一種雙眼瞼式井下用激光頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙眼瞼式井下用激光頭，采用仿生學設計，構造模擬鱷魚的眼睛，比常規(guī)的激光頭多了內外眼瞼和清理系統(tǒng)。在激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼6；其中內眼瞼6密閉包裹激光頭7的內層，并為透明或局部透明結構，外眼瞼5包裹在內眼瞼6外部；內眼瞼6、外眼瞼5之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口2和出口9與外接高壓氣源連通；外眼瞼5為開閉結構，并與控制器連接配合。這種激光頭解決了普通激光頭不能用于液體環(huán)境的問題，可用在鉆井井下液體環(huán)境下。一般安裝在激光輔助破巖鉆頭上，輔助鉆頭破巖，延長鉆頭壽命，提高機械鉆速。
【專利說明】一種雙眼瞼式井下用激光頭
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井鉆頭配套器件領域，尤其是一種雙眼瞼式井下用激光頭。
【背景技術】
[0002]自20世紀初旋轉鉆井取代傳統(tǒng)的頓鉆鉆井，實現石油鉆井第一次革新以來，鉆井方式一直并無較大變革，僅是通過利用新材料和改進設計來提高鉆頭的性能，以提高鉆遇堅硬巖石地層時的鉆速。但旋轉鉆進方式依然是依靠高鉆壓、高扭矩、高轉速來提高機械鉆速。激光鉆井的破巖機理是利用高能激光破碎、熔化和蒸發(fā)巖石。激光鉆井較之常規(guī)鉆井具有無可比擬的優(yōu)勢，有望給鉆井帶來一場革命。將激光使用于井下，進行激光鉆井或輔助破巖，均需克服鉆井泥漿環(huán)境帶來的一系列問題。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型的目的為了克服常規(guī)激光頭在沒有任何保護的情況不能在液體環(huán)境下使用的問題，提供一種適用于鉆井液體環(huán)境中的激光輔助破巖鉆頭上的雙眼瞼式井下用激光頭。
[0004]本實用新型采用了以下兩種方式的技術方案:
[0005]一種雙眼瞼式井下用激光頭，在激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼6 ;其中內眼瞼6密閉包裹激光頭7的內層，并為透明或局部透明結構，外眼瞼5包裹在內眼瞼6外部；內眼瞼6、外眼瞼5之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口 2和出口 9與外接高壓氣源連通；外眼瞼5為開閉結構，并與控制器連接配合。
[0006]其中，外眼瞼5的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或者是電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構中的一種。
[0007]所述的控制器包括外眼瞼5開閉、進口 2和出口 9開閉以及激光發(fā)生器I發(fā)射激光的時間、頻率和強度的控制。
[0008]另一種雙眼瞼式井下用激光頭，在激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼6 ;其中內眼瞼6包裹激光頭7的內層，外眼瞼5包裹在內眼瞼6外部；內眼瞼6、外眼瞼5之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口 2和出口 9與外接高壓氣源連通；內眼瞼6和外眼瞼5均為開閉結構，并與控制器連接配合。
[0009]內眼瞼6和外眼瞼5的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或為電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構。
[0010]所述的控制器包括內眼瞼6和外眼瞼5開閉、進口 2和出口 9開閉以及激光發(fā)生器I發(fā)射激光的時間、頻率和強度的控制。
[0011]本實用新型的有益效果是:與常規(guī)的激光頭相比，增加了內外雙眼瞼與高壓氣源保護和清理系統(tǒng)，可在液體環(huán)境中使用。雙層眼瞼的設計既能在閉合時有效的保護激光頭頭，又能在打開時使激光正常通過，照射巖層，輔助破巖。內外眼瞼由控制系統(tǒng)控制可配合激光脈沖發(fā)射有規(guī)律的開合，在閉合時內外眼瞼之間形成密閉空間，清理程序的高壓氣源打開，清理系統(tǒng)能及時清理激光頭鏡頭上附著的污物；在內外眼瞼打開時，激光頭工作，清理系統(tǒng)發(fā)出的氣體能在激光頭周圍形成氣體團將激光頭圈住，使得激光頭工作時依然是在氣體環(huán)境中而不受周圍液體環(huán)境的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1雙眼瞼式井下用激光頭剖面示意圖；
[0013]圖中標記:1_激光發(fā)生器；2-進口 ；3_光路通道；4_清理系統(tǒng)；5_外眼瞼；6-內眼瞼-J-激光頭；8_控制器；9-出口。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0015]實施例1
[0016]一種雙眼瞼式井下用激光頭，在激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼6 ;其中內眼瞼6密閉包裹激光頭7的內層，并為透明或局部透明結構，外眼瞼5包裹在內眼瞼6外部；內眼瞼6、外眼瞼5之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口 2和出口 9與外接高壓氣源連通；外眼瞼5為開閉結構，并與控制器連接配合。
[0017]其中，外眼瞼5的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或者是電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構中的一種。
[0018]所述的控制器包括外眼瞼5開閉、進口 2和出口 9開閉以及激光發(fā)生器I發(fā)射激光的時間、頻率和強度的控制。
[0019]實施例2
[0020]另一種雙眼瞼式井下用激光頭，在激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼6 ;其中內眼瞼6包裹激光頭7的內層，外眼瞼5包裹在內眼瞼6外部；內眼瞼6、外眼瞼5之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口 2和出口 9與外接高壓氣源連通；內眼瞼6和外眼瞼5均為開閉結構，并與控制器連接配合。
[0021]內眼瞼6和外眼瞼5的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或為電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構。
[0022]所述的控制器包括內眼瞼6和外眼瞼5開閉、進口 2和出口 9開閉以及激光發(fā)生器I發(fā)射激光的時間、頻率和強度的控制。
[0023]上述兩個實施例中所述的電磁閥片式開閉結構，如直通式電磁閥；電動快門式開閉結構，如微型電機控制的雙片對合結構；電子快門式開閉結構，就如照相機的電子快門結構。所述的控制器可以采用現行的單片機替代。
[0024]實施例3，一種雙眼瞼式井下用激光頭具體應用實施例
[0025]對照圖1，主要由激光發(fā)生器(也稱激光發(fā)生器)1、進口 2、光路通道3、清理系統(tǒng)4、外眼瞼5、內眼瞼6、激光頭7、控制器(也稱控制器)8和出口 9組成，激光發(fā)生器I發(fā)出的激光經由光路通道3傳遞到激光頭7 ;激光頭7外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼5和內眼瞼
6。清理系統(tǒng)4處于由外眼瞼5與內眼瞼6構成的密閉空間內，安裝有進口 2和出口 9?？刂破?控制外眼瞼5和內眼瞼6的開合、清理系統(tǒng)4清理程序的開閉以及激光發(fā)射的時間、頻率和強度。[0026]工作時，雙眼瞼式井下用激光頭內眼瞼6始終處于關閉的狀態(tài)，用來保護激光頭7的透鏡，它可以讓激光發(fā)生器I發(fā)出的激光全部透過，照射巖層，輔助破巖。使用脈沖激光發(fā)生器進行輔助破巖時，在控制器8的控制下，外眼瞼5打開，激光發(fā)生器I發(fā)出激光，同時氣體自進口 2進入清理系統(tǒng)4，將鉆井液吹散，在激光頭周圍空間形成一個360°全包圍的空氣包，在激光頭和巖層之間形成一個氣體環(huán)境，使得激光頭不受液體的影響，依然是在氣體環(huán)境下工作。激光發(fā)生器關閉時，控制器8控制激光發(fā)生器I停止發(fā)射激光，外眼瞼5迅速閉合，與內眼瞼6之間形成一個密閉空間，清理系統(tǒng)4開始工作，進口 2與出口 9通過高壓氣體，將附著在內眼瞼6上的污物自出口 9排出，同時為內眼瞼6降溫。由于激光脈沖的間隔時間有的非常短，并不一定每個激光發(fā)射間歇，外眼瞼5都會閉合，但是，外眼瞼5閉合的時候一定是在激光發(fā)射間歇時。
[0027]通過上述實施例進一步說明，本實用新型采用仿生學設計，模擬鱷魚的眼睛，激光頭外面設計成內外雙眼瞼式。內外眼瞼之間是一個密閉的空間，安裝有清理系統(tǒng)。工作時，外眼瞼單獨打開或者是與內眼瞼一起打開，使激光發(fā)生器發(fā)出的激光通過光路通道傳輸到激光頭照射巖層，切割、熔融或是汽化巖石。
【權利要求】
1.一種雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:在激光頭(7)外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼(5)和內眼瞼(6);其中內眼瞼(6)密閉包裹激光頭(7)的內層，并為透明或局部透明結構，外眼瞼(5 )包裹在內眼瞼(6 )外部；內眼瞼(6 )、外眼瞼(5 )之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口(2)和出口(9)與外接高壓氣源連通；外眼瞼(5)為開閉結構，并與控制器連接配合。
2.根據權利要求1所述的雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:外眼瞼(5)的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或為電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構。
3.根據權利要求1或2所述的雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:所述控制器對外眼瞼(5)開閉、進口(2)和出口(9)開閉以及激光發(fā)生器(I)發(fā)射激光的時間、頻率和強度進行控制。
4.一種雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:在激光頭(7)外安裝有雙層眼瞼，分別為外眼瞼(5)和內眼瞼(6);其中內眼瞼(6)包裹激光頭(7)的內層，外眼瞼(5)包裹在內眼瞼(6)外部；內眼瞼(6)、外眼瞼(5)之間構成密閉空間，該密閉空間通過進口(2)和出口(9)與外接高壓氣源連通；內眼瞼(6)和外眼瞼(5)均為開閉結構，并與控制器連接配合。
5.根據權利要求4所述的雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:內眼瞼(6)和外眼瞼(5)的開閉結構為電磁閥片式開閉結構，或為電動快門式開閉結構、電子快門式開閉結構。
6.根據權利要求4或5所述的雙眼瞼式井下用激光頭，其特征在于:所述的控制器對內眼瞼(6)和外眼瞼(5)開閉、進口(2)和出口(9)開閉以及激光發(fā)生器(I)發(fā)射激光的時間、頻率和強度進行控制。
【文檔編號】E21B10/00GK203614038SQ201320663347
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月27日 優(yōu)先權日:2013年10月27日
【發(fā)明者】周燕, 謝慧, 羅熙, 陳志禮 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院