激光辅助立管分离和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种高功率激光-立管防喷器装置和用于与海底立管一起使用的激光模块。所述激光模块和激光-立管装置使用高功率激光能量以快速地切割立管，所述立管允许海上钻机快速地并以受控的方式从防喷器分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于碳氢化合物的海上勘探和生产的立管，所述碳氢化合物诸如石油和天然气。由此，并且具体地，本专利技术涉及新型激光模块，其用于同立管一起使用以从海上钻机、海底防喷器中任一个或两者快速地分离所述立管。
技术介绍
如本文所用，除非另有说明，术语“防喷器”、“Β0Ρ”和“Β0Ρ组”被给予它们尽可能广泛的含义，并且包括:(i)定位在或靠近例如海底的钻孔表面的设备，其用于控制或管理与钻孔关联的压强或流动；(ii)用于控制或管理在与海底立管关联的钻孔中的压强或流动的设备；(iii)具有任意数量和组合的门、阀门或弹性封隔器的设备，其用于控制或管理钻孔压强或流动；(iv)海底BOP组，这个组可以包含，例如，闸板剪、管道闸板、全封闸板和环形防喷器；和，(V)其它这样类似的流动和压强管理设备的组合和装置以控制钻孔压强、流动或两者，并且特别是，控制或管理紧急流动或压强的情况。如本文所用，除非另有说明，“海上”和“海上钻探活动”和类似这样的术语在它们最广泛的意义上使用并且能够包括在任意水体上或在其中的钻探活动，所述水体无论是淡水或咸水，无论是人造的或自然产生的，诸如例如河流、湖泊、运河、内陆海、大洋、海洋、港湾和海湾(bays and gulfs)，诸如墨西哥湾。如本文所用，除非另有说明，术语“海上钻机”被给予它尽可能广泛的含义并且能够包括固定塔、补给船(tenders)、平台、驳船、自升式平台(jack-ups)、浮式平台、钻探船、动态定位钻探船、半潜式平台和动态定位半潜式平台。如本文所用，除非另有说明，术语“海底”被给予它尽可能广泛的含义并且能够包括在任何水体之下或在其底部的任何地球表面，所述水体无论淡水或咸水，无论人造的或自然产生的。如本文所用，除非另有说明，术语“井”和“钻孔”被给予它们尽可能广泛的含义并且能够包括以钻孔或其他方式进入例如海底或海床的地球表面的任何孔，并且能够进一步包括勘探、生产、废弃、再进入、再加工和注入井。如本文所用，术语“立管”被给予它尽可能广泛的含义，并且能够包括连接在水体表面、在其上或在其上方的平台到在海底、在其上或与其邻近的结构以施行诸如钻探、生产、维修、服务、井服务、干预和完成的活动的任何管材，所述平台包括海上钻机、浮动产品储存和卸载(FPSO)船和浮动气体储存和卸载(FGSO)船。如本文所用，术语“钻杆”被给予它尽可能广泛的含义并且能够包括用于钻探活动的任何形式的管子，并且指管子的单个段或块。如本文所用，术语“钻杆的立根”、“钻杆立根”、“管立根”、“立根”和相似类型的术语被给予它尽可能广泛的含义并且包括两个、三个或四个已经连接，例如接合在一起的，钻杆节，所述连接通常通过具有螺纹连接的接头。如本文所用，术语“钻柱”、“柱”、“钻杆柱”、“管道柱”和相似类型的术语被给予它尽可能广泛的含义并且能够包括立根或连接在一起以使用于钻孔的多个立根。由此，钻柱可以包括多个立根和数百个钻杆节。如本文所用，术语“管材”被给予它尽可能广泛的含义并且能够包括钻杆、套管、立管、盘管、复合管、生产管、真空绝缘管(VIT)和用在或能够用在钻探工业的其中具有至少一个通道的任何类似结构。如本文所用，术语“接头”被给予它尽可能广泛的含义并且包括用于连接管材到一起的任何类型的装置、系统、方法、结构和部件，诸如例如，螺纹管接头和螺栓凸缘。对于钻杆接头，接头部分通常具有比钻杆的其他部分更厚的壁。如本文所用，管材壁的厚度是管材内径和管材外径之间的材料的厚度。如本文所用，除非另有说明，“高功率激光能量”指具有至少约IkW (千瓦)的功率的激光束。如本文所用，除非另有说明，“大距离”指至少约500m (米)。如本文所用，术语“功率的实质性损耗”、“实质性的功率损耗”和类似这样的术语指对选定波长超过3.0dB/km(分贝/千米)的功率损耗。如本文所用，术语“实质性的功率传递”指至少约50%的透过率。相关技术的探讨深水钻探海上碳氢化合物勘探和生产一直向着更深、更深的水域移动。现今在5000ft、10,OOOft和更大深度的钻探活动在被计划和执行。例如，已经由RIGZONE、www.rigzone.com报道有超过330台钻机额定用于在大于600ft (英尺)水深钻探，并且这些钻机中有超过190台钻机额定用于在大于5000ft水深钻探，并且这些钻机中有超过90台钻机额定用于10，OOOft水深钻探。当在这些深、非常深、超深的深度钻探时，钻探仪器承受在大洋深处的极端条件，包括在海底的巨大压强和低温。另外，这些深水钻机能够推进可以是在海底以下10，000ft、20，000ft、30，OOOft或更深的钻孔。因此，钻探仪器，诸如钻杆、套管、立管和BOP承受巨大的力和极端条件。为了应对这些力和条件，钻探仪器，例如，立管、钻杆和钻柱，被设计成更强、更坚固、并在可能的情况下更重。此外，用于制造钻杆和套管的金属已经变得更韧性。典型地，并通过一般的示例，在钻探海底的井中，初始的钻孔做进海床，然后钻探随后的且更小直径的钻孔以延伸钻孔的总深度。由此，随着整体钻孔变得更深，它的直径变得更小；从而其可以设想为孔的可伸缩装置，所述装置最大直径的孔在钻孔最接近地球表面的顶部。由此，通过例子，海底钻探过程的起始阶段可以一般地解释如下。一旦钻机定位于钻探要发生区域以上的水表面上，初始钻孔是通过在海底下面的泥土(the earth)中钻深度约200-300ft的36孔而做出的。30的套管插入这个初始钻孔。这个30的套管也可称为引导管。该30的引导管可能会或可能不会粘结到位。在这个钻探操作过程中，通常不使用立管，而钻屑从钻孔中，例如，泥土和其他材料通过钻探活动从钻孔中移除，返回到海底。下一步，26直径的钻孔在30的套管内钻探，延伸钻孔深度到约1000-1500ft。这个钻探操作也可以不使用立管而进行。20的套管然后插入30的引导管和26的钻孔中。这个20的套管粘结到位。该20的套管具有固定到其上的井口。(在其他操作中，可能会钻探额外更小直径的钻孔，有井口固定到其上的更小直径的套管插入那个钻孔中。)BOP然后固定到立管并通过立管降到海底；在那里该BOP固定到井口。从此时起向前，一般地，所有钻孔内的钻探活动通过立管和BOP进行。所述BOP，与其他设备和程序一起，用于控制和管理在井中的压强和流动。一般地，BOP是几个机械装置组，其具有延伸通过这些装置的连通的内腔。BOP可以具有多个腔，例如，孔直径范围从约4 1/6到26 3/4。管材从海上钻机沿立管向下，穿过BOP腔并进入钻孔。返回物，例如钻浆和钻屑，从钻孔移除并穿过BOP腔传送，沿立管向上，并到海上钻机。BOP组通常具有环形防喷器，这是一个可膨胀的封隔器，其作用类似围绕管材的巨大的括约肌。当不存在管材时，一些环形防喷器也可以用于或能够密封关闭所述腔。当激活时，这个封隔器抵靠着在BOP腔中的管材密封，防止材料流动穿过形成在管材外径和BOP腔壁之间的环隙。所述BOP组还一般具有闸板防喷器。如本文所用，除非另有说明，术语“闸板防喷器”被给予其最广泛的定义并能够包括任何夹住、抓住、保持、切、割、压、或其组合在BOP组内的管材的机械装置，诸如剪切闸板、全封闸板、全封剪切闸板、管道闸板、可变闸板、可变管闸板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.24 US 13/034,0171.一种激光-立管防喷器装置，其用于可操作地释放地关联在水体表面上的海上钻机、船舶或平台与在水体海底中的钻孔，所述激光-立管防喷器装置包括: a.立管节，其包括第一和第二端部，其中第一端部具有第一联接器而第二端部具有第二联接器； b.激光模块，其可操作地关联立管节；和， c.防喷器，其构造为可操作地关联立管节和钻孔； d.其中，当激光-立管防喷器装置被部署和可操作地关联具有海底钻孔的海上钻机时，发射激光束的激光模块可以在立管节上的预定位置完全地切割立管节，从而从防喷器上释放海上钻机。2.根据权利要求1所述的激光-立管防喷器装置，其中，所述第一联接器选自下列组成的组中:爪式连接器、凸缘连接器、钥匙式连接器、夹式连接器、鲍恩连接器和螺纹连接器。3.根据权利要求1所述的激光-立管防喷器装置，其中，所述第二联接器是防喷器连接器。4.根据权利要求3所述的激光-立管防喷器装置，其中，所述防喷器连接器是液压的。5.根据权利要求1所述的激光-立管防喷器装置，其中，所述激光模块包括用于发射限定光束路径的激光束的激光切割器，其中，光束路径朝向第一联接器定向。6.根据权利要求1所述的激光-立管防喷器装置，其中，所述激光模块包括用于发射限定光束路径的激光束的激光切割器，其中，光束路径朝向第二联接器定向。7.根据权利要求1所述的激光-立管防喷器装置，还包括29个附加的立管节。8.一种激光-立管防喷器装置，包括:立管节，所述立管节包含用于联接的第一装置和用于联接的第二装置；用于提供激光束以切割立管节的部件的装置；和防喷器。9.根据权利要求8所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于联接的第一装置是爪式立管联接器。10.根据权利要求8所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于提供激光束的装置包括用于发射具有光束路径的激光束的激光切割器，其中，光束路径朝向用于联接的第一装置定向。11.根据权利要求8所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于联接的第一装置是凸缘式立管联接器。12.根据权利要求11所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于提供激光束的装置包括用于发射具有光束路径的激光束的激光切割器，其中，光束路径朝向用于联接的第一装置定向。13.根据权利要求8所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于联接的第一装置是钥匙式立管联接器。14.根据权利要求13所述的激光-立管防喷器装置，其中，用于提供激光束的装置包括用于发射具有光束路径的激光束的激光切割器，其中，光束路径朝向用于联接的第二装置定向。15.一种用于与海洋立管一起使用的激光模块，所述激光模块包括: a.壳体，所述壳体构造为与海洋立管关联，所述壳体限定内部区域，由此所述海洋立管的至少一部分可以包含在内部区域内；b.壳体，其具有第一激光切割器和第二激光切割器； c.所述第一激光切割器和第二激光切割器，其位于壳体内并且所述第一激光切割器和第二激光切割器中的每一个都具有激光释放端； d.第一光束路径，其从第一激光切割器的激光释放端延伸到壳体的内部区域；和 e.第二光束路径，其从第二激光切割器的激光释放端延伸到壳体的内部区域。16.根据权利要求15所述的激光模块，其中，所述壳体包括环形壳体，所述环形壳体具有包含壳体的环状空间的内部区域，并且其中，海洋立管包括中心管、外部管...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS泽迪克，HA伯杰龙，PV克拉克，BO费尔克洛斯，JF莫克斯利，PD多伊奇，CC林兹勒，
申请(专利权)人：福罗能源股份有限公司，雪佛龙美国股份有限公司，
类型：
国别省市：