[发明专利]用于去除结垢的激光工具

说明书

示例性激光工具包括：激光头，用于输出激光束；以及机械臂，所述机械臂是铰接式的，并连接到所述激光头。所述机械臂包括多个区段，所述多个区段通过柔性接头连接以使所述激光头能够在六个自由度中移动。控制系统被配置成控制所述机械臂以引导所述激光束的输出。

技术领域

本说明书大体上涉及用于从物体(例如金属管)去除结垢的示例性激光工具。

背景技术

结垢包括覆盖金属管和其它物体的无机材料的沉积物。结垢可能由化学反应、压力和温度变化、或管道内的溶液成分的变化引起。结垢的积聚会减少通过管道的流体流动或完全阻塞流体的流动。这可能是有问题的，特别是在管道位于地下且因此不易接近的情况下。

发明内容

示例性激光工具包括：激光头，用于输出激光束；以及机械臂，所述机械臂是铰接式的并连接到所述激光头。所述机械臂包括多个区段，所述多个区段通过柔性接头连接以使所述激光头能够在六个自由度中移动。控制系统被配置成控制所述机械臂以引导所述激光束的输出。所述激光工具可以单独地或组合地包括以下特征中的一者或多者。

所述激光工具可以包括：激光源，用于产生所述激光束；以及光纤，所述激光束通过所述光纤到达所述激光头。所述光纤的至少部分可以在所述机械臂内。所述控制系统可以包括远离所述激光工具安置的计算系统。稳定器可以将所述机械臂的一部分固定在受限空间内的结构上。所述稳定器可以包括：支架，用于容纳所述机械臂；以及支撑臂，所述支撑臂连接到所述支架。所述支撑臂可以可控制以相对于所述机械臂移动。衬垫可以连接到所述支撑臂。所述支撑臂可控制以移动所述衬垫，使得所述衬垫接触所述受限空间的表面以将所述支架保持在所述受限空间内的设定位置。

所述激光工具可以包括细长结构，所述细长结构被配置成安装到所述机械臂。所述细长结构可以被配置成连接到用于将激光工具降低到井眼中的装置。

所述激光工具可以包括一个或多个传感器，用于感测激光工具操作的区域中的环境条件。所述一个或多个传感器可以被配置成向控制系统提供基于所述环境条件的数据。所述控制系统被配置成使用所述数据来影响所述激光工具的操作。所述传感器可以包括用于感测温度的温度传感器和用于感测声音的声学传感器中的一者或多者。所述传感器可以包括声学相机，所述声学相机被配置成基于所述激光工具操作的所述区域中的声音获得数据。

所述激光工具可以包括位于所述激光头内部的一个或多个头部清洗喷嘴。所述头部清洗喷嘴可以被配置成在所述激光头内输出清洗介质。所述激光工具可以包括位于所述激光头外部的一个或多个目标清洗喷嘴。所述目标清洗喷嘴可以被配置成朝向所述激光束的目标输出清洗介质。

所述激光工具可以包括：在所述激光头内的光学组合件，用于在输出之前对所述激光束进行整形；以及真空器，所述真空器连接到所述机械臂。所述真空器可以被配置成从所述激光头吸走材料。所述激光束的光学功率可以在1千瓦(kW)与10kW之间。

在受限空间内从物体去除结垢的示例性方法使用激光工具，所述激光工具具有机械臂以及连接到所述机械臂以输出激光束的激光头。所述物体可以是金属管。所述受限空间可以是所述金属管的内部。所述方法包括将所述激光工具移动到所述受限空间中；以及控制所述机械臂以在所述受限空间内在至少三个自由度中移动，以便引导激光束从所述物体去除所述结垢。所述方法可以单独地或组合地包括以下特征中的一或多个。

控制所述机械臂可以包括控制所述机械臂以在至少四个自由度中移动，在至少五个自由度中移动，或在六个自由度中移动。控制所述机械臂可以包括以螺旋图案或圆形图案移动所述机械臂。引导所述激光束去除所述结垢可以包括将所述激光束指向所述结垢，或将所述激光束指向所述物体的与所述结垢相邻的表面。可以使用真空器从所述激光头吸走从所述物体去除的所述结垢。所述方法可以包括在通过所述激光工具去除所述结垢期间朝向所述结垢输出清洗介质。