激光钻井技术研究展望

主要介绍了目前在石油领域具有实用价值的七种激光技术。为了保证最高效的钻井应对激光器的类型进行选择。激光深井破岩中高温岩屑运移的多相流动理论和激光钻井破岩中的安全性与环境保护，还有待深入研究。激光钻井的优点主要体现在机械钻速比传统的机械钻速高很多，极大地减少了钻井成本。对激光钻井未来发展所面临的挑战和研究重点做了分析与展望，认为在未来激光钻井研究中，主要应考虑以下五个方面：复杂的地层条件、井眼的清洗和异常压力的控制、井筒中气体对机械钻速的影响、温度和压力的双重影响、斩波脉冲和连续波脉冲的选择。     

激光钻头

自20世纪早期旋转钻井代替顿钻钻井以来,钻井工业就发生了革命性的变化。然而,随着新技术的出现,应该研究一些更有效的钻井方法。本文描述了在当前钻井技术基础上激光钻井作为钻井方法的可能性,谈到了激光钻头的设计和操作。这个标新立异的钻头能够减少钻井时间,提高钻井效率。激光技术将会用于现在的钻井中,并且还对激光钻头的优缺点进行了高度概括。     

国内外激光钻井破岩技术研究与发展

激光钻井破岩是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题。它包括5大基础科学问题，即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石快速相变的热力学与传热学、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。详细评述了国内外激光钻井破岩技术的研究水平与进展，指出大功率激光器的小型化、井喷控制和井漏防治、井壁岩石釉化层强度与井眼防坍塌能力、油气藏的发现与储层保护、激光束在井下环境传输性能、每米钻井成本的经济性等问题将是未来的重要研究内容。     

前景广阔的“激光钻井”

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander′sOil&GasConnection)杂志追述了石油钻井中的激光钻井技术起源。1998年2月2 4日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合发起了一个研究计划,即“激光钻井”,这是将美国军方的“星球大战”技术转化到民用工业应用系列项目的一个内容。这项计划预计5年时间,耗资60 0万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。激光钻井有两种激光发生器。一是利用化学的氧化碘激光发生器(COIL) ,这种发生器最初是美国空军用于跟踪和击毁敌方导弹的激光武器。这种激光器所具有的波长与振幅…     

激光破岩方法研究及在石油钻井中的应用展望

激光钻井破岩研究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题,它包括5大基础科学问题,即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石相变的热力学与传热学理论、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。阐述了激光直接破岩的机理,即击碎、熔化和蒸发的作用,并综述了国内外激光破岩试验研究成果,解释了比能、二次作用等专业概念;主要对激光破岩试验中出现的岩石热裂、液体汽化效应进行了分析,得出了影响激光热裂岩石、激光汽化钻井液的因素,从理论上探讨了激光-气体机械联合钻井与激光激励汽化射流辅助钻井方法的可行性,同时指出了发展激光钻井技术的优势及难点,为激光技术在钻井中的应用指出了研究方向。      

激光钻井技术现状与关键技术

随着钻井深度的增加和钻井成本的提高,传统钻井工艺越来越不能满足勘探开发的需要,在此契机之下,激光钻井技术以具有高速度、低成本、高效率、高安全和低伤害等的钻井优势迅速发展起来。介绍了激光特性、激光钻井的原理和技术研究进展,阐述了激光钻井的优势,分析了激光钻井的关键技术,最后提出了激光钻井技术的未来主要发展方向。认为激光钻井技术在破岩机理、清岩机理、激光传输、激光钻机等方面已经取得许多研究成果,但实现商业化应用还存在一系列难题,如钻井用激光钻机、完善的井控系统、激光参数优选、激光钻井经济性评价、复杂地层激光钻井技术等。随着这几年激光钻井技术的迅速发展,专家预计2020年可能投入商业化应用。如果激光钻井得以应用,将给钻完井带来一场深刻的革命。     

前景广阔的激光钻井技术

美国“亚力山大油气通讯”(Alexander's Oil & Gas Connection)杂志介绍了激光钻井技术的起源:1998年2月24日,由美国气体研究院、美国空军、美国海军联合制定了一个研究计划,即“激光钻井”,这是美国军方“星球大战”技术转化到民用工业应用领域的系列项目之一。该计划预计用5a时间,耗资600万美元,研制目的包括激光钻井与完井,其直接研制产品是一台激光钻机。参加项目的除了美国气体研究院之外,还有Colorado矿业学校。美国军方人员称,将这一军事技术转为民用,可以从根本上减少石油钻井成本,并且降低石油开采的     

激光钻井技术研究进展与展望

采用传统旋转钻井技术钻井时钻具磨损严重,需经常更换钻头,钻井周期长,成本高。而激光钻井技术可大大提高钻井速度,缩短钻井周期。综述了国内外激光钻井技术在激光/岩石/流体相互作用原理和岩石快速相变的热力学与传热学2大基础学科中的研究成果。指出了激光钻井技术面临的诸多问题,深入分析了影响激光直接钻井破岩效率的因素。提出将激光钻井技术与机械旋转钻井技术相结合的激光辅助破岩技术,并阐述了激光辅助破岩技术的原理,为激光钻井技术的发展指明了研究方向。     

激光破岩的计算机模拟研究

激光破岩就是利用激光引起的热应力将岩石在熔化前破裂成小碎屑。高强度激光集中在导热率非常低的岩石上，引起岩石局部温度瞬时升高，这就产生了击碎岩石的局部热应力。近来以使用先进的大功率激光器钻井为中心的研究主要集中在两个方面，一是开发适用于油气井钻井的多束激光破岩技术，其破岩效率比常规旋转钻井和火焰喷射钻井要高；二是开发一种用于油气井完井的激光射孔技术。实验室试验表明，激光束不仅能有效地切削岩石，而且较大地增加所钻岩石的渗透率。     

激光技术或许使天然气钻井彻底变革

美国天然气研究院、美国空军以及美国陆军正进行联合研究,以便确定激光技术是否可以用于天然气钻井。一个两年期的基础研究项目将检验应用激光技术进行钻井与完井的可行性、成本、利益及环境影响。对激光应用的进一步了解可能带来几种产品的开发,包括井下激光钻机、常规及挠性油管钻井应用的激光辅助钻头、激光射孔工具以及侧钻与定向激光钻井装置。天然气研究院基础研究部的技术经理ＲｉｃｈａｒｄＰａｒｋｅｒ说,激光技术具有使二十一世纪的天然气钻井发生彻底变革的潜在可能性,用激光钻井实现技术突破,可能产生类似于世纪之交旋转钻…     

激光焊接

利用激光可以进行高精度、低热输入、高速度的热加工。以激光为热源的焊接同样也可以得到低热输入、热变形量极少的效果。激光焊接,焊接形态稳定,比较适合于较细钢管、钢片等薄板的立体焊接,也适合于精密仪器的高速焊接。     

激光颗粒度分析仪的应用

使用激光颗粒度分析仪测量烟囱出口处粉尘颗粒粒度,对保护大气清洁度有着重要意义。激光颗粒度分析仪不仅能够实现在线监测,而且结构简单,维护方便。从激光颗粒度分析仪的工作原理入手,着重介绍其应用特点、结构特点以及日常维护中需要注意的一些问题。     

甲烷激光裂解制乙炔

采用ＴＥＡ－ＣＯ２激光器为光源，对甲烷激光裂解反应进行研究。结果表明，甲烷转化率决定于甲烷被激光照射的脉冲次数和甲烷中的添加剂，而反应器中的靶材料无显著影响。     

激光在线气体分析仪的应用

针对传统流程工业中气体分析技术的一些不足,开发了激光气体分析仪系列产品,并在流程工业中获得应用,表现出明显的技术优势。介绍了可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）气体分析技术的原理,以及为提高检测灵敏度所采用的调制技术和相敏检测技术,与传统在线气体分析技术进行比较,最后以催化裂化、乙烯烧焦、过程微量水、天然气中Hzs等领域的气体检测为例说明了该技术在流程工业中的应用。     

长输油气管道激光焊接技术

在油气管道建设中,尽管熔化极气体保护焊已相当完善,但光纤激光焊接技术以其明显的优势,正逐渐获得越来越广泛的研究和应用.以德国VIETZ公司的VPL系统为重点,详细介绍了光纤激光焊接系统的组成、焊接工艺试验和接头性能,以推动国内管道激光焊接技术的尽快推广应用.     

高能激光对岩性的影响

在钻进中 ,利用激光产生的高温可以提高岩石的孔隙度、渗透率 ,并能降低岩石强度。高温产生微裂缝 ,使胶结物汽化 ,并使黏土脱水。激光相位变化同样影响岩石的渗透率、孔隙度及强度等特性。以上影响取决于激光高温的分布、梯度及矿物特征。     

组合抽油泵缸套的激光淬火

论述了对内径44～83mm、长度300mm组合抽油泵缸套进行激光淬火的情况。检测结果表明，经激光淬火处理后，缸套内表面硬度达到60～66HRC，硬化层深度达到0．4～0．6mm，缸套直径上变形仅为0．03mm左右，远远小于常规热处理的变形量。实践证明，对组合抽油泵缸套采用激光淬火处理能大幅度提高生产效率，降低生产成本。