提出采用激光钻井技术来进行煤层气智能定向钻进的思路，并进行了激光破碎煤岩可行性试验。这是中国地质大学文国军教授团队的最新研究成果，杨玲芝为第一作者。于近期发表于《煤炭科学技术》2016年第11期。
作为煤层气开采最主要的技术手段之一，现有的煤层气定向钻进主要分为2大类。第1大类是在地面先钻垂直井段，通过造斜、增斜，以接近90°井斜进入煤层，然后在煤层中钻水平孔以及分支孔;第2大类是在矿井下煤层巷道内直接钻进水平孔和分支孔。
激光钻井技术的提出始于20世纪70年代，但由于当时激光器本身的发展滞后，限制了激光钻井技术的发展。直到90年代末，随着激光器本身性能的大幅提高，美国才重新开始激光钻井技术的研究，探索将激光技术应用于石油工业的气井钻完井的可行性。
2000年，美国能源部国家能源技术实验室、天然气工艺研究院及其合作单位正式启动了新一轮激光钻井计划，将高能激光油气钻井技术的研究列入美国石油天然气勘探开发重大战略支撑技术的长期发展计划。随后，俄罗斯、日本、加拿大等国也开展了相关的学术研究。中国也有少数科研院所对激光钻井技术进行了研究和探索。
文国军研究团队采用的激光器功率为500 W，激光束为高斯光束，波长1 064 nm，脉冲宽度为1.2 ms，频率为270 Hz。循环气体分别采用压缩氮气和压缩空气，激光器轴向吹气，气体压力为0.5 MPa。
试验岩样采用的无烟煤
试验岩样采用无烟煤，端面平整。岩样同一表面分布的钻孔，钻孔标号1—5代表激光照射时间依次为3、6、9、12、15 s。调整煤岩表面离焦量，以改变激光照射到煤岩表面的平均功率密度。钻孔标号中A1—A5、B1—B5、C1—C5平均功率密度分别为5、15、35 W/mm2。
氮气循环激光破碎煤岩岩样表面
氮气循环激光破碎煤岩岩样表面
无论是采用氮气还是空气循环钻进，都能够在煤层中顺利实行激光钻进。且随着激光平均功率密度增加及激光照射时间的增加，钻井进尺深度也随之增加，同时钻孔直径增大，热影响区域增大。
由于燃烧效应，空气循环激光钻井钻孔直径比氮气循环激光钻井钻孔直径大，空气循环激光钻井比氮气循环激光钻井进尺稍大。在钻孔周边均发现部分未燃烧的煤岩岩屑，这表明空气循环钻井过程中，煤岩尚未完全燃烧便被循环气体带出孔底，符合激光钻井破岩的第1种方式，属于理想的破碎钻井。
研究人员通过理论分析和激光破碎煤岩试验证明了将其应用于煤层气钻井中的可行性及其优势。但由于强功率激光器主要为军用激光器，存在微型化、远距离传输等多方面的问题，致使激光钻井技术还处于试验阶段，还未能实现真正的商业化应用。
该项研究得到了国家自然科学基金面上资助项目、中央高校基本科研业务费专项资金“摇篮计划”以及中国地质大学(武汉)大学生自主创新计划的资金支持。
文章来源：杨玲芝，文国军，王玉丹，等.激光钻井技术在煤层气定向钻进中的应用探讨[J].煤炭科学技术,2016,44(11)：127-131.
