雷射鑽井
1.旋轉鑽井100年來沒有根本性的變化，市場需要有一種更加有效的替代方法
旋轉鑽井這種機械破岩方式於20世紀初取代頓鑽以來，雖然不斷取得進展，但並沒有根本性的變化，而且隨著鑽井難度越來越大，鑽井成本總體上呈上升趨勢。要想大幅度降低鑽井成本，需要開發一種更加有效的替代方法。
2.雷射技術發展很快，套用領域不斷擴大
示意圖早在20世紀60年代和70年代，國外就開展過雷射鑽井研究。但是由於當時的雷射技術水平有限，研究認為：在技術上，用雷射鑽井需要的能量太大，實現不了；在經濟上，雷射鑽井太昂貴，不合算。正是這一結論在此後25年的時間妨礙了雷射技術在石油鑽井領域的研究與套用，儘管這期間雷射技術取得了飛速的發展，特別是冷戰期間美國星球大戰計畫開發的雷射武器，其能量足以擊襲毀飛彈，摧毀地面目標。
美國“亞力山大油氣通訊”（Alexander’sOil&GasConnec-tion）雜誌追述了石油鑽井中的雷射鑽井技術起源。1998年2月24日，由美國氣體研究院、美國空軍、美國海軍聯合發起了一個研究計畫，即“雷射鑽井”，這是利用美國軍方的“星球大戰”技術轉化到民用工業套用系列項目的一個內容。這項計畫預計用5年時間，耗資600萬美元，研製目的包括雷射鑽井與完井，其直接研製產品是一台雷射鑽機。雷射鑽井有2種雷射發生器。
一是利用化學的氧化碘雷射發生器（COIL），這種發生器最初是美國空軍用於跟蹤和擊毀敵方飛彈的雷射武器。這種雷射器所具有的波長與振幅的準確控制性，使得在氣田中鑽探定向井、側鑽井成為可能，其鑽探深度可為5000米；其能量為1.6兆瓦，波長為3.4米。
二是紅外線雷射發生器（MIRACL），這原來是海軍裝備在艦船上，用以將來襲的飛彈或飛機上“穿洞”，以達到將其擊毀的目的，其能量為7千瓦，波長為1.34米。據軍方的研究人員介紹，此方法近來由美國PHILLIPSE公司進行現場試驗，其穿透“像三明治一樣的岩層幾乎就在數秒之間”。與常規鑽井相比，雷射鑽井10小時的鑽井進尺，常規鑽井需要鑽井10天。PHILLIPSE公司使用化學氧化碘雷射發生器，利用光纖輸送能量，在岩石上鑽出1英寸的孔，這或許是真正的小井眼鑽井。與常規鑽井過程相比，雷射鑽井不需要鑽井液、鑽頭、油管和套管，也不產生鑽屑，可以大幅度降低成本。美國軍方人員稱，將這一軍事技術轉為民用，最大的受益是從根本上減少石油鑽井成本，並且降低石油開採的風險。
亮度大 (即功率密度大)是雷射的一大特點，是雷射用來鑽井的最主要的特性。從本質上講，鑽井用雷射器件就是把能量轉換成光子，光子經過聚焦成為強光束，把岩石熔融、粉碎、蒸發.具體說來，就是把雷射束聚焦在一個要鑽入地層的環形區域上，這個環形區域是要鑽的井眼直徑範圍內很小的一部分.雷射束聚焦後形成很高的溫度，使要鑽入的地層材料熔化蒸發，強大的熱衝擊也可以使要鑽入的岩石材料被擊成細粒，由於環形區域內熔化材料的蒸發而產生強大的壓力足以使擊碎的材料被騰升到地面。
為了增強熱衝擊的作用，易於使要鑽的材料成為細粒並噴出井口，還可以向要鑽的部位噴射可膨脹的很強的液體流。液體射流和雷射交替作用在要鑽部位，使雷射束和液體射流都成為脈衝式的。液體射流所用液體的特性要易於使要鑽材料熔化與震碎，有助於井壁的光滑.例如，若要鑽的材料是純淨的乾矽砂，則流體應含有鈉或鈣的化合物以便於岩石熔化，最佳化井壁特性.為了使從己鑽成的井眼中排出的材料離開地面設備，在井頭可裝上轉向器，噴出強液體射流，當從井中噴出震碎的岩石材料時使其改變方向吹離井口。
雷射發生器的工作、雷射脈衝的長短、注入的強射流體、噴出材料的吹除等整個系統的工作特性，如脈衝持續時間、頻率、聚焦區面積和環形的大小，相干光源的工作波長和輸出功率等都由控制器根據被鑽地層的物理特性控制。
雷射的光能可以通過反射、散射、吸收過程傳遞到岩石中。岩石吸收的光能可以使岩石加熱毀壞。在利用雷射破壞岩石過程中，光的反射、散射是導致光能損失的一個主要原因。其它影響雷射光能傳遞到岩石的現象還有黑體輻射和電漿的禁止效應。在岩石溫度較高時，一小部分入射光由於黑體的輻射作用從岩石表面發射出去。高能雷射輻射會在照射的岩石表面上形成雷射離子(氣體離子)，雷射離子對入射雷射輻射能的反射、散射和吸收作用阻礙了光到達岩石表面，導致能量損。
雷射鑽井前景廣闊
從1997年起，美國重新開展了雷射鑽井研究，已經取得了令人鼓舞的成果。1.旋轉鑽井100年來沒有根本性的變化，市場需要有一種更加有效的替代方法
旋轉鑽井這種機械破岩方式於20世紀初取代頓鑽以來，雖然不斷取得進展，但並沒有根本性的變化，而且隨著鑽井難度越來越大，鑽井成本總體上呈上升趨勢。要想大幅度降低鑽井成本，需要開發一種更加有效的替代方法。
2.雷射技術發展很快，套用領域不斷擴大
早在20世紀60年代和70年代，國外就開展過雷射鑽井研究。但是由於當時的雷射技術水平有限，研究認為：在技術上，用雷射鑽井需要的能量太大，實現不了；在經濟上，雷射鑽井太昂貴，不合算。正是這一結論在此後25年的時間妨礙了雷射技術在石油鑽井領域的研究與套用，儘管這期間雷射技術取得了飛速的發展，特別是冷戰期間美國星球大戰計畫開發的雷射武器，其能量足以擊襲毀飛彈，摧毀地面目標。
3.雷射鑽井優勢明顯，前景廣闊
與常規鑽井相比，雷射鑽井具有如下潛在優勢：
a.雷射鑽機重量輕，一輛拖車可運到井場；
b.雷射鑽井的井場很小，也許只有普通井場的十分之一甚至更小；
c.雷射能夠穿透各種類型的岩石，而且速度很快，用常規鑽井方法需要１００天才能鑽成的井，用雷射鑽井也許只需１０天時間；
d.雷射鑽井不需要常規鑽頭和常規鑽柱，鑽成的井眼小，雷射將岩石熔化，在井壁形成一種陶瓷樣的保護層，無需下套管固井，因此鑽井成本很低，也許只有常規旋轉鑽井的十分之一甚至更低；
e.雷射鑽井是一種清潔鑽井，雷射擊碎、熔化和蒸發岩石，鑽井中無鑽屑上返到地面，對環境的影響其微；
f.過程具有導向性。
雷射鑽井經過七年的研究，已經取得了許多研究成果，儘管現在還處於室內實驗階段，還有大量的工作要做，且有美國能源部的支持和世界一流的油氣服務公司的參與。
