[发明专利]超声波激光钻井装置

说明书

一种超声波激光钻井装置，其特征在于，包括：冷却单元(1)、控制单元(2)、连通管(3)、过滤槽(11)、高功率脉冲激光器阵列(4)、超声波发生器(5)和超声波聚焦阵列(6)，其中，连通管(3)内有电缆、高强度水管及回水管，连通管(3)内的电缆将控制单元(2)分别与在下面的外壳(12)内的高功率脉冲激光器阵列(4)、多个超声波发生器(5)、超声波聚焦阵列(6)和气泵(9)连接，连通管(3)内的高强度水管将冷却单元(1)分别与高功率脉冲激光器阵列(4)、超声波发生器(5)和超声波聚焦阵列(6)的冷却水循环系统相连接；本发明通过高功率脉冲激光装置发出的高脉冲能量，和超声波发生装置通过聚焦阵列，破坏岩石结构，达到破岩钻井，其效果很好。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采及激光器应用领域，特别是涉及超声波激光钻井装置。

背景技术

石油天然气是现今世界的主要应用能源，是现代工业及生活最广泛应用的矿石能源，而石油天然气的开采更成为了其中的关键技术，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，随着地层岩层情况的复杂和钻井深度的增加，钻井成本会随之升高，同时钻井过程中各种地层岩层的结构不一样，当遇到坚硬地层岩层情况是，机械钻井往往不能胜任，同时还带来各种各样的问题。因此，现今急需一种高效的钻井方法，通过相关研究表明，通过超声波和激光通过作用，破岩钻井的效率和质量都远远优于传统破岩钻井工艺，具有广阔的发展和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有钻井装置的不足，提供了一种超声波激光钻井装置，以克服现有钻井装置不能钻通坚硬地层岩层的问题。

一种超声波激光钻井装置，其特征在于，包括：冷却单元1、控制单元2、连通管3、过滤槽11、高功率脉冲激光器阵列4、超声波发生器5和超声波聚焦阵列6，其中，连通管3内有电缆、高强度水管及回水管，连通管3内的电缆将控制单元2分别与在下面的外壳12内的高功率脉冲激光器阵列4、多个超声波发生器5、超声波聚焦阵列6和气泵9连接，连通管3内的高强度水管将冷却单元1分别与高功率脉冲激光器阵列4、超声波发生器5和超声波聚焦阵列6的冷却水循环系统相连接，冷却后的水通过连通管3内的回水管再回到冷却单元1中，连通管3内的高强度水管还与蓄水槽8连接，气泵9管道的下端连接清洁器7，清洁器7的端口在最下面，用于吸收井下的泥砂，蓄水槽8的水与气泵9抽上来的泥砂、水混合后，一起回到过滤槽11，过滤槽11将砂水混合物进行分离、过滤，将过滤后的清洁水注入冷却单元(1)；高功率脉冲激光器阵列4由多个高功率脉冲激光器组成环状阵列，多个超声波发生器5、超声波聚焦阵列6在高功率脉冲激光器阵列4内。

所述的高功率脉冲激光器阵列4的中间安装有成像装置10，成像装置10与控制单元2连接，由控制单元2供电。

所述的连通管3，其特征在于：连通管采用高强度双层套管结构，其中包含高强度、可拼接组合的电缆和水管结构，各结构之间相互独立，用套管包覆。

所述的高功率脉冲激光器阵列4，其特征在于：高功率脉冲激光器4为多台光纤脉冲激光器组成阵列，脉冲频率需为ms级别，能量密度＞300W/cm²。

所述的高功率脉冲激光器阵列4，其特征在于：高功率脉冲激光器阵列4为均匀排布组成阵列，阵列整体形状为圆形，其围绕阵列圆心旋转。

超声波发生器5的输出功率为0～60kW，频率为5～35kHz。

所述的超声波聚焦阵列6，采用超声波聚焦阵列采用电子聚焦方式，空间合束的方式，将多个超声波发生器5的超声波能量聚焦于同一区域。

有益效果：

本发明通过高功率脉冲激光装置发出的高脉冲能量，和超声波发生装置通过聚焦阵列，破坏岩石结构，达到破岩钻井，其效果很好。

附图说明

图1、为超声波激光钻井装置示意图；