CN108278078A - 超声波高频冲击钻井装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波高频冲击钻井装置，该超声波高频冲击钻井装置包括：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；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。本发明能够提高钻井速度，降低钻井成本。

Description

超声波高频冲击钻井装置

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种超声波高频冲击钻井装置。

背景技术

钻井提速和高效破岩是油气井领域的核心，尤其是在石油天然气勘探开发逐渐向深部地层发展，硬地层钻遇越来越多的背景下，高效破岩显得尤为重要。针对于此，国内外专家、学者提出了一大批钻井提速新技术和新理念，高频冲击振动破岩就是其中一个较为可行的提速技术。高频冲击振动破岩的提速机理为：高频振动发生器所产生的循环冲击力加载给钻头，钻头紧接着把周期性变化的动载作用于岩石，岩石在不同频率的冲击力作用下，会相应地产生不同程度的疲劳破坏、微裂纹扩展或者共振破碎。

目前专家学者提出的高频冲击器大多属于液力直接驱动，虽然设备简单，可操作性强，但提速效果不明显。

因此，有必要提供一种新的钻井装置，以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

从高频冲击钻井的机理可知，冲击器的冲击频率、冲击力峰值和冲击力幅值对破岩效果有密切的关系。目前冲击钻井工具的冲击频率非常低，远远小于岩石的固有频率。

超声波高频振动发生器利用压电效应的原理可以产生高频机械振动(振动频率高达30KHz(千赫兹)以上)，在医疗、地外星球钻探、焊接等领域发挥了极大的作用。如何将超声波高频发生器与传统的石油钻井PDC钻头相结合，组成一体化井下钻井装置，充分发挥超声波高频发生器的优势，以及内部钻头和外部钻头的相对剪切作用，提高钻井速度，降低钻井成本是目前亟待解决的问题。

为了把高频机械振动引入到石油钻井中，本发明提供了一种超声波高频冲击钻井装置，将超声波高频发生器与传统的石油钻井PDC钻头相结合，能够克服现有技术中的缺陷，从而提高钻井速度，降低钻井成本。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种超声波高频冲击钻井装置，其包括：

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；

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。

在一个优选的实施方式中，所述变频器能将所述交流电动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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，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。

在一个优选的实施方式中，所述内部钻头的刀翼数少于外部钻头的刀翼数。

在一个优选的实施方式中，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。

本发明的特点和优点是：本申请所提供的新型超声波高频冲击钻井装置相对于现有技术具有如下优点：

(1)本申请所提供的超声波高频冲击钻井装置可以产生高频振动冲击，其涵盖了岩石的固有频率，当设备提供的高频振动冲击频率与岩石的固有频率相同或相接近时，能够产生共振，从而能够大大提高对岩石损伤程度。实际操作时，内部钻头的冲击力集中在井底岩石中心，这种应力集中式的冲击对岩石损伤程度更大；

(2)内部钻头不仅能产生高频轴向冲击，还能产生高速的逆向旋转，与外部钻头的相对剪切作用使岩石更容易发生剪切破碎；

(3)可以通过调整变频器的变频参数，使换能器产生不同频率的振动效应，以适应于不同的地层岩石，可以使该设备适用于各种地层。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种超声波高频冲击钻井装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种超声波高频冲击钻井装置过渡接头位置的A-A剖视图。

附图标记说明：

1-上接头、2-过渡接头、21-中心孔、22-液流孔、3-滚动轴承、4-涡轮、41-开口、5-下接头、6-交流发电机、7-导线、8-集电环、9-变频器、10-超声波换能器、11-保护壳、12-第一密封件、13-超声波变幅杆、14-钻头水眼、15-外部钻头、16-内部钻头、17-第二密封件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供一种超声波高频冲击钻井装置，将超声波高频发生器与传统的石油钻井PDC钻头相结合，能够克服现有技术中的缺陷，从而提高钻井速度，降低钻井成本。

请参阅图1至图2，本申请实施方式中提供一种超声波高频冲击钻井装置，其可以包括：中空的外壳体，其下部连接有外部钻头15；设置在所述外部钻头15中的超声波变幅杆13；固定在所述超声波变幅杆13下端的内部钻头16；设置在所述超声波变幅杆16上端的超声波换能器10；所述外壳体的内侧至所述外部钻头16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4，由所述涡轮4驱动的交流发电机6，与所述超声波换能器40电性连接的变频器9；所述涡轮4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16旋转，所述内部钻头16的旋转方向与所述外部钻头15的旋转方向相反。

本申请实施方式中提供一种超声波高频冲击钻井装置，其主要包括：外壳体(包括：上接头1、过渡接头2和下接头5)、滚动轴承3、动力机构(包括：涡轮4、交流发电机6、导线7、集电环8、变频器9等)、超声波换能器10、超声波变幅杆13、外部钻头15、内部钻头16。其中，所述外部钻头15可以为特制的PDC钻头。

本申请提供的超声波高频冲击钻井装置是超声波高频冲击钻井的一整套集成设备。

在本实施方式中，该外壳体设置在整个设备的外围，其上端用于连接钻铤，其下端用于连接所述外部钻头15。具体的，该外壳体可以包括上接头1、过渡接头2和下接头5。所述上接头1、过渡接头2和下接头5之间可以通过螺纹连接。

其中，所述上接头1位于整个设备的最上端，该上接头1上端的外侧用于连接钻铤，其下端的外侧连接有过渡接头2；过渡接头2位于该上接头1的下部，其上端的内侧与所述上接头1相连接，其下端的内侧与所述下接头5相连接；所述下接头5上的外侧与所述过渡接头2相连接，其下端的内侧与所述外部钻头15相连接。

具体的，该上接头1可以呈中空的回转体型，其中空部分用于流通钻井液，为钻井液通道的一部分。所述上接头1的上部外侧可以设置有外螺纹，用于和钻铤连接；其下部的内侧可以设置有内螺纹，用于连接过渡接头2。

具体的，该过渡接头2可以呈具有预定厚度的柱状，其中部设置有中心孔21用于连接滚动轴承3，从而为下部滚动轴承3提供固定的支点。所述过渡接头2在围绕所述中心孔21的周向设置有多个液流孔22，所述液流孔22用于流通钻井液。具体的，该液流孔22的个数可以为多个，多个液流孔22可以围绕所述中心孔21均匀分布。该液流孔22的个数可以为6个，当然，该液流孔22的个数可以为更多或更少，本申请在此并不作具体的限定。

具体的，该下接头5也可以呈中空的回转体型，其上端的外侧设置有外螺纹，用于和所述过渡接头2下端内侧的内螺纹相配合，其下端的内侧设置有内螺纹，用于和外部钻头15相配合。

为了实现转动部件与静止部件之间的过渡衔接，本申请还设置有滚动轴承3。具体的，所述滚动轴承3包括：外圈、内圈、滚动体和保持架。外圈与所述过渡接头2通过螺纹配合。具体的，该外圈的上部可以设置有外螺纹连接头，该外螺纹连接头与过渡接头2的中心孔21处设置的内螺纹配合连接。内圈下面与后续的钻杆连接，具体的，该内圈与钻杆的连接方式可以是一体化焊接相连。此外，涡轮4、交流发电机6内部的转子等部件均与钻杆固定连接，从而提供给钻杆转动力。

所述涡轮4的外围设置有保护壳11，形成涡轮腔。所述保护壳11的上端可以固定在所述过渡接头2上。所述保护壳11与所述下接头5之间形成环形腔体。所述保护壳11的侧壁上设置有与所述环形腔体连通的开口41。

钻井液从所述上接头1上方的钻铤向下流入，依次通过所述上接头1、所述过渡接头2的液流孔22、从所述开口41流入所述环形腔体并从所述外部钻头15的钻头水眼14流出。也就是说，所述钻井液通道由：所述上接头1的中空部分、所述过渡接头2的液流孔22、所述开口41、所述下接头5与所述保护壳11形成的环形腔体、所述外部钻头15的钻头水眼14形成。

在一个具体的实施方式中，以液流孔22的个数为6个举例，钻井液可以从过渡接头2周向均匀分布的6个液流孔22通过，并进入涡轮腔，带动涡轮4转动，后续流过涡轮转子之后的钻井液从开口41流出涡轮腔。其中，涡轮腔指的是涡轮转子所在的保护壳11所形成的局部腔体。具体的，涡轮4包括涡轮转子和涡轮定子。其中，涡轮转子与钻杆相连接，涡轮定子与过渡接头2相连接。钻井液流过涡轮转子，引发涡轮转子的转动，从而带动钻杆转动。所述钻杆的下端与所述超声波换能器10相连接，能够带动该超声波换能器10、超声波变幅杆13、内部钻头16转动。

在本实施方式中，所述交流发电机6设置在所述涡轮4的下方，其可以包括：外部定子和内部转子。其中，内部转子与所述钻杆固定连接，外部定子与保护壳11固定连接，不随涡轮4旋转。

在交流发电机6的内部转子转动过程中能产生交流电，产生的交流电通过两侧的导线7传递给集电环8。具体的，该集电环8包括外套和设置在该外套内的电刷。所述交流发电机6产生的交流电通过导线7传递给集电环8的外套。该集电环8的外套可以通过与保护壳11相固定的与交流发电机6的外部定子相固定，或者直接与保护壳11相固定，或者同时与交流发电机6的外部定子及保护壳11相固定。

其中，所述集电环8与所述超声波换能器10电性连接，所述集电环8将所述交流电对应的电能传递给所述超声波换能器10，所述超声波变幅杆13将所述电能转换为机械能。具体的，集电环8的内部电刷与变频器9连接，接着再与超声波换能器10连接，使超声波换能器10在压电效应的作用下，产生高频微幅的机械振动。其中，所述变频器9能将所述交流发电机6产生的交流电的频率提高到30KHz。超声波换能器10的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。超声波换能器10的振动状态与振动频率受交流电的控制，在高频交流电的驱动下，超声波换能器10能产生高频微幅振动。

当超声波换能器10将电功率转换为机械振动后，这种超声波换能器10转换的微幅的振动可以经超声波变幅杆13进行放大，产生较大的冲击幅度，冲击力传递给内部钻头16，使得钻头对岩石产生高频冲击作用。

在本实施方式中，超声波变幅杆13可以与内部钻头16通过螺纹相连接。具体的，该超声波变幅杆13的下部有内螺纹，相应的，内部钻头16的上部设置有外螺纹。内部钻头16的外螺纹与超声波变幅杆13的内螺纹配合连接。

该超声波变幅杆13能够用于将超声波变幅杆13转换的机械振动进行放大。具体的，该超声波变幅杆13放大振幅的原理如下：因为超声波变幅杆13的截面积由上至下逐渐变小，使得振动能量更为集中。忽略振动能量在超声波变幅杆13内传递过程中的损耗，因为下部杆的截面积较小，振动能量又与上部杆相同，所以下部杆的纵向应变更大，因此达到了放大振幅的目的。

在本实施方式中，涡轮4的旋转可以带动内部钻头16使其产生逆向旋转，即与外部钻头15方向相反的旋转，从而使得内部钻头16与外部钻头15之间产生相对的剪切应力，能够加速岩石的破碎。

进一步的，为了达到更好的冲击效果，内部钻头16的切削齿需要有很强的抗冲击能力，在结构上，内部钻头16的刀翼数要少于外部钻头15的刀翼数，具体数量上少1～2个为宜。

此外，为了使内部钻头16具有更好的冲击效果，同时也为了更好地保护井壁，在实际钻进过程中，内部钻头16的切削齿应该比外部钻头15的切削齿更早接触地层岩石，也就说内部钻头16的位置应该更靠下。但为了使外部钻头15齿圈外出现的交变剪应力区效果更好，两个钻头的上下位置不宜差太大。综合两个因素，内部钻头16的位置比外部钻头15的位置更靠近井底，位置差以2～5mm为宜。

在一个实施方式中，从交流发电机6到超声波换能器10这部分电器元件可以通过保护壳11进行隔离保护，以阻断上述电器元件与钻井液的接触。具体的，所述保护壳11在与所述钻杆相配合的位置设置有第一密封件12，所述保护壳11在与所述超声波变幅杆13配合的位置设置有第二密封件17。

其中，所述第一密封件12为旋转密封件，其能够保证所述钻杆在相对所述保护壳11旋转时，也能够达到理想的密封效果。所述第二密封件17为滑动旋转密封件，其能够保证所述超声波变幅杆13高频振动和逆向旋转时也能够达到理想的密封效果。所述第一密封件12、第二密封件17相配合使用，保护了保护壳11内部的电器元件

本申请所提供的冲击频率高达30KHz。优选的，所述超声波变幅杆13的振动频率与岩石的固有频率相同或相接近。一般的，岩石的固有频率大概在1KHz～30KHz之间，岩石硬度越大，固有频率越高。当设备能够提供的高频振动冲击频率与岩石的固有频率相同或相接近时，能够产生共振，从而能够大大提高对岩石损伤程度。

与现有冲击器钻井装置相比，本发明所提供的超声波高频冲击钻井装置具有以下有益效果：

(1)本申请所提供的超声波高频冲击钻井装置可以产生高频振动冲击，其涵盖了岩石的固有频率，当设备提供的高频振动冲击频率与岩石的固有频率相同或相接近时，能够产生共振，从而能够大大提高对岩石损伤程度。实际操作时，内部钻头16的冲击力集中在井底岩石中心，这种应力集中式的冲击对岩石损伤程度更大；

(2)内部钻头16不仅能产生高频轴向冲击，还能产生高速的逆向旋转，与外部钻头15的相对剪切作用使岩石更容易发生剪切破碎；

(3)可以通过调整变频器9的变频参数，使换能器产生不同频率的振动效应，以适应于不同的地层岩石，可以使该设备适用于各种地层。

本申请所提供的超声波高频冲击钻井装置在实际使用时，如图1所示，装置内部的箭头表示了钻井液在其内部的流动路线。

首先从上接头1流入装置，进入到过渡接头2时，向过渡接头2周向分布的六个水眼分流，随后汇聚到涡轮腔内，驱动涡轮4，使其产生逆时针旋转(从装置上部往下看是逆时针方向旋转)。钻井液从涡轮腔周侧的开口41流出，进入到保护壳11与下接头5之间的环空中，接着从外部钻头15的钻头水眼14流出，作用于井底。涡轮4驱动交流发电机6的转子产生低频电流，产生的低频电流紧接着输送至集电环8，集电环8外套不随涡轮4旋转，内部电刷随涡轮4旋转，产生的低频电流经变频器9作用转化为高频交流电。高频交流电驱动超声波换能器10，使其产生高频微幅的轴向机械振动，该振动信号经超声波变幅杆13放大后作用在内部钻头16上，并紧接着作用于井底中心部位的岩石。内部钻头16不仅具有轴向的高频振动，还有周向的逆向旋转(内部钻头16的旋转方向与外部钻头15的旋转方向相反)，内部钻头16对井底中心岩石的高频冲击作用，可以使其内部产生微裂纹，并且随着时间的积累，裂纹会进一步扩展，这对岩石造成了永久性损伤和疲劳破坏，并且这种损伤会从中心向四周发散和扩展，导致岩石的整体强度下降，特殊地，当内部钻头16的冲击频率接近岩石固有频率时，会加剧岩石的破碎，大幅度提高钻井速度。内部钻头16与外部钻头15旋转方向相反，这会使交界处的岩石产生额外的较大的剪切应力，也会加速岩石的破碎。综上可见，本发明所提供的超声波高频冲击钻井装置在石油钻井领域具有很好的应用前景。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

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；

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。

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，所述变频器能将所述交流电动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。

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，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。

4.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。

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，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。

6.如权利要求5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。

7.如权利要求6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。

8.如权利要求6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。

9.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，所述内部钻头的刀翼数少于外部钻头的刀翼数。

10.如权利要求1或9所述的超声波高频冲击钻井装置，其特征在于，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。