[实用新型]一种用于研究激光破岩的室内模拟实验装置

说明书

本实用新型提供一种用于研究激光破岩的室内模拟实验装置，包括储气装置、激光发生器和实验操作台。其中，储气装置包括用于容纳工作气体的气瓶和用于容纳辅助气体的气瓶，用于容纳工作气体的气瓶与激光发生器连接，用于容纳辅助气体的气瓶与实验操作台连接。实验操作台上设有岩石夹持器、轨道、激光头、伸缩装置和动力装置。其中，岩石夹持器布置在轨道上，动力装置能够驱动岩石夹持器沿轨道前后左右移动。伸缩装置与激光头连接，激光发生器产生的激光能够到达激光头，并且动力装置能够驱动伸缩装置上下移动。能够实现在室内模拟激光钻井过程，可以观察到激光发生器在不同功率模式下的激光破岩效果，并且对环境没有污染。

技术领域

本实用新型属于研究激光破岩技术的实验装置技术领域，具体涉及一种用于研究激光破岩的室内模拟实验装置。

背景技术

随着钻井深度的不断加大，传统钻井方式的能量利用率越来越低，平均仅有50％的时间用于钻进，20％的时间用于起下钻柱，剩下30％的时间耗费在下套管和注水泥等其它操作上，大大降低了油气井钻井质量、速度和效益。为了提高钻井效率、降低钻井成本，最主要的方法之一就是发展快速钻井技术。激光钻井相对于机械钻井具有以下优点：更易穿透岩石，大大增加钻进速度；从地表连续钻进至目的层，免去起下钻柱、更换钻头、打捞卡钻管段、注水泥的施工用时，并且钻进过程中，在井壁形成坚固的陶质层，从而免去了下金属套管的时间；不需要钻头、套管等旋转钻井必不可少的构件和器材，从而大大减少了钻井成本；地表到井底通过光缆连接，因此可运用井下电视或其它形式传感器迅速准确地将井底信息传到地面；由于陶瓷井壁的存在，井内流体不能渗入地层污染周围环境或水源；形成的陶质层井壁阻碍了地层流体流入井内，在一定程度上防止了井喷；由于激光是直线传播的，从而能有效地控制井眼轨迹。因此对激光破岩技术的研究也是极其重要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种研究激光破岩的室内模拟实验装置，能够实现在室内模拟激光钻井过程，可以观察到激光发生器在不同功率模式下的激光破岩效果，并且对环境没有污染。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于研究激光破岩的室内模拟实验装置，包括储气装置、激光发生器和实验操作台。其中，储气装置包括用于容纳工作气体的气瓶和用于容纳辅助气体的气瓶，用于容纳工作气体的气瓶与激光发生器连接，用于容纳辅助气体的气瓶与实验操作台连接。实验操作台上设有岩石夹持器、轨道、激光头、伸缩装置和动力装置。其中，岩石夹持器布置在轨道上，动力装置能够驱动岩石夹持器沿轨道前后左右移动。伸缩装置与激光头连接，激光发生器产生的激光能够到达激光头，并且动力装置能够驱动伸缩装置上下移动。

根据本实用新型的用于研究激光破岩的室内模拟试验装置，可以将岩石样品装在岩石夹持器上，岩石夹持器可以在轨道上极其方便地前后左右移动到激光头下方，由激光发生器在高压电源下产生激光转达到激光钻头通过辅助气体的作用进行破岩，能够观察到激光发生器在不同功率模式下产生的激光对破岩效果的影响，，还可以根据辅助气体的不同，研究对激光破岩效果的影响。并且由于是在室内对岩石样品进行研究，对环境没有污染。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。

根据本实用新型的用于研究激光破岩的室内模拟实验装置，在一个优选的实施方式中，激光头上设有探针。用于研究激光破岩的室内模拟实验装置还包括处理单元，处理单元用于计算激光破岩孔眼的位置和深度。用于研究激光破岩的室内模拟实验装置还包括驱动单元，驱动单元用于根据处理单元获得的激光破岩孔眼的位置驱动岩石夹持器沿轨道移动至探针底部，并且驱动单元还驱动探针移动至激光破岩孔眼底部。

由于激光头和探针位置是相对固定的，通过处理单元可以自动识别定位激光破岩位置的坐标，并通过驱动单元移动岩石夹持器至探针的位置，自动对激光破岩的孔眼深度进行测量。