赵 研 ，张丛珊 ，高 科*，张增增 ，赵大军 ，李家晟 ，吕晓姝 ，3，平天才

（1.吉林大学建设工程学院，吉林长春130026；2.自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，吉林长春130026；3.阿尔托大学工程学院，芬兰埃斯波00076；4.泸西县自然资源局，云南红河州652400）

0 引言

由于PDC 钻头在软至中硬地层钻进时具有破岩效率高、使用寿命长、稳定性好等显著优点，在钻井工业中发挥着越来越重要的作用。而随油气勘探逐渐向深层推进，低渗透率和高能耗成为了影响钻井效率的主要因素［1］。由于深部地层岩石的“三高”（硬度高、研磨性高、可钻性值高）特征尤其显著，使得钻进效率大幅降低，钻进成本明显增加，这对PDC 钻头的各方面性能提出了更高的要求。寻求高效破岩新方法成为了深层油气勘探和开发的迫切需求［2-3］，为克服钻探新机遇带来的难题，研究人员研发了多种新型PDC 新型钻头，例如复合PDC 钻头、仿生 PDC 钻头、PDC-牙轮混合钻头等［4］，然而上述钻头在复杂、难钻地层钻进时仍然存在一定局限性。针对我国深层钻进开发不断复杂化等情况，亟需发展新型有效提速降本的钻井技术。

近年来，超声波碎岩方式以其穿透力强、所需轴向力小、钻进成本低等优点而获得了广泛关注。超声波振动碎岩技术是运用超声波碎岩装置将机械振幅施加至岩石，使岩石固有频率（一般在20～40 kHz）和施加给岩石的机械振动频率（可达20 kHz 以上）相等而破碎岩石，最终达到高效碎岩目的的新型钻进技术［4］。鉴于超声波碎岩具有独特的破岩优势，长期以来大量学者对其进行了相关研究。……