激光射孔系统以及激光射孔方法技术方案

本发明专利技术提出了一种激光射孔系统，激光器；用于检测所形成的射孔孔眼的底部的位置的传感器；控制器，控制器构造成能控制激光器的工作，并且基于传感器的测量结果来沿光路方向移动激光器，从而使得激光器发出的激光的焦点处于所形成的射孔孔眼的底部，其可有效增加射孔的深度；本发明专利技术提出了一种激光射孔方法，其在激光器第一次出光后，通过调整激光器与所形成的射孔孔眼的底部的距离，使得激光器的焦点处于所形成的射孔孔眼的底部，然后再进行第二次射孔，实现对射孔孔眼的加深；从而有效地增加了射孔的深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光射孔系统及其激光射孔方法，属于石油钻井射孔

技术介绍
油井射孔技术属于一种油井完井技术，具体是指打通套管壁、水泥环层和油气储层从而建立油气储层与井筒之间的流动通道。目前普遍使用的射孔技术包括子弹式射孔技术、聚能射孔技术等，但采用上述射孔技术时存在诸多问题。例如：射孔弹与油气储层岩石撞击、挤压会在炮眼周围产生压实带降低岩石的渗透率，从而导致油井产能降低；同时，撞击过程中产生的岩石碎屑可能堵塞孔喉，导致油井产能降低。而且上述技术涉及到对高能易爆物品的运输和操作，也存在着一定的安全隐患。为此，人们开始探索采用高功率激光器进行井下激光射孔作业，用于避免上述问题。在常规的激光射孔作业中，高功率激光器通常是固定后对岩石表面进行照射，此时高功率激光器射出的激光束的焦点位于岩石表面。当激光束射穿岩石表面并形成一定深度的射孔孔眼后，作用在射孔孔眼底部的激光束已经发散，从而使得射孔底部的激光能量密度降低，进而造成射孔的深度受到一定限制。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光射孔系统，其可有效增加射孔深度。本专利技术的目的在于提供一种激光射孔方法，其可有效增加射孔深度。本专利技术提供的一种激光射孔系统，包括：激光器；用于检测所形成的射孔孔眼的底部的位置的传感器；和控制器，所述控制器构造成能控制所述激光器的工作，并且基于所述传感器r>的测量结果来沿光路方向移动所述激光器，从而使得所述激光器发出的激光的焦点处于所形成的射孔孔眼的底部。可选的，所述传感器构造成能够移动到所述光路中以进行测量和从所述光路中移出。可选的，还包括：设于所述激光器和待射孔物体之间的支架，所述支架包括有供所述光路从中穿过的通孔，以及能够引导所述传感器沿其滑动从而进出于所述光路的位移槽。可选的，所述支架固接于所述激光器的射出端。可选的，所述支架上设置有沿所述位移槽移动的并通过所述控制器控制的第一线性电机，所述第一线性电机通过连接臂与所述传感器连接固定。可选的，所述激光器与通过所述控制器控制的第二线性电机相连。可选的，所述传感器为光纤式位移传感器。可选的，所述激光器为连续式激光器。可选的，所述激光器为脉冲式激光器。本专利技术提供的一种激光射孔方法，包括：步骤20，使激光器第一次出光，并在待射孔物体的表面上形成射孔孔眼；步骤30，调整所述激光器的射出端与所述射孔孔眼的底部之间的距离，使得所述激光器发出的激光的焦点处于所述射孔孔眼的底部处；和步骤40，使所述激光器第二次出光，并在所述射孔孔眼的基础上继续加工所述射孔孔眼。可选的，所述步骤30包括：步骤31：利用传感器来测量所述射孔孔眼的底部的位置；和步骤32：根据所测得的所述射孔孔眼的底部的位置来移动所述激光器，从而调整所述激光器的射出端与所述射孔孔眼的底部之间的距离。可选的，所述步骤31包括：步骤311：使所述传感器移入到激光射孔光路上，并测量所述射孔的底部的位置；和步骤312：使所述传感器从所述激光射孔光路中移开。可选的，还包括在所述步骤20之前的步骤10：调整所述激光器的位置，并且使得所述激光器的射出端与所述待射孔物体的表面形成预设距离。可选的，其特征在于，所述激光器的第一次出光和第二次出光均采用连续出光，并且连续出光时间为1s～10s。可选的，所述激光器的第一次出光和第二次出光均采用间隔出光。与现有技术相比，本专利技术提供的激光射孔系统，其在激光器第一次出光后，利用传感器检测形成的射孔孔眼的底部的位置，然后通过控制器控制激光器移动，调整激光器与形成的射孔孔眼的底部的距离，使得激光器的焦点向射孔孔眼的底部移动，从而使得激光器的焦点再次位于射孔孔眼的底部，然后再进行第二次射孔，实现对射孔孔眼的继续加工；从而有效地增加了射孔的深度。同时，该方法采用多次激光器出光后最终形成一个较深的射孔孔眼，使得高温气化的岩石得以充分的从已形成的射孔孔眼中排出，有效地避免了由于长时间射孔而导致的孔壁坍塌。在进一步的技术方案中，传感器可在光路中移进或移出，可有效地保证传感器的安全性。在进一步的技术方案中，通过设置支架便于传感器的安装和移动，其结构简单，便于安装实施。在进一步的技术方案中，支架固接于激光器的射出端，从而保证支架可与激光器随动，从而有效地避免了支架阻碍激光器的移动。在进一步的技术方案中，通过第一线性电机在位移槽内移动，并通过连接臂将第一线性电机和传感器连接，从而实现传感器移进或移出光路，其结构简单，便于安装实施。在进一步的技术方案中，激光器采用脉冲式激光器，从而使得激光器第一次出光和第二出光均为间隔出光，保证高温气化的岩石得以充分的从射孔孔眼中排出，有效地避免了由于长时间射孔而导致的孔壁坍塌。与现有技术相比，本专利技术提供的激光射孔方法，其在激光器第一次出光后，通过调整激光器与形成的射孔孔眼的底部的距离，使得激光器的焦点向射孔的底部移动，从而使得激光器的焦点再次位于射孔孔眼的底部，然后再进行第二次射孔，实现对射孔孔眼继续加工；从而有效地增加了射孔孔眼的深度。同时，该方法采用多次激光器出光后最终形成一个较深的射孔孔眼，使得高温气化的岩石得以充分的从已形成的射孔孔眼中排出，有效地避免了由于长时间射孔而导致的孔壁坍塌。在进一步的技术方案中，在调整激光器的位置之前，先行测量射孔孔眼的底部的位置，从而为调整激光器移动的距离提供数据，然后再调整激光器与射孔孔眼的底部之间的距离，从而保证对射孔继续加工的质量。在进一步的技术方案中，先将传感器移至激光射孔光路上进行测量，测量后再将传感器移出激光射孔光路，从而有效地保证传感器的测量精度，进而保证对射孔继续加工的质量。在进一步的技术方案中，在激光器第一次出光之前，先行调整激光器与待射孔物体的表面之间的距离至预设距离，使得激光器的焦点处于待射孔物体的表面，从而提高射孔的质量。在进一步的技术方案中，激光器第一次出光和第二出光均采用连续出光，保证形成的射孔的质量。在进一步的技术方案中，激光器第一次出光和第二出光均采用间隔出光，保证高温气化的岩石得以充分的从射孔孔眼中排出，有效地避免了由于长时间射孔而导致的孔壁坍塌。上述技术特征可以以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。附图说明在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光射孔系统，包括：激光器；用于检测所形成的射孔孔眼的底部的位置的传感器；和控制器，所述控制器构造成能控制所述激光器的工作，并且基于所述传感器的测量结果来沿光路方向移动所述激光器，从而使得所述激光器发出的激光的焦点处于所形成的射孔孔眼的底部。

【技术特征摘要】
1.一种激光射孔系统，包括：
激光器；
用于检测所形成的射孔孔眼的底部的位置的传感器；和
控制器，所述控制器构造成能控制所述激光器的工作，并且基于所述传感器
的测量结果来沿光路方向移动所述激光器，从而使得所述激光器发出的激光的焦
点处于所形成的射孔孔眼的底部。
2.根据权利要求1所述的激光射孔系统，其特征在于，所述传感器构造成能
够移动到所述光路中以进行测量和从所述光路中移出。
3.根据权利要求2所述的激光射孔系统，其特征在于，还包括：
设于所述激光器和待射孔物体之间的支架，所述支架包括有供所述光路从中
穿过的通孔，以及能够引导所述传感器沿其滑动从而进出于所述光路的位移槽。
4.根据权利要求3所述的激光射孔系统，其特征在于，所述支架固接于所述
激光器的射出端。
5.根据权利要求3或4所述的激光射孔系统，其特征在于，所述支架上设置
有沿所述位移槽移动的并通过所述控制器控制的第一线性电机，所述第一线性电
机通过连接臂与所述传感器连接固定。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的激光射孔系统，其特征在于，所述激
光器与通过所述控制器控制的第二线性电机相连。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的激光射孔系统，其特征在于，所述传
感器为光纤式位移传感器。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的激光射孔系统，其特征在于，所述激
光器为连续式激光器。
9.根据权利要求1到7中任一项所述的激光射孔系统，其特征在于，所述激
光器为脉冲式激光器。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭汉修，姚志良，何祖清，李斌，王征，沈义，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11