[发明专利]井下大功率激光扫描仪工具及方法

权利要求书

1.一种用于控制地层中的开口的形状的方法，所述方法包括以下步骤：

将来自光缆的激光束发射到定向单元中，其中，所述定向单元包括聚焦透镜和准直透镜；

在所述聚焦透镜中将所述激光束聚焦以产生聚焦激光；

在所述准直透镜中使聚焦射束准直以产生定向射束；

将所述定向射束导向到机动主机上，所述机动主机被包含在紧凑型扫描仪中，所述紧凑型扫描仪进一步包括机动从机，所述机动主机包括主机反射镜和主机马达，所述机动从机包括从机反射镜和从机马达；

操作所述机动主机和所述机动从机以产生受控射束，所述受控射束以移动图案移动；

将所述受控射束引入激光头，所述激光头包括入口透镜、出口透镜、气刀、吹扫喷嘴、抽吸嘴和温度传感器；

使所述受控射束穿过所述入口透镜和所述出口透镜，所述入口透镜和所述出口透镜保护所述紧凑型扫描仪免受碎屑的影响；

利用来自所述气刀的气体清扫所述出口透镜；

利用来自所述吹扫喷嘴的吹扫流体吹扫所述受控射束的路径；

使所述地层升华以产生所述开口，所述开口的形状由所述受控射束的所述移动图案决定；以及

利用所述抽吸嘴抽吸灰尘和蒸气。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

将激光工具延伸到延伸穿过所述地层的井筒中，井下的激光工具包括所述定向单元、所述紧凑型扫描仪和所述激光头；

操作激光单元以产生所述激光束；以及

经由所述光缆将所述激光束从所述激光单元导向到所述激光工具。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动图案是基于所述机动主机的转动与所述机动从机的转动的比率确定的。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在将所述激光工具延伸到所述井筒中的步骤之前，对所述紧凑型扫描仪进行编程以实现所述移动图案的步骤。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在使所述地层升华的步骤之前，穿透包围所述井筒的套管和水泥的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述开口的形状是椭圆形。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光束的功率在500W与2500W之间。

8.一种用于控制地层中的开口的形状的装置，所述装置包括：

定向单元，所述定向单元被构造成操纵激光束的尺寸以产生定向射束，其中，所述定向单元包括聚焦透镜和准直透镜；

紧凑型扫描仪，其被光学地连接至所述定向单元，所述紧凑型扫描仪被构造成引导所述定向射束以产生受控射束，所述紧凑型扫描仪包括机动主机和机动从机，所述受控射束具有移动图案；以及

激光头，其被光学地连接至所述紧凑型扫描仪，所述激光头被构造成保护所述紧凑型扫描仪免受碎屑的影响，所述激光头包括入口透镜、出口透镜、气刀、吹扫喷嘴、抽吸嘴和温度传感器。

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

激光单元，其被构造成产生所述激光束；以及

光缆，其被光学地连接至所述激光单元，所述光缆被构造成将所述激光束从所述激光单元传输至所述定向单元，

其中，所述激光单元位于延伸到地层中的井筒附近，所述光缆延伸穿过所述井筒，所述定向单元、所述紧凑型扫描仪和所述激光单元被定位在所述井筒中。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述聚焦透镜被构造成将所述激光束聚焦以产生聚焦射束，并且进一步地，所述准直透镜被构造成使所述聚焦射束准直以产生所述定向射束。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述机动主机包括主机马达和主机反射镜。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述机动从机包括从机马达和从机反射镜。