当前激光钻井的研究状况

     早在十年前，美国天然气研究所为一项两年期的基础研究项目提供资金60万美元，旨在促进当今所用的天然气井钻井和完井方法有根本的改变。这项研究通过与军方建立的合作研究与开发协定对于将美国国防部的星球大战激光技术应用于钻井和完井的可行性、成本、利益及环境影响进行审查。激光器功率，效率和传输能力方面已经发生巨大进步，通过美国国会的命令正在成为可以由石油工业加以利用的技术。对激光应用的进一步了解有可能导致一些产品的开发：例如井下激光钻机、用于常规钻井和连续油管钻井的激光辅助钻头、激光射孔器以及侧钻和定向激光钻井装置。
    这个项目由天然气研究所负责管理，主承包单位是科罗拉多矿业学院，参加的单位有美国空军、美国陆军、麻省理工学院、雷克伍德工程公司以及菲利普斯石油公司。项目的五个主要研究目标是：
  1．确定从激光技术中可获得的数据量。
  2．评价应用激光技术进行钻井和完井的可能性和局限性。
  3．确定需要解决的激光钻井研究领域。
  4．定量评价激光钻井所能得到的好处，例如提高机械钻速、减少钻井装置日费、降低套管需求以及提高安全性和经济效益等。
  5．进行旨在弄清激光—岩石—流体之间相互作用的实验室研究。
   这项研究对几种激光器进行试验。试验地点分别是新墨西哥州白沙导弹发射场的美国陆军高能激光器系统试验研究所和新墨西哥州柯兰特空军基地美国空军研究实验室。而科罗拉多矿业学院石油工程系实验室进行测定目的层岩样的孔隙度、渗透率、矿物组成、强度、弹性和力学性质，以及孔隙大小分布等。
   这项研究的第一阶段是用中红外高级化学激光器（MIRACL）在新墨西哥州白沙的美国陆军高能激光器系统试验研究所进行的。1998年公布了试验结果，指出在储层岩石中激光器钻井和完井的可能性。激光束以450英尺/hr的速度钻进砂岩—页岩“三明治”夹层，表明机械钻速能够比现今转盘钻井速度提高100倍以上。而且激光处理过的表面光滑，形成一个陶瓷化处壳，有可能不再需要下套管柱。1999年又公布了在美国空军高能激光研究所进行的第二阶段试验结果。研究的这个阶段使用了美国空军在1977年为空对空防御发明的化学氧碘高能激光器（COIL）。位于美国新墨西哥州柯兰特空军基地美国空军研究实验室直属能源管理局的COIL作为一种能跟踪和摧毁导弹的机载激光器作战武器已经是众所周知的了。试验用不同功率和不同持续时间的激光束照射了100块以上包括砂岩、石灰岩、页岩、岩盐、花岗岩和混凝土的岩石试样。结果是鼓舞人心的，激光能穿透所有类型岩石。也用浸透水、盐水、原油和天然气的岩样进行了试验，以更准确模拟井下钻井环境。还讨论了蒸气干扰、气体氛围、围限岩石应力和激光器以连续的和断续的方式运作等的影响。
   1、完钻后在井壁周围形成一玻璃状的凝固体；
   2、无论多深的井激光器始终能以单一直径钻到设计度深；
   3、激光钻井的钻速只取决于井眼尺寸和供给功率的大小；
   4、因光子以直线路径行进，激光器所钻的井眼不会偏斜；
   5、其钻速比转盘钻井高多100倍。