CN115461183A - 延伸激光工具 - Google Patents

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CN115461183A
CN115461183A CN202080100216.9A CN202080100216A CN115461183A CN 115461183 A CN115461183 A CN 115461183A CN 202080100216 A CN202080100216 A CN 202080100216A CN 115461183 A CN115461183 A CN 115461183A
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Saudi Arabian Oil Co
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Abstract

一种激光工具装置，包括：工具主体；设置在工具主体中的光纤缆线，该光纤缆线包括发射激光束的激光头；同轴地设置在光纤缆线下游的整形光学器件，该整形光学器件对从激光头发射的激光束进行整形；以及附接于整形光学器件的柔性缆线。柔性缆线将激光束灵活地定向到钻孔内的期望角度。

Description

延伸激光工具
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年2月26日提交的标题为“延伸激光工具”的美国专利申请第16/801,465号的优先权和权益，其全部内容通过援引加入本文。
技术领域
本公开描述的主题涉及使用柔性激光缆线从钻孔中移除障碍物和物体的装置和系统。
背景技术
由于激光的独特性能，例如精度、可靠性、可控性和成本，激光技术已在石油和天然气行业实施多年。高功率激光技术已被确定用于许多应用，包括传感、钻井、完井和修井。
结垢物包括覆盖于金属管、废金属、手动工具、钻杆段、钻铤、定向钻井包以及其他物体的无机材料沉积物。结垢物可能由化学反应、压力或温度的变化或钻孔内溶液成分的变化引起。结垢物的积聚可能会减少通过钻孔的流体流，或者可能会完全阻塞流体流。这可能会造成问题，特别是在物体位于地下并且因此不容易接近的情况下。使用传统的机械铣削来接近难以到达的目标位置可能是困难的。
激光工具通常具有从工具的中心或侧面发射的光束，并且光束以直线行进。在一些情况下，需要光束位于钻孔的边缘以平行于钻孔壁并且处于非常近的距离，从而使光束能够移除壁处的材料，而工具主体可能由于工具的配置而限制光束。这种情况适用于激光头插入受限钻孔内的应用。
在钻井和修井操作中，管道、井下工具或其它物体可能由于多种原因而卡在井筒中，包括套管弯曲以及工具落入孔中。传统的激光头可能会在工具的中心发射激光束，并且不能以到达和切掉被卡物体从而能够对其进行移除所需的锐角来传递光束。结果，目前可能尚不存在基于激光的工具用于在这些情况下执行打捞操作。
发明内容
本公开的实施例包括将高功率激光器用于由于目标区域的形状、尺寸和位置而受到限制的关键区域的装置和系统。本公开的实施例可用于平行于钻孔或以一定角度延伸光束以接近所述钻孔中的任何点。所述工具可以单独使用以移除被卡物体，或者可与打捞工具整合。所述工具还可用于其它应用，例如在由于所述目标区域的形状、尺寸和位置而受到限制的关键区域中的除垢、清洁、冷凝物和焦油去除。所述工具可用于以下应用，包括打捞可能由于结垢而被卡住的被卡工具、对管道表面处的材料的除垢和移除、到达难以到达的区域并将激光束传递到这些区域、修整井筒以及清洁井筒。所述工具可包括柔性缆线，以承载光纤到达遥远且难以接近的区域。本公开的实施例允许所述光束在不同位置延伸并到达难以到达的目标。本公开的实施例可包括光纤激光器(例如，镱光纤激光器)和光纤传递系统。所述光纤传递系统可包括激光工具以经由所述光纤传递激光束。使用所述柔性缆线，所述激光工具可以是柔性的，并且可以进行弯曲。所述柔性缆线可包括光纤。本公开的实施例可包括使用高功率激光技术来切割被卡管道并移除地表或地下附近的物体的装置和系统。
在一个方面，本发明涉及一种激光工具装置，包括：工具主体；设置在所述工具主体中的光纤缆线，该光纤缆线包括发射激光束的激光头；同轴地设置在光纤下游的整形光学器件，该整形光学器件对从所述激光头发射的激光束进行整形；以及附接于所述整形光学器件的柔性缆线，其中，所述柔性缆线将所述激光束灵活地定向到钻孔内的期望角度。
在一些实施例中，在打捞操作期间，所述激光束移除所述钻孔内的障碍物并切断物体。
在一些实施例中，所述激光头还包括抗反射表面涂层。
在一些实施例中，所述整形光学器件还包括抗反射表面涂层。
在一些实施例中，所述整形光学器件包括圆柱形主体和锥形顶部，其中所述锥形顶部接收来自所述光纤缆线的激光束。
在一些实施例中，所述整形光学器件还包括透镜组和清洗喷嘴。
在一些实施例中，所述透镜组调节从所述激光头发射的激光束的尺寸。
在一些实施例中，所述装置还包括摄像头。
在一些实施例中，所述摄像头包括光学摄像头。
在一些实施例中，所述摄像头包括声学摄像头。
在一些实施例中，所述装置还包括用于同轴清洗的喷嘴，该喷嘴附接于所述柔性缆线的端部，所述喷嘴包括喷嘴顶端。所述喷嘴顶端增加清洗流并且防止碎屑朝向所述柔性缆线流回。
在一些实施例中，所述装置还包括用于保持所述激光头和所述整形光学器件的安装系统。
在一些实施例中，所述安装系统包括整合到所述工具主体中的旋转台，该旋转台使得所述柔性缆线能够进行旋转圆周运动。
在一些实施例中，所述安装系统包括伸缩轴向台，该伸缩轴向台调节所述整形光学器件在所述钻孔内的轴向高度。
在一些实施例中，所述装置还包括与所述整形光学器件可操作地耦合的分束器，该分束器将来自所述整形光学器件的激光束进行分束，且将所得激光束传递到耦合至所述分束器下游的多个柔性缆线。
在一些实施例中，所述装置还包括钻头，并且所述装置执行钻井和打捞。
在另一方面，本发明涉及一种光纤传递系统，包括：光纤工具主体；整形光学器件；附接于所述整形光学器件的至少一条柔性缆线；以及控制系统。所述控制系统将所述柔性缆线定向到钻孔内的期望方向上。
在一些实施例中，所述整形光学器件设置在所述光纤工具主体的下游。所述整形光学器件和所述光纤工具主体连接到安装系统。
在一些实施例中，所述光纤工具主体包括光纤缆线，该光纤缆线包括激光头以将激光束传递到所述整形光学器件。
在一些实施例中，所述激光头以从约一(1)kW至约十(10)kW的功率操作。
在整个说明书中，在装置、系统或实施例被描述为具有、包括或包含特定部件的情况下，或者在方法被描述为具有、包括或包含特定步骤的情况下，另外可以设想存在基本由所述部件组成或由所述部件组成的根据本发明的系统、装置或实施例，以及存在基本由所述处理步骤组成或由所述处理步骤组成的根据本发明的方法。
应当理解，只要本发明保持可操作性，步骤的顺序或执行特定动作的顺序是无关紧要的。此外，可以同时进行两个或更多个步骤或动作。
下面的描述仅用于对本公开进行说明和示例，并且不旨在将本发明限制于所描述的具体实施例。
在本公开提及的任何出版物(例如在背景技术部分中所提及的)，并不是承认该出版物用作相对于本发明的任何权利要求的现有技术。背景技术部分是为了清楚性的目的而给出的，并不意味着作为相对于任何权利要求的现有技术的描述。
附图说明
在参照附图的说明书中阐述了针对本领域技术人员的本公开实施例的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，其中：
图1示出了具有钻头的示例性井筒或钻孔的侧视图；
图2示出了具有激光工具的示例性井筒或钻孔的侧视图；
图3示出了示例性激光工具的侧视图；
图4示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图5示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图6示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图7示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图8示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图9示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的侧视图；
图10示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具的一个实施例的侧视图；
图11示出了根据本发明实施例的多个方面的整形光学器件的一个实施例的侧视图；
图12示出了根据本发明实施例的多个方面的整形光学器件的放大侧视图；并且
图13示出了根据本发明实施例的多个方面的整形光学器件的放大侧视图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，在附图中示出了这些实施例的一个或多个示例。具体实施方式使用数字和/或字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或相似标记用于表示本发明实施例的相同或相似部分。
本发明实施例涉及用于地下应用的改进的装置和系统，所述地下应用需要激光束到达钻孔内的目标位置(包括例如被卡管道的边缘)，从而允许平行光束到达目标。本发明的实施例有助于防止激光束接触钻孔表面，以便切割和移除难以接近的物体。目前可用的工具从该工具的中心或侧面传递光束，这使得光束难以到达特定区域，因为工具主体可能是障碍并且可能无法允许光束平行于钻孔壁行进。所提出的工具允许通过使用包含光纤的柔性缆线或喷嘴将光束传递到难以接近的目标，以将激光束传递到目标，这也可用于打捞操作和其它应用。
图1和图2示出了通过使用钻油平台10形成的钻孔12的侧视图。钻油平台10可包括钻台16。工作人员可能主要在地面18上方的钻台16上工作。在图1的实施例中，工作人员可以使用钻杆20在钻孔12中进行钻井。钻杆20可包括钻头22。在图2的实施例中，工作人员可以使用激光工具24。激光工具24可包括激光头26。在另一实施例中，工作人员可以同时进行钻井和使用激光工具24(例如，用于原位打捞操作)。
图3示出了示例性激光工具的侧视图。激光工具24可包括插入钻孔12中的激光头26。钻孔12可以被布置在地表处，或者被布置在地下。激光头26可从工具中心30发射激光束28。这种配置可能无法使光束与目标区域60(例如障碍物32(例如结垢物)或物体34(例如整个被卡管道))相互作用。在一个实施例中，为了与钻孔壁14处的目标区域(例如，结垢物或被卡管道的一部分)相互作用，激光束28必须平行于钻孔12，并且需要非常接近钻孔壁14。这些限制使得难以使用当前的示例性激光工具来移除积聚的结垢物和打捞被卡管道。
图4示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具50的侧视图。在图4的实施例中，激光工具50可用于管道或井下工具被卡在井筒12中的应用中。激光工具50可包括工具主体36，该工具主体36包括用于传输光束28的光纤缆线38。激光束28可以从位于光纤缆线38底端的激光头26发射，并且可以进入整形光学器件42。整形光学器件42可以同轴地设置在钻孔12内的激光头26下游。整形光学器件42可以对从激光头26发射的激光束28进行整形，以扩展或缩窄激光束28，并且将输出激光束44引导到目标区域60处，例如引导到由于障碍物32的存在和其它因素而卡在钻孔12中的工具、管道或其它物体34。在更好地接近难以到达的目标的同时，输出激光束44可以被定向为与目标区域60成一角度(未示出)，并且激光束44可因此由于该角度而到达目标区域60的有限部分。输出激光束44还可能产生热量，该热量可能影响被卡的工具、管道或其它物体34。为了克服这个问题，并且基于光束传递系统，提出了延伸光束传递，其中改进的激光工具50具有柔性光纤缆线52，该柔性光纤缆线52可以被选择性地定向到激光工具50的边缘处，从而发射平行的输出激光束44以瞄准被卡的工具、管道或其它物体34或结垢物32，如图5所示。
图5至图9示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具50的侧视图。激光工具50可包括工具主体36以及光纤缆线38以承载激光束28。激光束28可以从光纤缆线38的激光头26射出进入整形光学器件42，该整形光学器件42对激光束28进行整形。整形光学器件42可以同轴地设置在钻孔12内的激光头26下游。整形光学器件42和激光头26都可包括表面膜或涂层(未示出)，以减少热量和能量损失。涂层材料可以包括抗反射涂层，例如氟化镁、氟化钙、二氧化硅以及其它合适的涂层。抗反射涂层材料的形式可以是单层或多层。整形光学器件42可以大体上呈圆柱形，具有其中激光束28可被接收的锥形顶部65。整形光学器件42可操作地使激光束28连通到柔性缆线52中。柔性缆线52可移动，以使激光束28指向任何方向。柔性缆线52可通过例如电气、机械或液压装置沿任何方向移动。柔性缆线52的一端可附接于整形光学器件42，柔性缆线52的另一端可附接于用于同轴清洗的喷嘴56。喷嘴56可包括喷嘴顶端58，该喷嘴顶端58比喷嘴56窄，使得清洗流的速度增加，以防止碎屑朝向柔性缆线52回流或流回柔性缆线52中。柔性缆线52可包括摄像头54，以对钻孔12以及目标区域60进行成像。摄像头54可以是光学的或声学的，或光学和声学兼具。在钻孔12中存在透明流体或气体的应用中，可以使用光学摄像头54。如果钻孔12包含不透明的流体，则可以使用声学摄像头54。声学摄像头依赖于声音通过固体、流体和气体的行进，因此在光学摄像头可能无法按期望起作用的不透明和浑浊的环境中可以更好地起作用。柔性缆线52可以与用于打捞操作的打捞工具(未示出)整合。
仍参照图5至图9，柔性缆线52可从地表(或地面)被控制以到达目标区域60。工具、管道或其它物体34可能由于障碍物32(例如结垢物)而被卡住。柔性缆线52可以液压、机械或电气方式进行控制，并且可包括铰接臂。柔性缆线52可以适于发射平行于钻孔壁14的激光束28的角度定向，并且可以开始切割或修整目标区域60以将物体34从钻孔12中打捞出来。
仍参照图5至图9，激光工具50可包括作为支撑结构的安装系统61。安装系统61可包括旋转台62和轴向台63。旋转台62可与激光工具50整合，使得柔性缆线52可以旋转以形成圆周运动，从而能够进行圆周切割以去除井筒12中的结垢物。轴向台63可以是伸缩式的，用于调节激光工具50在钻孔12内的轴向高度或深度。
仍参照图5至图9，激光头26可以从激光源(未示出)接收并传递激光束28。激光头26可以容纳光学组件(未示出)，该光学组件包括光学部件(例如透镜)，以对激光束28进行引导、成形和尺寸调整。激光头26和整形光学器件42在地表处组装，并使用任何合适的机构(例如，卡套式连接、夹具、管螺纹、粘合、装配等)拧到主激光工具50或光纤缆线38。当井筒充满不透明流体时，激光束28可能无法按预期操作。取决于流体，一些波长可以最小损耗穿过流体。在存在不透明流体的情况下，可使用同轴清洗介质来清理激光束28的路径。同轴清洗介质可包括蒸汽、氮气、二氧化碳、水、燃料气体或其它合适的介质。
在一个实施例中，根据本发明，激光器可包括从约1kW至约10kW、从约2kW至约10kW、从约2kW至约8kW或从约3kW至约6kW的功率范围。在另一实施例中，根据本公开，激光器可包括固定电压(例如，3相480伏50/60Hz)。在另一实施例中，根据本发明，激光器可包括高达约5kHz、从约1kHz到约5kHz或从约2kHz到约4kHz的操作频率范围。在另一实施例中，根据本公开，激光器可包括高达约1070nm、从约200nm至约800nm或从约400nm至约600nm的带宽范围。在另一实施例中，可以使用具有光纤传递的任何激光器。激光工具50可以使用传统的控制系统来调节激光工具50的操作和功能。控制面板可以位于地表处或从远程位置操作。电力和通信链路可以经由一个或多个具有多条导线的缆线单元被带到井下，到达激光器和柔性缆线。
仍参照图5至图9，根据本发明，整形光学器件42中的激光束28可以用固定电压操作。在另一实施例中，整形光学器件42中的激光束28可以用固定电流操作。取决于应用，可以调节功率(例如，从约1kW到约10kW，或从约2kW到约10kW，或从约2kW到约8kW，或从约3kW到约6kW)。整形光学器件42的内部可以是均匀的，没有凹陷或轮廓线，使得能量可以均匀地分布在整形激光束44内。
仍参照图5至图9，柔性缆线52可由保护件从外部覆盖以具有耐热性和耐压性，并承受井下的流体、气体和碎屑条件。柔性缆线52可包括内部屏蔽的光纤，该光纤容纳由整形光学器件42变换的激光束28。柔性缆线52的外层可包括多个配合链节，这些配合链节可以是壳形或半球形的，每个配合链节插入相邻链节中，并且可在相邻链节内旋转或铰接。柔性缆线52的外部结构可包括金属、工业塑料(例如热塑性塑料、聚醚醚酮(PEEK))、钢(例如奥氏体钢、碳钢、镀锌钢)以及其它合适的材料。
参照图5和图6，柔性缆线52可移除不同区域的障碍物32。在图5的实施例中，障碍物32可以位于钻孔壁14处。柔性缆线52可以液压、机械或电气方式进行控制，以将铰接臂引导到合适的角度，从而发射平行于钻孔壁14的输出激光束44，并且可以开始切割或修整目标区域60，以及移除结垢物或其他障碍物32。在图6的实施例中，障碍物32可以位于目标区域60内的钻孔壁14处。障碍物32可以在物体34(例如，被卡管道)的下游，并且可能难以到达。柔性缆线52可以液压、机械或电气方式进行控制，使得柔性缆线52的铰接臂可以穿过钻孔12内的物体34周围区域，并且被引导至合适的角度，以向障碍物32发射输出激光束44。输出激光束44可以开始切割或修整目标区域60，从而移除障碍物32(例如，结垢物)。柔性缆线52的铰接臂可以围绕物体34旋转或缠绕，并且将物体34从钻孔12中打捞出来。
参照图7，障碍物32(例如，结垢物)可以阻挡钻孔12内的物体34(例如，被卡管道)。物体34可能被卡在钻孔12中。柔性缆线52可以液压、机械或电气方式进行控制，使得可与打捞工具整合的柔性缆线52铰接臂可以穿过钻孔12内的物体34周围区域，围绕物体34旋转或缠绕，并将物体34从钻孔12中打捞出。
参照图8和图9，柔性缆线52可包括两条或更多条柔性缆线52A、52B。分束器64可以设置在整形光学器件42与两条或更多条柔性缆线52A、52B之间，以便将激光束28分成两束或更多束(未示出)，以分别进入柔性缆线52A、52B。柔性缆线52A、52B可包括两个或更多个摄像头54A、54B，以便观察钻孔12以及目标区域60。柔性缆线52A、52B可包括两个或更多个喷嘴56A、56B以及两个或更多个喷嘴顶端58A、58B。柔性缆线52A、52B可以液压、机械或电气方式进行控制。在图8的实施例中，结垢物32可包括两个障碍物(例如，结垢区域)32A、32B，这两个障碍物32A、32B位于物体34的上游和下游的钻孔壁14上。物体34可能卡在两个障碍物(例如，结垢区域)32A、32B之间。第一柔性缆线52A被设置在分束器64的下游，可以进行控制以将铰接臂引导到合适的角度，从而发射平行于钻孔壁14的第一输出激光束44A，并且可以开始切割或修整目标区域60，以及移除第一障碍物32A(例如，结垢物)。第二柔性缆线52B被设置在分束器64的下游，可以进行控制以穿过钻孔12内的物体34周围区域，使其可以被引导至合适的角度，以向第二障碍物32B(例如，结垢物)发射第二输出激光束44B。第二输出激光束44B可以开始切割或修整目标区域60，从而移除第二障碍物32B(例如，结垢物)。柔性缆线52A、52B或52A与52B两者的铰接臂可与打捞工具整合，并且可进一步穿过钻孔12内的物体34周围区域，围绕物体34旋转或缠绕，并且将物体34从钻孔12中打捞出来。
在图9的实施例中，第一柔性缆线52A被设置在分束器64的下游，可以进行控制以将铰接臂引导到合适的角度，从而发射平行于钻孔壁14的输出激光束44，并且可以开始切割或修整目标区域60，以及移除障碍物32(例如，结垢物)。第二柔性缆线52B被设置在分束器64的下游，可以进行控制以穿过钻孔12内的物体34周围区域，缠绕物体34，并将物体34从钻孔12中打捞出来。两条或更多条柔性缆线52A、52B可以通过将打捞工具整合到激光工具50中来执行障碍物32的移除和打捞操作。
图10示出了根据本发明实施例的多个方面的激光工具50的一个实施例的侧视图。激光束28可以从光纤缆线38(图4至图9中所示)的激光头26出射到整形光学器件42中进行整形。整形光学器件42和激光头26都可以包括表面膜或涂层，以减少热量和能量损失。涂层材料可包括氟化镁、氟化钙、氧化硅或其它合适的单层或多层抗反射涂层材料。整形光学器件42可以大体上呈圆柱形，具有其中激光束28被接收的锥形顶部65。整形光学器件42可操作地将激光束28耦合到柔性缆线52中。柔性缆线52可附接于不同的头部和配置。例如，柔性缆线52可连接到具有喷嘴顶端58的清洗头56。清洗头56可具有喷嘴顶端58以改善清洗流，使得清洗流的速度更高，从而防止碎屑朝向柔性缆线52回流。
图11示出了根据本发明实施例的多个方面的整形光学器件42的一个实施例的侧视图。整形光学器件42可包括第一透镜66、第二透镜68、第三透镜70和清洗喷嘴72。第二透镜68可以在纵向上设置在第一透镜66和第三透镜70之间。在一个实施例中，第一透镜66可以是聚焦透镜，而第二透镜68可以是再准直透镜。在另一实施例中，第一透镜66可以是聚焦透镜，并且第二透镜68也可以是聚焦透镜，以对光束进行整形以进行聚焦和散焦。
仍参照图11，离开光纤缆线38的激光头26并进入整形光学器件42的激光束28可能需要进行整形和尺寸调整。整形光学器件42可用于对激光束28进行整形。激光束28可以进入设置在整形光学器件42内的透镜66、68、70，并且可以在其离开整形光学器件42时被特征性地整形(例如，在尺寸、形状、频率和功率方面)。整形光学器件42的功能可以是控制光束形状和尺寸，以及可操作地将激光束28耦合到柔性缆线52。整形光学器件42可以主要包括光学器件、熔融石英透镜、金刚石光学器件和其它光学部件。
图12和图13示出了根据本发明实施例的多个方面的整形光学器件42的放大侧视图。整形光学器件42可以通过调节第一透镜66和第二透镜68之间的距离来调节激光束28的厚度、焦距或聚焦区域。通过将第二透镜68移为更靠近或更远离焦点76，可以选择性地调节第二透镜68和焦点76之间的距离74，从而实现输出激光束44的期望尺寸。在图12的实施例中，整形光学器件42可以调节第二透镜68和焦点76之间的距离74，以扩展输出激光束44。在图13的实施例中，整形光学器件42可以调节第二透镜68和焦点76之间的距离74，以缩窄输出激光束44。
在障碍物32(例如，结垢物)被移除之后，可以使用盘管单元、缆线或牵引机从钻孔12中取出激光工具50。在激光工具50在井内进行井下操作的情况下，激光工具也可以被带到井上。可能需要其它系统部件来实现本发明的功能，并且可包括清洗以清洁钻孔和冷却光学器件。
可以使用激光工具50去除的结垢物的示例包括方解石、文石、球霰石、硬石膏、石膏、重晶石、天青石、四方硫铁矿(硫化铁)、黄铁矿、岩盐、萤石、闪锌矿和方铅矿。
激光工具可以从其上去除结垢物的其它物体的示例包括套管、配管、阀、管件、钻杆、泵、井下完井工具、地下安全阀、筛管、砾石充填、射孔和其它井下部件、设备和系统。
其他系统配置或部件布置是可能的或期望的，以允许选择性地操纵和铰接激光工具50。
在本说明书中描述的所有或部分工具和过程及其各种修改可以至少部分地由控制系统控制，该控制系统包括使用一个或多个计算机程序的一个或多个计算系统。计算系统的示例包括(单独地或组合地)一个或多个台式计算机、膝上型计算机、服务器、服务器群以及诸如智能电话、功能电话和平板计算机之类的移动计算设备。
本发明实施例的激光工具50可以是用于移除被卡物体的独立工具，或者可以与打捞工具整合。激光工具50可用于其它应用，例如除垢、清理、修整、冷凝物和焦油去除。
所描述的不同具体实现的元件可以进行组合，以形成在本公开没有具体阐述的其他具体实现。在不会不利地影响所描述的过程的操作或总体上系统的操作的情况下，可以从该过程中省去元件。此外，各种分离的元件可以组合成一个或多个单独的元件，以执行本说明书中描述的功能。
本说明书中未具体描述的其它具体实现也在所附权利要求书的范围内。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些特征、方面和优点以及其它特征、方面和优点将变得更好理解。包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与相关描述一起用于解释本发明实施例的原理。
特定定义
为了更容易地理解本公开，下面首先定义特定术语。以下术语的附加定义和其它术语在整个说明书中阐述。
在本公开描述为“包括”一个或多个指定的元件或步骤的装置、系统或方法是开放式的，意味着指定的元件或步骤是必要的，但是在该装置、系统或方法的范围内可以添加其他元件或步骤。为了避免冗长，还应当理解，被描述为“包括”(或“包含”)一个或多个指定的元件或步骤的任何装置、系统或方法也描述“基本由”相同的指定的元件或步骤“组成”的相应更受限的装置、系统或方法，意味着装置、系统或方法包括指定的必要元件或步骤，并且还可以包括不会对系统、装置或方法的基本和新颖特性产生实质性影响的附加元件或步骤。还应理解，在本公开描述为“包括”一个或多个指定的元件或步骤或“基本由”一个或多个指定的元件或步骤“组成”的任何装置、系统或方法也描述“由”指定的元件或步骤“组成”而排除任何其它未指定的元件或步骤的相应更受限且封闭的装置、系统或方法。在本说明书公开的任何装置、系统或方法中，任何指定的必要元件或步骤的已知或公开的等同物可以替代该元件或步骤。
如在本公开所使用的，关于权利要求特征的“钻孔”或“井筒”是指井的裸眼或未加套管的部分。
如在本公开所使用的，关于权利要求特征的“打捞”或“打捞操作”是指应用工具、设备和技术来移除废料、碎屑或试图将留在井筒中的物体从井筒中取回。
如在本公开所使用的，关于权利要求特征的“一(a)”或“一个(an)”表示“一个或多个”或“至少一个”。
如在本公开所使用的，术语“基本上”是指显示出所关注的特性或性质的全部或接近全部的范围或程度的定性条件。
等同物
应当理解，虽然已经结合其具体实施方式描述了本公开，但是前述描述旨在说明而不是限制本发明的范围。其它方面、优点和修改在权利要求书的范围内。
本说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实行本实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明实施例的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果这样的其它示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些示例旨在落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种激光工具装置，包括：
工具主体；
设置在所述工具主体中的光纤缆线，该光纤缆线包括发射激光束的激光头；
同轴地设置在所述光纤缆线下游的整形光学器件，该整形光学器件对从所述激光头发射的所述激光束进行整形；以及
附接于所述整形光学器件的柔性缆线，
其中，所述柔性缆线将所述激光束灵活地定向到钻孔内的期望角度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光束移除所述钻孔内的障碍物，并且其中，所述激光束在打捞操作期间切断物体。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光头还包括抗反射表面涂层。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述整形光学器件还包括抗反射表面涂层。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述整形光学器件包括圆柱形主体和锥形顶部，其中所述锥形顶部接收来自所述光纤缆线的所述激光束。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述整形光学器件还包括透镜组；以及
清洗喷嘴。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述透镜组调节从所述激光头发射的所述激光束的尺寸。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括摄像头。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述摄像头包括光学摄像头。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述摄像头包括声学摄像头。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括用于同轴清洗的喷嘴，该喷嘴附接于所述柔性缆线的端部，所述喷嘴包括喷嘴顶端，该喷嘴顶端增加清洗流并且防止碎屑朝向所述柔性缆线流回。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括用于保持所述激光头和所述整形光学器件的安装系统。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述安装系统包括整合到所述工具主体中的旋转台，其中所述旋转台使得所述柔性缆线能够进行旋转圆周运动。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述安装系统包括伸缩轴向台，其中所述伸缩轴向台调节所述整形光学器件在所述钻孔内的轴向高度。
15.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述整形光学器件可操作地耦合的分束器，该分束器将来自所述整形光学器件的所述激光束进行分束，且将所得激光束传递到耦合至所述分束器下游的多个柔性缆线。
16.根据权利要求1所述的装置，还包括钻头，其中所述装置执行钻井和打捞。
17.一种光纤传递系统，包括：
光纤工具主体；
整形光学器件；
附接于所述整形光学器件的至少一个柔性缆线；以及
控制系统；
其中，所述控制系统将所述柔性缆线定向到钻孔内的期望方向上。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述整形光学器件设置在所述光纤工具主体的下游，并且其中，所述整形光学器件和所述光纤工具主体连接到安装系统。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述光纤工具主体包括光纤缆线，该光纤缆线包括激光头以将激光束传递到所述整形光学器件。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述激光头以从约一(1)kW到约十(10)kW的功率操作。
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