沙特阿美公司高新研究中心（EXPEC ARC）的高強度激光實驗室（High-Power Laser Lab）最近研發(fā)了一種集射孔、無水壓裂啟動和遠程控制等模塊于一體的激光射孔壓裂技術(shù)體系

1. 技術(shù)基本原理
激光射孔技術(shù)利用光學效應(yīng)發(fā)射極細、密度極高的高斯光束，有控制地、精準地、高效地在堅硬致密儲層上射孔和造縫。一般地，激光源由連續(xù)油管送入地下，并通過光學組件轉(zhuǎn)化為可用光束。相較于傳統(tǒng)射孔方式（圖2），激光射孔技術(shù)將電能轉(zhuǎn)換為熱能，可以更加高效和清潔的在巖石上射孔造縫，尤其在致密儲層中更具優(yōu)勢。另外，多光束輸出的設(shè)計可以在同一套管界面上造成多個射孔，有利于形成裂縫網(wǎng)絡(luò)。目前，該技術(shù)已經(jīng)在實驗室中取得了很好的效果，計劃在不久的未來應(yīng)用和部署到沙特阿美的項目區(qū)塊中。

2.組件功能和工藝流程
（1）光學組件：主要負責產(chǎn)生大功率光束。在光學組件中，輸入的高斯光束（直徑為30mm；波長1064nm；功率為10kW）經(jīng)過光學組件的凸透鏡后聚焦在某一點產(chǎn)生聚合，在調(diào)整好焦距后輸出大功率光束。

（2）旋轉(zhuǎn)組件：主要負責光束定型。當光束從光學組件中輸出后，來到負責光束最終形態(tài)（尺寸和形狀）的旋轉(zhuǎn)組件中，這個組件可以控制和調(diào)整光束作用到巖層的精確位置。

（3）射孔、扶正和清洗組件：主要負責定位、冷卻、潤滑和清理等。在射孔和扶正組件中，固定形態(tài)的光束可以被轉(zhuǎn)向和分裂成多股光束。另外，清洗組件的功能包括潤滑冷卻、激光通道清理等。

3.實驗室測試效果
沙特阿美研究人員進行了多種巖石類型的激光射孔測試，如圖4（a）所示。測試結(jié)果表明，在測試的8大類、16個樣本中，頁巖儲層樣本普遍對激光的反射率很低，這意味著這類巖石可以吸收更多的電磁輻射從而獲得更好的射孔效果。另外，發(fā)現(xiàn)有兩種不同的電磁輻射吸收方法，分別為線性吸收和非線性吸收。這種不同吸收方式主要由儲層的非均質(zhì)性、有機質(zhì)含量（TOC）、晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)和成分等因素決定高強度激光射孔技術(shù)是一項前沿技術(shù)，如表1所示，它可以有效地改造致密儲層和頁巖儲層的孔隙度（測試中最高增效171%）和滲透率（測試中最高增效700%），從而極大地增加油氣田產(chǎn)量。目前，這項技術(shù)在實驗室階段已經(jīng)獲得了可喜成果，未來將會在現(xiàn)場中應(yīng)用。