高功率激光器应用于能源行业

2012-06-07 11:32

　　在能源和采矿行业，超硬岩石激光机械钻井是高功率激光器的主要应用之一。传统的机械钻头通过由使用高钻压(WOB)旋转岩石切割表面所产生的压力来切割较软的岩石。但是，超硬（即高抗压强度）岩石并不会向即使是更先进的机械切割器屈服。钻井进度慢并会缩短钻头寿命，这导致了性能差，费用昂贵的结果。因此，他们开发了一个加工工序，先使用激光器摧毁岩石的硬度，然后使用传统钻头除去被软化的岩石。在钻孔底部用于摧毁岩石表层的激光束在图1中有所显示。该机械激光器钻孔加工工序能够实现：1）钻速(2-4x)实现阶跃变化；2）极低的WOB (<1000 lbs)；3）极低的扭矩(<300 ft-lbs)；4）钻头寿命更长；5）每英尺钻孔成本更低。

图1 20 kW机械激光器钻头试射测试

　　结合商业盘管钻井钻头

　　该激光器硬件平台已经和盘管钻井相结合，产生机械激光钻井系统，如图2和图3所示。该结合包含了激光系统包、钻井控制系统的重新布线（以容纳激光器安全互锁）、光纤包和光纤系统与井下钻井装置的结合。

图2 Foro Energy油井钻井测试点，使用结合式盘管进行钻井。

用于钻井测试的机械激光钻井75英尺加大井架。

图3 光纤（黄色），从Foro Energy油井激光集装箱中延伸出来，

在结合后的盘管机械激光钻头中与12英尺直径卷筒的插孔相连接。