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最近大功率工業(yè)激光器開發(fā)的進展,使光纖激光器能夠在商業(yè)應用上替代固態(tài)和二氧化碳激光器。近兩年來,商業(yè)光纖激光器的功率從幾瓦提高到幾千瓦。現(xiàn)在已能夠通過光纖向井下提供所需要的功率,并且迅速成為在建井和完井作業(yè)中首選的技術設備。與常規(guī)工業(yè)上應用的激光器相比,效率高出一個數(shù)量級,光束質量更高,機動性更強,在使用壽命期間基本上不用維修。將其替代常規(guī)的射孔彈,能夠降低或消除射孔損害并顯著提高產(chǎn)量和總體經(jīng)濟回報。 從1997年起,美國天然氣技術研究所(GTI)及其合作者探索高功率激光能量用于建井和完井。2003年開始,GTI應用5.34kW的高功率激光器進行井下射孔應用研究,對1立方英尺的貝雷砂巖進行改善巖石特性和巖石切除效率的研究。試驗表明,對于提高射孔孔道附近的滲透率,不需要采用兆瓦級別的軍用激光器。高功率光纖激光器代表了近來技術上的突破,據(jù)此可建立耐用的非炸藥的井下射孔系統(tǒng)。5.34 kW Ytterbium高功率激光器最主要的特點是能量轉換率達到20%左右,連續(xù)運轉無故障時間超過50000hr。與其它高功率工業(yè)激光器相比,在相同輸出功率的條件下,輸入功率減少87.5%。 隨著技術先進的激光系統(tǒng)的出現(xiàn)以及能夠對光束進行更好的控制,表明激光器能夠破碎任何巖石。與破碎巖石的機械方法相比,按照必需的能量來衡量,這是破碎巖石最有效的方法。研究發(fā)現(xiàn),傳遞到巖石的熱量能夠產(chǎn)生增產(chǎn)效應,增強流體流動特性。在貝雷砂巖的應用中,在巖石的射孔孔眼及鄰近地帶,孔隙度增加50%~150%,滲透率提高22%,并減弱巖石的強度 GTI 5.34 kW高功率光纖激光器在1立方英尺貝雷砂巖的應用情況,成功地證明了工業(yè)激光器技術的新突破。高功率光纖激光器能滿足工業(yè)上關于在現(xiàn)場部署任何類型系統(tǒng)的多種要求,包括:總體尺寸,現(xiàn)場應用的堅固性和可移動性,提供給巖石必需的能量,實時可控性和穿透各種物質的能力。實例證明,與以前的試驗相比,所需單位能量最小,穿透的孔眼最深。通過有效切除巖屑避免能量損失。
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