激光破岩方法研究和在石油钻井中应用展望.pdf

第 38卷第 4期 石 油 钻 探 技 术 VO1．38 NO．4 2Ol0年 7月 PETR()IEUM I)RIlJIJIN( TECHNIQUES Ju1．，20710 ●管理与发展 doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2010．04．031 激光破岩方法研究及在石油钻井中的应用展望 徐依吉 周长李 钱红彬 宋 鹏 (中 国石油大学 (华东)石油工程学院 ，山东 东营 257061) 摘 要 ：激光钻井破岩研 究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题 ，它包括 5大基础科学 问题 ， 即激光 ／岩石 ／流体相互作 用原理 、岩石相 变的热力学与传 热学理论 、强激光 的传 输 变换 与微 型化 原理 、激光破岩 岩 屑运移的多相流动理论 、激光钻井的安全与环境保护科学等。阐述 了激光直接破岩的机理 ，即击碎 、熔化和蒸发 的 作用 ，并综述 了国内外激光破岩试验研 究成果 ，解释 了比能、二次作用等专业概念 ；主要对激光破岩试验 中出现 的 岩石热裂 、液体汽化效应进行 了分析 ，得 出了影 响激光热裂岩石 、激光汽化钻井液的因素，从理论上探讨 了激光一气 体机械联合钻井与激光激励汽化射流辅助钻井方法的可行性 ，同时指 出了发展激光钻井技术的优势及难 点，为激 光技术在钻 井 中的应用指 出了研 究方 向。 关键词 ：激光应 用；破 岩机理 ；汽化 ；气体 钻井 ；空化 ；射流 中图分类号 ：TE21；TE249 文献标识码 ：B 文章编 号 ：1001—0890(2010)04—0129—06 TheStudyofLaserRockBreakingM ethodandItsApplication inW ellDrilling XuYiji ZhouChangli QianHongbin SongPeng (CollegeofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum (EastChina)，Dongying，Shan dong，257061，China) Abstract：Rockbreakingthroughlaserisaprospectivetechniquebothinfieldapplicationandtheoreti— calstudy．Itinvolvesfivemajorfundamentalscientificissues，includinglaser／rOck／fluidinteraction，rock thermodynamicandheattransfer，1asertransformationandm iniaturization，rockcuttingstransportationin multiphaseflow ，laserdrillingsafetyand environmentalprotection．Thepaperdescribedthemechanism of rock breakingthrough laser，including smashing，melting，evaporation．Inaddition，thispaperreviewedthe technicaladvancesinexperimentalresearchofbreakingrockthroughlaser，explainedtheconceptofspecific energy，secondary affect，and analyzed rock heatcracking and liquid vaporization．The factorsimpacting thermalcrackingandfluidvaporizationwereobtained．Thefeasibilityofcombininggasmachineryandlaser smashingandvaporization