[發明專利]一種可深入石油井下巖石內動態激光射孔裝置

無效

• 申請號: 201110034477.8
• 申請日: 2011-02-01
• 公開（公告）號: CN102155196A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 陳浩偉;白晉濤;張云博;陸寶樂;許冠軍;任兆玉
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: E21B43/11
• 分類號: E21B43/11;E21B43/119;E21B17/10;E21B21/16;G02B1/11
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

1.一種可深入石油井下巖石內動態激光射孔裝置，包括地面終端（34）、傳輸系統（3）和激光射孔器（4）；所述地面終端（34）通過傳輸系統（3）和激光射孔器（4）相連接，其特征在于，其中：

所述地面終端（34）包括激光源（1）、電源（29）、高壓氣室（33）和控制終端（2），所述激光源（1）、電源（29）、高壓氣室（33）分別連接控制終端（2）；所述傳輸系統（3）內有光纖（19）和電纜；所述激光射孔器（4）包括射孔器（9），該射孔器（9）下方連接伺服電機（41），伺服電機（41）通過傳輸系統（3）連接控制終端（2），伺服電機（41）控制射孔器（9）在水平方向進行旋轉；

所述射孔器（9）包括射孔方向控制系統、激光頭步進系統和激光頭（8）；

所述激光頭（8）包括外殼（37）、光纖固定器（20）、聚焦透鏡（21）、旋轉外殼（22）、旋轉底座（23）和透明窗口（24），所述光纖固定器（20）、聚焦透鏡（21）、旋轉外殼（22）、旋轉底座（23）位于外殼（37）內，所述旋轉外殼（22）的底面為半球形，旋轉底座（23）有一球形面，該旋轉外殼（22）嵌入與其半球形底面相匹配的旋轉底座（23）的球形面上，旋轉底座（23）內設置與控制終端（2）相連接的第四電機，所述第四電機根據控制終端（2）發送的控制信號驅動旋轉外殼（22），使得旋轉外殼（22）相對于旋轉底座（23）在一定錐角范圍內旋轉，旋轉外殼（22）內底部設置所述光纖固定器（20），所述光纖固定器（20）將傳輸系統（3）中的光纖（19）引入旋轉外殼（22）內并固定光纖（19），所述聚焦透鏡（21）位于旋轉外殼（22）前端，透明窗口（24）位于外殼（37）的前端，由光纖（19）發出的激光束依次通過聚焦透鏡（21）、透明窗口（24）射出激光頭（8）；

所述射孔方向控制系統由固定外殼（6）、活動外殼（7）、伸縮桿（44）和第一電機（43）組成，所述固定外殼（6）為一側壁上設有第一敞口（35）的殼體，在第一敞口（35）處安裝有可相對于固定外殼（6）上下滑動的活動外殼（7），所述活動外殼（7）通過伸縮桿（44）與固定在固定外殼（6）底部的第一電機（43）連接，第一電機（43）通過傳輸系統（3）與控制終端（2）連接；第一電機（43）根據控制終端（2）的控制信號驅動伸縮桿（44），伸縮桿（44）推拉活動外殼（7），使得活動外殼（7）能夠相對于固定外殼（6）上下滑動；

所述激光頭步進系統包括：激光頭位置初始系統、激光頭步進器和傳輸線纜纏繞器；所述激光頭步進器和傳輸線纜纏繞器位于固定外殼（6）內部；

所述激光頭位置初始系統由固定架（32）、活動桿（31）和活動架（30）組成，所述固定架（32）為中空的柱體，活動外殼（7）的中央有第二敞口，所述固定架（32）固定在活動外殼（7）的第二敞口內，所述活動架（30）是內壁為圓柱形的中空的柱體，在活動架（30）的中空柱體前端有空心圓盤（5），所述空心圓盤（5）的外徑大于活動架（30）的中空柱體的外徑，所述活動架（30）的后端安插在固定架（32）內，活動架（30）的外壁貼合固定架（32）的內壁，所述空心圓盤（5）上安裝活動桿（31），活動桿（31）的另一端安裝在固定架（32）的前端，固定架（32）內設置與活動桿（31）相連的第三電機，該第三電機通過傳輸系統（3）連接控制終端（2），第三電機根據控制終端（2）的控制信號驅動活動桿（31），從而帶動活動架（30）相對于固定架（32）前后移動；

所述激光頭步進器由轉輪（12）、傳動帶（13）和第二電機（14）組成，所述第二電機（14）分別連接轉輪（12）、控制終端（2），所述轉輪（12）上套有傳動帶（13）；所述傳輸系統（3）一部分位于固定外殼（6）內并與傳動帶（13）的表面相接觸，該傳輸系統（3）的前端安裝所述激光頭（8），該激光頭（8）位于所述激光頭位置初始系統的活動架（30）內，并能夠從活動架（30）中穿出活動外殼（7）；第二電機（14）根據控制終端（2）的控制信號驅動轉輪（12）轉動，轉輪（12）帶動傳動帶摩擦傳輸系統（3），使傳輸系統（3）前后運動，從而帶動激光頭（8）前進或后退；

在激光頭（8）的外壁上和傳輸系統（3）靠近激光頭（8）一端的外壁上均勻分布有多個支撐片（26），每個支撐片（26）連接控制終端（2），根據控制終端（2）發送的控制信號張開或收縮；

所述傳輸線纜纏繞器包括纏繞棒（10）、纏繞棒旋轉控制架（11），所述纏繞棒（10）與纏繞棒旋轉控制架（11）連接，該纏繞棒旋轉控制架（11）設置在固定外殼（6）的底部，在固定外殼（6）內，所述傳輸系統（3）未與傳動帶（13）接觸的部分纏繞在纏繞棒（10）上；纏繞棒旋轉控制架（11）內安裝有與控制終端（2）連接的第五電機，第五電機根據控制終端（2）發送的控制信號控制纏繞棒（10）軸向轉動，纏繞棒（10）通過軸向轉動收放傳輸系統（3），其收放速度與激光頭步進器控制激光頭（8）運動的速度相一致。