高功率激光器应用于能源行业

2012-06-07 11:32

　　20 kW光纤激光器是激光功率传输系统中的第一个器件，安装在投放在油井中的环境控制集装箱中。激光器及其支持设备从柴油发电机中接受电功率。20 kW光纤激光器的输出功率通过标准的工业级光纤，该光纤将从激光器发出的功率传送到安装在盘管卷筒插孔中的光纤信号环（图）。信号环允许插孔旋转而不干扰将光纤功率传输到井下。因为钻孔是通过盘管卷筒旋转钻成，能快速完成2-7/8英寸含有光纤传输电缆的绕线带，加快钻孔深度和不间断向底部钻孔系统提供激光功率。

图4 20 kW井下光纤连接器

　　光纤传输电缆是安装在多面不锈钢电子管中的光纤，用于保护高压、高温、高冲击和高摩擦的井下环境。不锈钢电子管设计能抵挡20,000 psi压力，光纤安装在高温胶体中，用于支持垂直位置和抵挡高冲击。传输电缆符合油井现场功率传输系统的所有严峻环境要求。封装式光纤成功通过历时24小时，温度高达400°F，光纤内激光功率高达20 kW的测试。封装式光纤成功抵挡历时24小时，200 g震动测试。在这些测试中，光纤功率全程高达20 kW，输出功率、输出模式或输出数值孔径无明显变化。

　　高功率连接器是光纤在井下的终点站，并符合在油井进行机械激光钻孔的所有要求。连接器的设计运行功率是20 kW，并在高温和高冲击环境下工作，无需液体冷却。该连接器解决高温下的耐热问题，并能解决高冲击环境中的设备问题。连接器在高温和高冲击环境下成功将20 kW激光功率输送到钻孔的井下工具中。

　　在进行井下测试之前，连接器已在20 kW功率和400°F高温的环境下工作数小时，无额外冷却措施。连接器安装在光纤的最末端，确保能在测试中监测到输出功率、振型和数值孔径。在经过数小时的工作后，所有激光输出特征没有任何变化，证明终端设备设计的强悍。

　　在钻孔系统内进行24小时、200 g连续振动和冲击测试之前，连接器先要进行振动台和跌落测试。连接器要在振动台上进行数小时的250 g rms振动测试。不间断监测连接器的传输特征、模态性质和NA,发现无一变化。连接器也需要接受6英尺跌落测试，跌落表面为混泥土，跌落测试需重复多次，每次均需检查连接器的传输特征、模态性质和NA。经过一系列的测试后，发现输出光束特征没有任何变化，证明设备设计具有强大的稳定性。

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