[发明专利]激光辅助防喷器及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防喷器，特别涉及一种用于海上勘探和生产诸如石油和天然气等碳氢化合物的海底防喷器。此外，本发明涉及与防喷器的机井控制组件有关联的高功率激光器的实施。由此，特别地，本发明涉及新型的激光辅助海底防喷器及使用这样的设备的方法，以管理并控制海上钻井活动。

如本文中所使用的，除非另有规定，否则术语“防喷器（blowout preventer）”、“BOP”和“BOP堆”应赋予其最广泛的可能性含义，包括：（ⅰ）定位在井眼表面例如海底处或附近的设备，其用于包容或管理与井眼有关联的压力或流量；（ⅱ）用于包容或管理位于井眼中的与海底立管有关联的压力或流量的设备；（ⅲ）具有任何数量和组合的闸、阀或弹性封隔器（elastomeric packers）以控制或管理井眼压力或流量的设备；（ⅳ）海底BOP堆，该堆可以包含例如闸板剪切（ram shears）、杆闸板（pipe rams）、全封闸板（blind rams）和环形防喷器；以及（ⅴ）其它的这样类似组合和组装的流量和压力管理设备，以控制井眼压力、流量或两者，特别是控制或管理应急流量或压力情况。

如本文中所使用的，除非另有规定，否则“海上”和“海上钻井活动”及类似这样的术语以其最广泛的意义来使用，并将包括在任何水体之上或之中的钻井活动，所述水体无论是淡水或咸水，无论是人为或自然发生的，如河流、湖泊、运河、内陆海、大洋、大海、港湾和海湾，诸如墨西哥湾。如本文中所使用的，除非另有规定，否则术语“海上钻井平台（offshore drilling rig）”应赋予其尽可能最广泛的含义，并将包括固定塔、供应船、平台、驳船、自升式钻井平台（jack-ups）、浮式平台、钻井船、动态定位钻井船、半潜式钻井平台和动态定位半潜式钻井平台。如本文中所使用的，除非另有规定，否则术语“海底”应赋予其最广泛的可能性含义，并将包括地球的位于任何水体之下或底部的任何表面，所述水体无论是淡水或咸水，无论是人为或自然发生的。如本文中所使用的，除非另有规定，否则术语“井”和“井眼（borehole）”应赋予其尽可能最广泛的含义，并包括钻孔或以其它方式制成于地球的表面例如海底或海床中的任何孔，并将进一步包括勘探、生产、废弃、重新进入、重新工作和注入的井。如本文中所使用的，术语“立管（riser）”应赋予其最广泛的可能性含义，并包括针对诸如钻井、生产、修井、服务、井服务、干预和完成等活动的目的将位于水体的表面处、之上或上方的包括海上钻井平台、浮式生产储存和卸载（“FPSO”）船只以及浮式天然气储存和卸载（“FGSO”）船只的平台连接到位于海底处、之上或附近的结构的任何管件。

如本文中所使用的，术语“钻杆（drill pipe）”应赋予其最广泛的可能性含义，并包括用于钻井活动的所有形式的杆；指的是单个部分或单件的杆。如本文中所使用的，术语“钻杆的支架”、“钻杆支架”、“杆支架”、“支架（stand）”及相似类型的术语应赋予其最广泛的可能性含义，并包括通常由具有螺纹连接的接头连接如结合在一起的两个、三个或四个部分的钻杆。如本文中所使用的，术语“钻柱（drill string）”、“柱”、“钻杆的柱”、“杆的柱”及相似类型的术语应赋予其最广泛的定义，并将包括针对采用于井眼中的目的而结合在一起的一个或多个支架。由此，钻柱可以包括许多支架和数以百个部分的钻杆。

如本文中所使用的，术语“管件（tubular）”应赋予其最广泛的可能性含义，并包括已经或可以在钻井行业中使用的钻杆、套管、立管、盘管、复合管、真空隔热油管（VIT）、生产油管和在其中具有至少一个通道的任何类似结构。如本文中所使用的，术语“接头（joint）”应赋予其最广泛的可能性含义，并包括用于将管件连接在一起的所有类型的设备、系统、方法、结构和部件，如带螺纹的杆接头和螺栓连接的凸缘。对于钻杆接头，接头部分通常具有比钻杆的其余部分更厚的壁。如本文中所使用的，管件的壁厚为管件内直径和管件外直径之间材料的厚度。

如本文中所使用的，除非另有规定，否则“高功率激光能量”意指具有至少约1kW（千瓦）功率的激光束。如本文中所使用的，除非另有规定，否则“很远的距离”意指至少约500m（米）。如本文中所使用的，术语“功率的大幅损耗”、“相当大的功率损耗”及类似这样的短语意指对选定波长而言大于约3.0dB/km（分贝/公里）的功率损失。如本文中所使用的，术语“相当大的功率传递”意指至少约50％的透过率。

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