[实用新型]一种激光钻井系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井领域中钻井技术，尤其是一种使用激光进行钻井的系统。

背景技术

旋转钻井技术是目前石油天然气勘探开发中广泛应用的钻井方式，但随着钻井难度越来越大，特别是在地层情况复杂和钻井深度增加之后，钻井成本呈指数上升趋势；另外，钻井过程中经常会遇到较难钻的地层，如在钻遇火成岩等坚硬地层时，机械钻速很低，最高仅能达到1米/小时，导致建井周期加长，无法达到施工计划要求。因此，急需要发展一种新的和更加有效的替代方法。研究表明，激光破岩技术在降低钻井成本、提高钻井速度和安全性等方面都大大优于传统钻井工艺的潜力，具有广阔的发展前景。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有旋转钻井技术的不足，提供一种能够实现降低钻井成本、提高钻井速度的激光钻井系统。

本实用新型的技术方案是：

一种激光钻井系统，包括：地面光缆3和激光器及其控制单元4，地面供电单元5和电缆6，连续管滚筒8和连续管9，连续管注入头10和连续管防喷单元11，井下动力钻具12和激光钻头13，其特征是：所述连续管9为敷缆复合材料连续管，在连续管9内预先敷设有电缆和光缆，其光缆和电缆的两端分别通过光、电滑环接头与地面光缆3、电缆6和井下动力钻具12、激光钻头13连接。

上述方案还包括高压供气单元2和高压气管1，高压气管1的输出端通过旋转接头与连续管9，高压供气单元2所使用的气体介质为氮气、二氧化碳或其他不宜燃烧的气体；所述的井下动力钻具12为气压或液压、电力驱动。

所述的连续管滚筒8设在连续管钻井车7上，连续管9的地上端设在连续管滚筒8的转轴上。

所述的激光器及其控制单元4所使用的激光器为光纤激光器。

所述的激光钻头13与井下动力钻具12的连接为光滑环接头连接，包括钻头本体和设在钻头本体上的数个激光头、激光头保护阀门和气体流道。

本实用新型的工作过程是：地面动力单元启动后，电力经地面电缆、连续管滚筒的光电滑环、敷缆复合材料连续管，传输到井下动力钻具和测量仪器，动力钻具带动激光钻头工作，与此同时，地面的激光器及其控制系统、高压供气单元启动，高能激光束经地面光缆、连续管滚筒的光电滑环、敷缆复合材料连续管内光纤、井下动力钻具和测量仪器、激光钻头光滑环，传输到激光钻头上，在激光钻头上的激光头聚焦，光束最终照射在井底岩石上，完成破岩；此时高压气体经连续管内管、井下动力钻具和测量仪器内腔，从激光钻头射出，用于冷却激光钻头，同时将破碎岩石携带到地面。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的激光钻井系统中，激光破岩效果不受岩石类型限制，相比传统机械破岩方式，激光更容易穿透岩石，从而大大提高钻井速度，缩短建井时间，节约钻井成本。

2、该系统使用敷缆复合材料连续管作为光缆和动力电缆的传输载体，钻井过程中不需要接单根，可以节约大量起下钻时间。

3、该系统中的井下动力钻具和随钻测量仪器的动力来地面电力，动力钻具可以获得常规钻井所无法获得的大功率电力，随钻测量仪器可以实现数据实时传输到地面，地面控制信号可以实时传输到井下执行结构，实现智能钻井。

附图说明

附图1为本实用新型的系统结构示意图。

1-高压气管；2-高压供气单元；3-光缆；4-激光器及其控制单元；5-供电单元；6-电缆；7-连续管钻井车；8-连续管滚筒；9-连续管；10-连续管注入头；11-连续管防喷单元；12-井下动力钻具（及井下随钻测量仪器）；13-激光钻头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：

实施例1

参见附图1，该激光钻井系统主要包括：高压气体管路1、高压供气单元2、地面光缆3、激光器及其控制单元4、地面供电单元5、电缆6、连续管钻井车7、连续管滚筒8、连续管9、连续管注入头10、连续管防喷单元11、井下动力钻具及井下随钻测量仪器12、激光钻头13，其中高压供气单元2和高压气体管路1连接后再与连续管滚筒8连接；激光器及其控制单元4和地面光缆3连接后再与连续管滚筒8连接；地面供电单元5和电缆6连接后再与连续管滚筒8连接；连续管钻井车7和连续管滚筒8连接；连续管滚筒8和连续管9连接、连续管9和连续管注入头10连接、连续管注入头10和连续管防喷单元11连接、连续管防喷单元11和井下动力钻具及井下随钻测量仪器12连接、井下动力钻具及井下随钻测量仪器12和激光钻头13连接。