[实用新型]一种激光辅助钻井试验装置

说明书

本实用新型涉及一种激光辅助钻井试验装置，属于石油开采技术领域，所述试验装置包括机械钻井机构、激光辅助组件和保护组件，所述机械钻井机构包括驱动组件和动作组件，所述动作组件沿着钻井的轴向设置，其末端连接有钻头，所述动作组件及钻头内部均留有空腔以形成直线式通道，所述钻头与工作面接触的一侧留有正对通道的夹缝，所述激光辅助组件输出的激光束及保护组件输出的压缩空气均依次经通道、夹缝输出至工作面处，本实用新型将激光辅助组件集成于机械钻井机构内部，结构新颖且紧凑，降低安装空间要求，激光束与钻头配合，提高了钻井效率和质量，降低了钻井难度，适合在钻井行业内推广应用。

技术领域

本实用新型属于石油开采技术领域，具体地说涉及一种激光辅助钻井试验装置。

背景技术

在石油勘探和开采中，对于深层油气田的开发需求逐渐增加，对钻井技术的要求也越来越高。自20世纪初旋转钻井取代传统的顿钻钻井，实现石油钻井第一次革新以来，钻井方式一直并无较大变革，仅是通过利用新材料和改进结构设计来提高钻头的性能，以提高钻遇坚硬岩石地层时的钻速，但旋转钻进方式依然是依靠高钻压、高扭矩、高转速来增大机械钻速。

随着激光束-机械钻井技术的提出，通过激光束对岩石冲击损伤和热损伤，对岩石产生预破碎，使岩石的内应力得到一定的释放，降低岩石的强度，改善岩石的可钻性，再利用机械破岩，这就可以大大提高钻井破岩效率。这种方法不需要太大的激光束能量，可以大幅降低激光束能耗，同时又能显著提高破岩效率，降低钻井成本，满足现有的钻井工艺要求。激光束-机械钻井无疑是未来钻井发展的方向，较之常规钻井具有无可比拟的优势，有望给钻井带来一场革命。目前来说，激光束-机械钻井技术利用现有的机械钻井平台增加激光辅助系统来实现，其应用于实际的石油开采钻井还存在较大的技术难度，主要还是在实验室进行模拟实验。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，发明人对机械钻井机构的原有结构进行改进，并将激光辅助组件集成于机械钻井机构内部，提出一种结构紧凑且能实现高效钻井的激光辅助钻井试验装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种激光辅助钻井试验装置，包括：

机械钻井机构，其包括传动连接的驱动组件和动作组件，所述动作组件沿着钻井的轴向设置，其末端连接有钻头，所述动作组件及钻头内部均留有空腔以形成直线式通道，所述钻头与工作面接触的一侧留有正对通道的夹缝；

位于通道内的激光辅助组件，其用于输出激光束并将激光束沿着通道经夹缝传输至工作面处，所述激光束的光轴与通道的中心轴重合；

以及用于输出压缩空气的保护组件，其位于动作组件外侧且与动作组件相连通，压缩空气依次经通道、夹缝输出至工作面处。

进一步，所述动作组件包括均呈筒状结构的转轴和转筒，所述转轴的一端为自由端，其另一端与转筒固连，所述转筒的末端连接钻头，所述转轴的自由端内部设有窗口镜，其侧壁上设有入气口。

进一步，所述激光束的光斑直径为d，所述转轴的内径为d₁，所述转筒的内径为d₂，且d<d₁<d₂。

进一步，所述驱动组件包括电机、主动齿轮和减速箱，所述减速箱内设有从动齿轮，且从动齿轮套设在转轴的外围，所述主动齿轮位于电机的输出端，且其与从动齿轮相啮合。

进一步，所述激光辅助组件包括激光输出头和整形镜组，所述激光输出头位于转轴的自由端外侧，且其正对窗口镜设置，所述整形镜组位于转筒内部。

进一步，所述整形镜组通过压圈与转筒的内壁连接，且整形镜组与压圈之间留有供压缩空气流通的间隙。