[发明专利]用于控制深水钻探的紧急情况的激光辅助系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于诸如油和天然气的碳氢化合物的海上勘探和生产的系统。由此，并且具体地，本发明涉及利用大功率激光切断机以迅速地帮助管理和控制海洋钻探紧急事件的新颖系统。

如在此使用的，除非另作规定，术语“防喷器”、“BOP”和“BOP堆叠”被赋予它们最宽泛的可能含义，并且包括：（i）定位在钻孔表面、例如海底处或附近的装置，该装置用以容纳或者管理与钻孔关联的压力或者流量；(ii)用于容纳或者管理钻孔中与立管关联的压力或者流量的装置；(iii)具有任意数量的闸板、阀门或者弹性栓塞或其组合用于控制或者管理井眼压力或者流量的装置；(iv)海底BOP堆叠，所述海底防喷器组可包含例如剪断闸板、管子闸板、全封闭防喷器闸板和环形防喷器；和(v)用以控制井眼压力、流量或者两者并且具体地用以控制或者管理紧急的流量或者压力情况的流量和压力管理装置的其它这种类似组合和组件。

如在此使用的，除非另作规定，“海上”和“海洋钻探活动”以及这种类似术语使用它们最宽泛的含义，并且将包括在任何水域上或中进行的钻井活动，所述水域可以是淡水或咸水、是人工的或者天然的，诸如，例如河流、湖泊、运河、内海、大洋、海洋、港湾和海湾，诸如墨西哥湾。如在此使用的，除非另作规定，术语“海上钻探钻机”被赋予其最宽泛的可能含义，并且将包括固定塔、供应船、平台、驳船、自升式平台、浮式平台、钻探船、动态定位的钻探船、半潜水船和动态定位的半潜水船。如在此使用的，除非另作规定，术语“海底”被赋予其最宽泛的可能含义，并且将包括位于任何水域之下或在其底部处的土地的任何表面，所述水域可以是淡水或者咸水、是人工的或者天然的。如在此使用的，除非另作规定，术语“井眼”和“钻孔”被赋予它们的最宽泛的可能含义，并且包括被钻孔或者以别的方式制成在土地表面、例如海底或者海床中的任何孔，并且将进一步包括勘探井、生产井、弃井、重用井、改造井和注入井。如在此使用的，术语“立管”被赋予其最宽泛的可能含义，并且将包括这样的任何管状部，该管状部将位于水域表面上或以上的平台，包括海上钻探钻机、浮式储油卸油(FPSO)船舶、浮式储气卸气（FGSO）船舶，连接到位于海底处、上或附近的结构，用于诸如钻探、生产、修井、维修、油井服务、调停和完井的活动的目的。

如在此使用的，术语“钻杆”被赋予其最宽泛的可能含义，并且包括用于钻井活动的所有形式的管子；并且指代单节或者单件的管子。如在此使用的，术语“钻杆的立根”、“钻杆立根”、“管子的立根”、“立根”和类似类型的术语被赋予它们的最宽泛的可能含义，并且包括典型地通过具有螺纹连接的接头相连的、例如被连接在一起的两节、三节或者四节钻杆。如在此使用的，术语“钻柱”、“管柱”、“钻杆的管柱”、“管子的管柱”和类似类型的术语将被赋予它们的最宽泛的限定，并且将包括连接在一起用于在钻孔中使用的目的的立根。由此，钻柱可包括许多立根和数百节的钻杆。

如在此使用的，术语“管状部”被赋予其最宽泛的可能含义，并且包括钻杆、套管、立管、盘管、复合管、生产油管、真空隔热油管（VIT）和其中具有至少一个在钻探工业使用或能够被使用的通道的任何类似的结构。如在此使用的，术语“接头”被赋予其最宽泛的可能含义，并且包括用以将管状部连结在一起的所有类型的装置、系统、方法、结构和部件，诸如，例如螺纹管接头和栓接凸缘。对于钻杆接头，接合部段典型具有比钻杆的其余部分更薄的壁。如在此使用的，管状部的壁厚是指在管状部的内径和管状部的外径之间的材料的厚度。

如在此使用的，除非另作规定，“大功率激光能”是指具有至少大约1kW（千瓦）的功率的激光束。如在此使用的，除非另作规定，“大距离”是指至少大约500m（米）。如在此使用的，术语“功率的显著损失”、“显著功率损失”和这样的类似短语是指对于选定波长的超过大约3.0dB/km（分贝/千米）的功率损失。如在此使用的，术语“显著功率传输”是指至少大约50%的透射率。

背景技术

深水钻探

海上碳氢化合物开发与生产已经移动到越来越深的水域。当今，5000ft、10000ft和甚至更大深度的钻井活动被预期和进行。例如，RIGZONE，www.rigzone.com已经报导了有330多台钻机设计用于在大于600ft（英尺）的水深的钻探，并且在这些钻机中，有190多台设计用于在大于5000ft的水深的钻探，并且在这些钻机中，有90多台设计用于在10000ft的水深的钻探。当在这些深处、非常深处以及超深处钻探时，钻探设备常遭受在海洋的深度中发现的极恶劣条件，包括海底处的大的压力和低温。