激光辅助破岩可钻性评价-论文.pdf

《激光辅助破岩可钻性评价-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年9月第36卷第9期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Sep．2014Voi．36No．9激光辅助破岩可钻性评价韩彬，李美艳，李璐，王勇(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东青岛266580)[摘要]激光辅助破岩是一种新的破岩方法。采用高能量激光束照射岩石表面，研究岩石对激光束的敏感性，并对激光辅助破岩的可钻性进行评价。结果表明，给定工艺参数下，砂岩激光钻孔处理后表面分为灰色瓷釉层、白色热影响区和褐色热影响区三个区域。与砂岩相比，花岗岩经激光照射后表面生成具有一定尺寸的透明玻璃泡，玻璃泡周围形成

2、大面积起裂区，且相同工艺参数下钻孔深度明显降低。激光照射花岗岩后可钻性级数较未处理岩石明显降低，表面具有明显的磨损和滑擦痕迹，孔周围有裂纹及破碎现象，原始玻璃釉层出现明显的碎裂。激光照射砂岩后可钻性级数变化不大，表面出现磨损和滑擦痕迹，孔周围未见塑性变形。[关键词]激光；岩石破碎；宏观形貌；可钻性[中图分类号]TE249[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)o9—0094—04目前在地质钻探和石油钻井中，大多数情况下都采用机械方法破碎岩石，即在轴压和扭矩(剪切力)作用下破碎岩石，该方法碎岩效率不高，钻头寿命较短，因此迫切需要研发新的钻进方法l1]。激光束

3、具有相干性好、指向性好(近于平行光)、单色性好、亮度高和聚光性能好等优点，光束密度可达10W／ram，受如此高密度的光束照射时，岩石可在极短时间(1#s或lms)内，在很小范围内出现急速升温和急速凝固的过程，使岩石受热后产生微裂隙并扩张、相变而引起颗粒分离，气体与水在空穴中扩张并最终导致岩石破碎[3~。】。依靠激光辅助破碎岩石，能够为后续的机械破岩创造有利条件。岩石可钻性作为衡量破碎岩石难易程度的一个综合指标，是工程钻探中选择钻进方法、钻头结构类型、钻进工艺参数，衡量钻井速度的主要依据]。笔者采用高能量激光束照射岩石表面，然后采用PDC钻头进行机械钻进，研究岩石对激光照射的

4、敏感性以及激光辅助破岩对机械钻井的影响，对提高深层岩石的钻井速度提供理论支持。1试验材料及方法1．1可钻性级数的概念采用可钻性测定仪，用直径31．75mm的微钻头在岩心上钻孔，记录钻深3mm的钻孔时间，换算成以2为底的对数来表示可钻性，所得值称可钻性级数。随着岩石可钻性级数增大，岩石可钻性降低。可钻性级数的计算公式可表示为[】]：Kd—log2t(1)式中：K为可钻性级数；t为时间，S。1．2试验材料及方法试验材料为120ram×120mm×80mm的砂岩和花岗岩，采用DL—HL—T5000型CO激光加工成套设备照射岩石表面，激光功率P一900W，作用时间t一4s，离焦量L

5、一103mm。处理后采用kzx-1型多功能岩石可钻性测定仪对经过激光处理的岩石进行可钻性试验，评价激光处理对岩石可钻性的影响。[收稿日期]2013—12—13[基金项目]国家自然科学基金项目(51179202)；中国石油科技创新基金项目(2013D-5006—0309)；国家863”计划项目(2012AA09A203)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(13CX02073A)。[作者简介]韩彬(1973一)，男，1996年大学毕业，博士，副教授，现主要从事石油钻采装备激光加工处理方面的研究。