[發明專利]將清洗介質與激光束組合的激光工具

在審

• 申請號: 201880096409.4
• 申請日: 2018-10-01
• 公開（公告）號: CN112534116A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 薩米·伊薩·巴塔爾賽
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: E21B43/11
• 分類號: E21B43/11;E21B43/114;E21B7/14;E21B7/15
• 代理公司: 北京市君合律師事務所 11517
• 代理人: 顧云峰;杜小鋒

一種在井眼(28)內操作的激光工具(10)，其被配置成將清洗介質與激光束組合。所述激光工具包括整合器(14)，其被配置成從激光頭接收所述激光束并且將所述激光束與所述清洗介質組合。導管(20)被配置成從所述清洗介質產生層流并且產生包括所述層流和所述激光束的輸出。所述輸出由所述導管(20)導向所述井眼內的目標。所述激光工具的至少一部分(35)被配置成旋轉以使得所述輸出在所述輸出施加到所述目標期間旋轉。

技術領域

本說明書描述被配置成將清洗介質與激光束組合以用于輸出到目標的激光工具的示例。

背景技術

激光工具可用以在井眼內輸出激光束。激光束可用于多個應用，例如在井眼的壁中產生孔。在示例操作中，激光工具降低到井下。激光工具輸出瞄準井眼的壁的激光束。來自激光束的熱量使巖石或其它結構破裂或升華以在井眼中形成孔。

發明內容

一種在井眼內操作的示例激光工具，其被配置成將清洗介質與激光束組合。所述激光工具包括整合器，其被配置成從激光頭接收所述激光束并且將所述激光束與所述清洗介質組合。導管被配置成從所述清洗介質產生層流并且產生包括所述層流和所述激光束的輸出。所述輸出由所述導管導向所述井眼內的目標。所述激光工具的至少一部分被配置成旋轉以使得所述輸出在所述輸出施加到所述目標期間旋轉。所述激光工具可單獨地或組合地包括以下特征中的一者或多者。

所述導管可附接到所述激光頭。所述激光頭可旋轉以使得所述導管旋轉。所述導管的旋轉可在所述目標上產生所述激光束的呈螺旋形狀的沖擊圖案。所述激光工具可被配置成旋轉以通過從點開始并向外螺旋旋轉來產生所述沖擊圖案。所述激光工具可被配置成旋轉以通過從點開始并向內螺旋旋轉來產生所述沖擊圖案。

所述清洗介質可包括氣體或液體。所述清洗介質可包括鹵烴。所述整合器可被配置成產生所述清洗介質的紊流。所述導管可被配置成將所述紊流轉換成所述層流。所述層流可在所述導管內圍繞所述激光束。

所述激光束的光學功率可在0.2千瓦(kW)到100kW的范圍內。舉例來說，所述激光束的所述光學功率可低于1.0kW。

所述激光工具可包括連接器，其用以將所述激光工具連接到盤繞管柱。所述盤繞管柱可用于使所述激光工具移動穿過所述井眼并在地層中產生的孔內移動，所述井眼延伸穿過所述地層。

相機可安置在所述導管上，用以在所述激光工具的操作期間捕捉圖像或視頻。聲傳感器可安置在所述導管上，用以在所述激光工具的操作期間捕捉聲音。

公開了一種用于操作被配置成將清洗介質與激光束組合的激光工具的示例方法。所述方法包括：將所述激光束與紊流中的所述清洗介質組合，以及從所述紊流產生層流。所述激光束包含在所述層流內。使所述激光工具旋轉，同時從所述激光工具朝向井眼內的目標輸出所述激光束和所述層流。所述方法可單獨地或組合地包括以下特征中的一者或多者。

使所述激光束旋轉可包括：首先使所述激光工具旋轉，以及增大所述激光工具的后續旋轉的旋轉直徑直到穿過所述目標的至少一部分形成孔為止。

在所述孔形成之后，可使所述激光工具朝向所述孔移動或移動到所述孔中。在移動之后可使所述激光工具旋轉，以使得來自所述激光工具的所述激光束和所述層流朝向所述孔輸出。在移動之后使所述激光工具旋轉可包括：首先使所述激光工具旋轉，以及減小所述激光工具的后續旋轉的旋轉直徑直到所述孔延伸為止。

在所述孔延伸之后，可使所述激光工具朝向所述孔移動或移動到所述孔中。在使所述激光工具朝向所述孔移動或移動到所述孔中之后，可使所述激光工具旋轉，以使得來自所述激光工具的所述激光束和所述層流朝向所述孔輸出。在使所述激光工具移動到所述孔中之后使所述激光工具旋轉可包括：首先使所述激光工具旋轉，以及增大所述激光工具的后續旋轉的旋轉直徑直到所述孔進一步延伸穿過所述目標為止。