台布置图。图4是本专利技术中主体钻头的示意图。图中：1.转盘；2.电缆；3.电缆孔；4.钻杆；5.连接装置1号；6.谐振发生室；7.连接装置2号；8.主体钻头；9.支撑杆；10.传动杆；11.谐振钻头；12.出水管；13.谐振频率控制中心；14.电源装置；15.激励谐振台1号；16.激励谐振台2号。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：结合图1、图2、图3、图4所示，这种区域谐振式钻井装置包括转盘1、钻杆4，谐振发生室6、主体钻头8、四个谐振钻头11、出水管12，电源装置14，谐振频率控制中心13，转盘1安装在钻杆4顶端，钻杆4下端通过连接装置1号5连接谐振发生室6，谐振发生室6下端通过连接装置2号7连接主体钻头8，主体钻头8的中心为出水管12，四个谐振钻头11分布在出水管12周围并祼露在主体钻头8底端，四个谐振钻头11同时工作，组成了一个谐振区域，首先四个钻头谐振冲击地层，岩石出现裂缝，再通过主体钻头8钻进一定深度，循环往复，不断钻进，使岩石更易破碎，充分提高了钻进速度。两个支撑杆9安装在谐振发生室6的底板上，支撑杆9上端分别安装激励谐振台1号15和激励谐振台2号16，支撑杆9是为了固定谐振发生室6结构的。电源装置14和谐振频率控制中心13分别安装在谐振发生室6的两侧，电源装置14和谐振频率控制中心13均分别连接激励谐振台1号15和激励谐振台2号16，每个谐振钻头11均连接一个传动杆10，其中两个传动杆10安装在激励谐振台1号15下端，另两个传动杆10安装在激励谐振台2号16下端；本专利技术提前向谐振频率控制中心13输入地层各层段岩石种类和谐振频率，当谐振频率接近岩石固有频率时，更易破碎岩石；在钻进过程中遇到各种地层，谐振频率控制中心13改变激励谐振台1号15和激励谐振台2号16频率，可以保证各个层段都可以发生谐振。出水管12在谐振发生室6中间位置，出水管12穿过连接装置1号5、连接装置2号7和谐振发生室6将主体钻头8与钻杆4相连，四个谐振钻头11分别安装在谐振发生室6内部底端，通过连接装置2号7、到达主体钻头8底端位置。四个谐振钻头11共同作用，会使钻头下方的岩石有一个区域性的谐振，除了钻头与岩石接触面会发生破碎，周围的一小块区域范围也在影响范围内，出现谐振，发生破碎。所以它有一个较为广的覆盖范围。这个范围下的岩石都出现了裂缝，裂缝整体呈现一个立体区域式裂缝。当裂缝的数量以及密度较多时，对机械破岩的效果更好。电缆孔3设置在钻杆4内壁，电缆2置于电缆孔3内部，电缆2下端通过连接装置1号5与电源装置14相连，转盘1带动整个专利技术装置进行旋转，电缆2通过电缆孔3穿过钻杆4和连接装置1号5为电源装置14供电。上述区域谐振式钻井装置的钻井方法：通过四个谐振钻头11同时工作，在主体钻头8的底端组成一个中心谐振区域，向谐振频率控制中心13输入地层各层段岩石种类和谐振频率，钻井时，通过谐振频率控制中心13将岩石固有频率的信号传递给激励谐振台1号15和激励谐振台2号16，激励谐振台1号15和激励谐振台2号16输出相同的频率给四个谐振钻头11，四个谐振钻头11谐振冲击地层，岩石出现裂缝，紧接着主体钻头8旋转钻进一定深度，然后主体钻头8停止钻进，再由四个谐振钻头11重新造缝，循环往复，四个谐振钻头11与主体钻头8交替工作，不断钻进。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域谐振式钻井装置，其特征是：这种区域谐振式钻井装置包括转盘（1）、钻杆（4），谐振发生室（6）、主体钻头（8）、四个谐振钻头（11）、出水管（12），电源装置（14），谐振频率控制中心（13），转盘（1）安装在钻杆（4）顶端，电缆孔（3）设置在钻杆（4）内壁，钻杆（4）下端通过连接装置1号（5）连接谐振发生室（6），谐振发生室（6）下端通过连接装置2号（7）连接主体钻头（8），主体钻头（8）的中心为出水管（12），四个谐振钻头（11）分布在出水管（12）周围并祼露在主体钻头（8）底端；两个支撑杆（9）安装在谐振发生室（6）的底板上，支撑杆（9）上端分别安装激励谐振台1号（15）和激励谐振台2号（16），电源装置（14）和谐振频率控制中心（13）分别安装在谐振发生室（6）的两侧，电源装置（14）和谐振频率控制中心（13）均分别连接激励谐振台1号（15）和激励谐振台2号（16），每个谐振钻头（11）均连接一个传动杆（10），每个传动杆（10）均连接至谐振发生室（6）底端，出水管（12）将主体钻头（8）与钻杆（4）相连；电缆（2）置于电缆孔（3）内部，电缆（2）下端通过连接装置1号（5）与电源装置（14）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种区域谐振式钻井装置，其特征是：这种区域谐振式钻井装置包括转盘（1）、钻杆（4），谐振发生室（6）、主体钻头（8）、四个谐振钻头（11）、出水管（12），电源装置（14），谐振频率控制中心（13），转盘（1）安装在钻杆（4）顶端，电缆孔（3）设置在钻杆（4）内壁，钻杆（4）下端通过连接装置1号（5）连接谐振发生室（6），谐振发生室（6）下端通过连接装置2号（7）连接主体钻头（8），主体钻头（8）的中心为出水管（12），四个谐振钻头（11）分布在出水管（12）周围并祼露在主体钻头（8）底端；两个支撑杆（9）安装在谐振发生室（6）的底板上，支撑杆（9）上端分别安装激励谐振台1号（15）和激励谐振台2号（16），电源装置（14）和谐振频率控制中心（13）分别安装在谐振发生室（6）的两侧，电源装置（14）和谐振频率控制中心（13）均分别连接激励谐振台1号（15）和激励谐振台2号（16），每个谐振钻头（11）均连接一个传动杆（10），每个传动杆（10）均连接至谐振发生室（6）底端，出水管（12）将主体钻头（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沼萱，闫铁，李玮，孙晓峰，李思琪，孙士慧，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23