一種激光射孔裝置屬于油氣井下開采技術領域，目的在于解決現有技術存在的射孔分布固定、不能靈活調整，且只能形成圓形孔洞，工作過程機械沖擊較大，對管串及固井傷害大，射孔槍本體重復使用率低的問題。本實用新型專利技術的射孔器包括位于射孔器內部頂端的微型高功率激光器；反射鏡固定在運動調整機構的上端，通過運動調整機構帶動反射鏡周向旋轉運動以及豎直方向運動，并通過位移傳感器和編碼器采集數據，微型高功率激光器出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦，經射孔器下端的出射孔出射，再經反射鏡反射進行射孔作業；電源為井下設備供電，地面控制系統實現整體的控制，地面控制系統通過數據傳輸線與位移傳感器和編碼器連接。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于油氣井下開采
，具體涉及一種激光射孔裝置。
技術介紹
射孔工藝作為完井技術的主要環節，與油氣井產能有著直接關系。目前射孔技術輸送方式主要分為：電纜輸送射孔(WCP)、管柱傳輸射孔(TCP)、撓性管輸送。而射孔器分類為：常規射孔器、超穿深射孔器、大孔徑射孔器(Ф14mm)、高孔密射孔器(20孔/米)、防砂射孔、復合射孔器等多種形式。射孔的最終目的是為產層與井筒之間建立可靠、有效的通道，從而獲得最大的產出效果。射孔是利用機械、化學或者其他能量打開套管、水泥環和底層，溝通油、氣流通道的井下作業成為射孔。最早的完井方式是裸眼或者篩管完井，隨著固井工藝的產生，發展了射孔采油工藝。1920年-固井，1926年-子彈射孔研究，1932年應用子彈式射孔，1946年研究聚能射孔彈。1952年應用聚能射孔至今。1960年水利噴砂射孔(割縫)常規聚能射孔是利用射孔彈爆破轟形成的高速金屬粒子流，形成一個很高溫度和壓力的脈沖載荷(沖擊波)，撞擊靶板(套管、水泥環、巖石)，將把其運動軌跡中的所有物質都擠開，在巖石靶中形成一個孔洞或孔道。巖石顆粒受到破壞而不能回復到初始狀態，產生物理變形或次生裂縫，從而產生典型的射孔損害區巖石組織結構，——孔道周圍有一個射孔壓實區域，該區域內顆粒破碎，大顆粒數量減少，小顆粒數量增多，粒間小碎屑大量增加，顆粒接觸較為致密。現有技術中，射孔槍孔彈技術，爆炸物品管理要求苛刻，射孔彈工作可靠性低，施工過程經常發生未爆現象，射孔分布固定、不能靈活調整，且只能形成圓形孔洞，工作過程機械沖擊較大，對管串及固井有很大傷害，射孔槍本體重復使用率低等一系列問題，并且能有效解決目前射孔參數問題，例如穿深、孔徑，孔徑和穿深互不干擾。
技術實現思路
本技術的目的在于提出一種激光射孔裝置，解決現有技術存在的射孔分布固定、不能靈活調整，且只能形成圓形孔洞，工作過程機械沖擊較大，對管串及固井傷害大，射孔槍本體重復使用率低的問題。為實現上述目的，本技術的一種激光射孔裝置包括地面控制系統、電源、射孔器、積分反射鏡、運動調整機構、位移傳感器和編碼器；所述射孔器包括位于射孔器內部頂端的微型高功率激光器；所述積分反射鏡固定在所述運動調整機構的上端，通過運動調整機構帶動積分反射鏡周向旋轉運動以及豎直方向運動，整體設置在井下，并通過位移傳感器和編碼器采集數據，所述微型高功率激光器出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦，經射孔器下端的出射孔出射，再經積分反射鏡反射進行射孔作業；所述電源通過電纜與所微型高功率激光器、運動調整機構和丟手引爆連接供電，所述地面控制系統通過電纜與所述微型高功率激光器、運動調整機構和丟手引爆連接傳輸信號，所述地面控制系統通過數據傳輸線與位移傳感器和編碼器連接。所述射孔器還包括冷卻回路；所述冷卻回路為設置在激光器兩側的散熱片以及小型冷卻液循環系統構成的水冷循環回路。所述射孔器還包括密封清潔系統；所述密封清潔系統包括密封擋圈，小型風扇。所述運動調整機構包括伸縮桿、運動套管、軸向伺服電機和周向伺服電機；所述伸縮桿同軸設置在所述運動套管內部，并通過軸承連接，所述伸縮桿上端部和所述積分反射鏡固定連接，所述伸縮桿下端通過齒輪傳動機構和所述周向伺服電機連接，所述運動套管外壁設置有豎直方向的齒條，所述運動套管通過齒輪齒條傳動機構和所述軸向伺服電機連接；所述編碼器連接在伸縮桿下端固定的齒輪上，所述位移傳感器連接在運動套管上。所述運動調整機構在豎直方向運動的距離范圍為0-15cm，周向旋轉的角度為360°。所述微型高功率激光器出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦與傳輸具體為：平行聚焦光路包括聚焦鏡和平行光管，激光器發射出激光束，經過聚焦鏡聚焦，聚焦后的激光光束再經平行光管傳輸至積分反射鏡表面。本技術的有益效果為：本技術的一種激光射孔裝置通過控制運動調整機構的不同動作，來控制積分反射鏡的位置變化，從而達到射孔參數的可調，可根據現場需要，通過調節微型高功率激光器的功率，控制穿深指標值，豎直方向0-1.5m范圍內連續可調整，進而圓孔直徑0-25mm連續可調，割縫的縫寬和縫長可調整等等，有效進行射孔控制。當射孔完成后，地面依據施工要求，控制引爆工具串尾部丟手爆破系統，進而使橋塞脫離機構用于井下坐封。目前最常用的為16孔/米，而激光射孔可可根據現場需要,通過機械運動實現孔密、相位、方位的連續調整。激光射孔器采用高性能激光技術、安全性高，激光射孔可靠性高，施工過程易于實現反饋監控，射孔分布可依據施工現場需求、動態調整，可根據科研及生產需要，設計孔洞形狀，并可加工長縫通道，無機械沖擊，工作過程平穩，射孔器本體可長期重復使用的問題。本技術的激光射孔可根據現場需要，通過運動調整機構實現孔密、相位、方位的連續調整。激光射孔器采用高性能激光技術、安全性高，激光射孔可靠性高，施工過程易于實現反饋監控，射孔分布可依據施工現場需求、動態調整，可根據科研及生產需要，設計孔洞形狀，并可加工長縫通道，無機械沖擊，工作過程平穩，射孔器本體可長期重復使用。激光射孔節省時間，節省成本，便于控制，易于操作，提高工作效率，保證射孔質量，更精確，更可靠。附圖說明圖1為本技術的一種激光射孔裝置結構示意圖；圖2為本技術的一種激光射孔裝置中的平行聚焦光路結構圖：圖3為本技術的一種激光射孔裝置中的運動調整機構結構示意圖；其中：1、電纜，2、微型高功率激光器，3、射孔器，4、積分反射鏡，5、運動調整機構，501、伸縮桿，502、運動套管，503、軸向伺服電機，504、周向伺服電機，6、聚焦鏡，7、平行光管，8、編碼器，9、位移傳感器。具體實施方式下面結合附圖對本技術的實施方式作進一步說明。參見附圖1、附圖2和附圖3，本技術的一種激光射孔裝置包括地面控制系統、電源、射孔器3、積分反射鏡4、運動調整機構5、位移傳感器9和編碼器8；所述射孔器3包括位于射孔器3內部頂端的微型高功率激光器2；所述積分反射鏡4固定在所述運動調整機構5的上端，通過運動調整機構5帶動積分反射鏡4周向旋轉運動以及豎直方向運動，整體設置在井下，并通過位移傳感器9和編碼器8采集數據，所述微型高功率激光器2出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦，經射孔器3下端的出射孔出射，再經積分反射鏡4反射進行射孔作業；所述電源通過電纜1與所微型高功率激光器2、運動調整機構5和丟手引爆連接供電，所述地面控制系統通過電纜1與所述微型高功率激光器2、運動調整機構5和丟手引爆連接傳輸信號，所述地面控制系統通過數據傳輸線與位移傳感器9和編碼器8連接。所述射孔器3還包括冷卻回路；所述冷卻回路為設置在激光器兩側的散熱片以及小型冷卻液循環系統構成的水冷循環回路。所述射孔器3還包括密封清潔系統；所述密封清潔系統包括密封擋圈，小型風扇。所述運動調整機構5包括伸縮桿501、運動套管502、軸向伺服電機503和周向伺服電機504；所述伸縮桿501同軸設置在所述運動套管502內部，并通過軸承連接，所述伸縮桿501上端部和所述積分反射鏡4固定連接，所述伸縮桿501下端通過齒輪傳動機構和所述周向伺服電機504連接，所述運動套管502外壁設置有豎直方向的齒條，所述運動套管502通過齒輪齒條傳動機構和所述軸向伺服電機本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種激光射孔裝置，其特征在于，包括地面控制系統、電源、射孔器(3)、積分反射鏡(4)、運動調整機構(5)、位移傳感器(9)和編碼器(8)；所述射孔器(3)包括位于射孔器(3)內部頂端的微型高功率激光器(2)；所述積分反射鏡(4)固定在所述運動調整機構(5)的上端，通過運動調整機構(5)帶動積分反射鏡(4)周向旋轉運動以及豎直方向運動，整體設置在井下，并通過位移傳感器(9)和編碼器(8)采集數據，所述微型高功率激光器(2)出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦，經射孔器(3)下端的出射孔出射，再經積分反射鏡(4)反射進行射孔作業；所述電源通過電纜(1)與所微型高功率激光器(2)、運動調整機構(5)和丟手引爆連接供電，所述地面控制系統通過電纜(1)與所述微型高功率激光器(2)、運動調整機構(5)和丟手引爆連接傳輸信號，所述地面控制系統通過數據傳輸線與位移傳感器(9)和編碼器(8)連接。
【技術特征摘要】
1.一種激光射孔裝置，其特征在于，包括地面控制系統、電源、射孔器(3)、積分反射鏡(4)、運動調整機構(5)、位移傳感器(9)和編碼器(8)；所述射孔器(3)包括位于射孔器(3)內部頂端的微型高功率激光器(2)；所述積分反射鏡(4)固定在所述運動調整機構(5)的上端，通過運動調整機構(5)帶動積分反射鏡(4)周向旋轉運動以及豎直方向運動，整體設置在井下，并通過位移傳感器(9)和編碼器(8)采集數據，所述微型高功率激光器(2)出射的激光經平行聚焦光路進行聚焦，經射孔器(3)下端的出射孔出射，再經積分反射鏡(4)反射進行射孔作業；所述電源通過電纜(1)與所微型高功率激光器(2)、運動調整機構(5)和丟手引爆連接供電，所述地面控制系統通過電纜(1)與所述微型高功率激光器(2)、運動調整機構(5)和丟手引爆連接傳輸信號，所述地面控制系統通過數據傳輸線與位移傳感器(9)和編碼器(8)連接。2.根據權利要求1所述的一種激光射孔裝置，其特征在于，所述射孔器(3)還包括冷卻回路；所述冷卻回路為設置在微型高功率激光器(2)兩側的散熱片以及小型冷卻液循環系統構成的水冷循環回路。3.根據權利要求1或2所述的一種激光射孔裝置，其特征在于，所述射孔器(3)還包括密封清潔系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尚曉峰，劉楷書，劉志偉，郭明，孫勝剛，
申請(專利權)人：吉林市旭峰激光科技有限責任公司，
類型：新型
國別省市：吉林;22
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