一种激光辅助钻井试验装置及其使用方法

1.一种激光辅助钻井试验装置，其特征在于，包括：机械钻井机构，其包括传动连接的驱动组件和动作组件，所述动作组件沿着钻井的轴向设置，其末端连接有钻头，所述动作组件及钻头内部均留有空腔以形成直线式的用于激光束传输及压缩空气流通的通道，所述钻头与工作面接触的一侧留有正对通道的夹缝，所述动作组件包括均呈筒状结构的转轴和转筒，所述转轴的一端为自由端，其另一端与转筒固连，所述转筒的末端连接钻头，所述转轴的自由端内部设有窗口镜，其侧壁上设有入气口；位于通道内的激光辅助组件，其用于输出激光束并将激光束沿着通道经夹缝传输至工作面处，所述激光束的光轴与通道的中心轴重合，所述激光辅助组件包括激光输出头和整形镜组，所述激光输出头位于转轴的自由端外侧，且其正对窗口镜设置，所述整形镜组位于转筒内部，所述整形镜组通过压圈与转筒的内壁连接，且整形镜组与压圈之间留有供压缩空气流通的间隙，所述整形镜组包括用于对激光束进行扩束的第一光学镜和用于对激光束进行聚焦的第二光学镜，所述第一光学镜和第二光学镜表面均镀有激光增透膜；以及用于输出压缩空气的保护组件，其位于动作组件外侧且与动作组件相连通，压缩空气依次经通道、夹缝输出至工作面处，在钻井过程中向工作面冲入压缩空气，既能有效防止钻井过程中产生的粉尘和石渣对动作组件内部光学元件的损坏，又能带走钻井产生的石屑，起到排屑作用，所述保护组件为气体滑环，所述气体滑环设于转轴的外围，且气体滑环与转轴通过入气口连通，所述气体滑环外接压缩空气源。 2.根据权利要求1所述的一种激光辅助钻井试验装置，其特征在于，所述激光束的光斑直径为d，所述转轴的内径为d 1 ，所述转筒的内径为d 2 ，且d<d 1 <d 2 。 3.根据权利要求1所述的一种激光辅助钻井试验装置，其特征在于，所述驱动组件包括电机、主动齿轮和减速箱，所述减速箱内设有从动齿轮，且从动齿轮套设在转轴的外围，所述主动齿轮位于电机的输出端，且其与从动齿轮相啮合。 4.根据权利要求1-3任一所述的一种激光辅助钻井试验装置，其特征在于，所述激光束为准直平行的连续激光或者脉冲激光。 5.一种采用权利要求1-4任一所述的激光辅助钻井试验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：压缩空气从保护组件进入通道，然后从夹缝输出至工作面处；S2：驱动组件带动钻头旋转，位于钻头上的钻齿对工作面处的岩石进行切削；S3：激光辅助组件输出激光束，激光束经夹缝输出并对工作面处的岩石进行预破碎；S4：激光束与钻头相互配合完成激光辅助机械钻井实验。