ES2208346T3 - Transporte neumatico. - Google Patents

Abstract

Un método de transportar una pasta que no fluye libremente que comprende la carga de la pasta dentro de un recipiente (5, 11) y la aplicación del gas comprimido al recipiente (5, 11) para causar que el material fluya fuera del recipiente (5, 11) caracterizado porque este recipiente (5, 11) incluye una parte de tolva cónica (15, 87) que, por lo menos durante la descarga del material, forma la sección inferior del recipiente (5, 11) y el ángulo cónico está por debajo del valor crítico requerido para conseguir el fluido másico.

Description

Transporte neumático.

Esta invención está relacionada con el transporte neumático y, en particular, con el transporte de materiales que se encuentran en forma de pastas espesas y pesadas que normalmente son difíciles de mover y manejar.

Un ejemplo del tipo de material con el que esta relacionada esta invención está proporcionado por la industria de la exploración petrolífera. Durante la perforación de los pozos petrolíferos, los detritos de las operaciones de perforación son conducidos hasta la plataforma petrolífera. Durante gran parte de las operaciones de perforación, un tipo especial de petróleo está bombeado hasta los trépanos de la perforación como un lubricante. El material contaminado con el petróleo que sube a la plataforma de exploración petrolífera submarina, hasta hace poco, se tiraba al mar. Por razones medioambientales, esta forma de desecho ya no está permitida y ahora el material debe ser transportado hasta la costa para su procesamiento.

En las instalaciones de la plataforma de perforación submarina, los detritos contaminados con el petróleo son filtrados para retirar una elevada proporción del aceite con el fin de su reutilización en la plataforma. Los detritos que siguen todavía contaminados con alguna cantidad de aceite, son transportados hasta la costa en forma de una pasta muy espesa y pesada. Normalmente, este material está colocado en cubas de carga especiales de alrededor de 10 toneladas de capacidad que son cargadas con una grúa desde la plataforma a las embarcaciones de suministro. Es una operación difícil y peligrosa cuando el tiempo es malo y también laboriosa y costosa.

La Solicitud de la Patente Alemana No. 4010676 describe un dispositivo para el transporte uniforme, continuo de compuestos rígidos que contienen materiales sólidos, desde un recipiente de presión hacia una tubería o línea de mangueras donde, a la salida del recipiente de presión, el material que se va a transportar es mezclado con el aire de transporte en una tobera mientras este material que va a ser transportado es trasvasado uniformemente a la tobera por medio de un transportador de tornillo. Sin embargo, tal dispositivo tiene la desventaja de que se requiere la agitación mecánica.

Sorprendentemente, hemos encontrado ahora un método novedoso para trasladar el material compuesto de pastas espesas y pesadas, por ejemplo los detritos de la perforación petrolífera, de manera que anteriormente no era posible.

Por consiguiente, la presente invención está basada sobre el sorprendente descubrimiento de que es posible transportar un material en forma de una pasta espesa y pesada por medio de transporte neumático a partir de un recipiente relativamente grande. Hasta el momento se suponía que los sistemas de transporte neumático eran solamente convenientes para un material de flujo relativamente libre o para transportar pequeños lotes de materiales pegajosos y húmedos.

Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención se proporciona un método para transportar una pasta que no fluye libremente, método que implica cargar la pasta en un recipiente (5, 11) aplicando un gas comprimido a este recipiente (5, 11) para causar que el material fluya fuera del recipiente (5, 11) caracterizado por el hecho de que el citado recipiente (5, 11) incluye un parte de tolva cónica (15, 87) que, por lo menos durante la descarga del material, forma la sección inferior del recipiente (5, 11) y el ángulo de conicidad está por debajo del valor crítico requerido para conseguir el flujo másico.

La pasta que no fluye libremente puede ser una pasta espesa y/o pesada o material tipo arcilla, por ejemplo, los detritos procedentes de la torre de perforación submarina.

Por lo tanto, el recipiente usado para el transporte es preferentemente un recipiente combinado de almacenamiento y de transporte neumático.

El gas comprimido es preferentemente aire comprimido porque es relativamente económico a pesar de que en algunas ocasiones un gas inerte puede ser utilizado, por ejemplo, nitrógeno comprimido.

El recipiente está provisto de una entrada y una salida de manera que la carga del recipiente se lleva a cabo a través de la entrada. Preferentemente, la salida está conectada con un conducto que lleva al deseado destino final del material.

En la realización preferente el método de la invención también incluye el paso consistente en el transporte del recipiente, habiéndolo llenado, por lo menos parcialmente, con el citado material, desde su estación de llenado hasta la estación de descarga. En la estación de descarga, el aire comprimido está aplicado al interior del recipiente para trasladar el material del recipiente a su punto de destino.

Preferentemente, el recipiente incluye una parte de la tolva cónica que, por lo menos durante la descarga del material, forma la sección inferior del recipiente. En todavía otra realización preferente, la parte inferior de la tolva cónica es el extremo de la salida del recipiente.

Debido a la naturaleza del material que se manipula de acuerdo con el método de la presente invención, existe una tendencia para el flujo del material fuera del recipiente para que fuera menor que la totalidad del mismo. Esto ocurre porque el tipo del flujo que tiene lugar durante la descarga tiene la forma conocida como flujo en el núcleo o cono de descarga. Cuando ocurre este tipo de descarga, el material que se encuentra directamente encima de la salida cae a través de la salida, por ejemplo, la válvula de salida, para que se cree un núcleo de salida del material directamente por encima de la salida. Sin embargo, en el caso de materiales pegajosos, el material alrededor del núcleo no se mueve. A medida que cae el núcleo, se produce una depresión en la superficie de arriba del material y el material que rodea esta depresión cae dentro del núcleo. En el caso de un material pegajoso, existe la tendencia de que el material alrededor del núcleo permanezca en el recipiente.

Se ha descubierto que incluso para el tipo del material con el que está relacionada la presente invención, es posible cambiar la naturaleza del flujo fuera del recipiente modificando el ángulo de conicidad de la parte cónica inferior del recipiente. Si el ángulo de conicidad que está incluido queda modificado por debajo de cierto o crítico valor, entonces el flujo cambia del flujo en el núcleo al así llamado flujo másico. En el caso del flujo másico, el material desciende como una masa de manera uniforme hacia la salida con todo el material moviéndose. Por consiguiente, la combinación del uso del recipiente designado para conseguir el flujo másico y la aplicación del gas comprimido por encima de la superficie del material es tal que es posible empujar el contenido del recipiente a través de la salida con el fin de vaciar completamente el recipiente.

Es bien sabido que el ángulo de conicidad crítico puede variar dependiendo del material que se vaya a transportar, como bien lo entenderán los entendidos en esta técnica.

La presión utilizada en el recipiente según el método, también puede variar dependiendo de la naturaleza del material Sin embargo, hemos descubierto que la presión entre los 4 y 8 barios es la adecuada.

En una realización de la presente invención, los detritos de la perforación petrolífera son cargados en el primer recipiente relativamente pequeño, capacitado para ser presurizado, desde donde el citado material está alimentado bajo presión a través de una tubería a uno o más recipientes también capacitados para ser presurizados. Los citados demás recipientes pueden ser transportados hasta el sitio donde tiene lugar la descarga del material o los citados demás recipientes pueden permanecer en su posición original y el material se descarga de los mismos para introducirlo dentro de todavía otros recipientes que ya son transportados al lugar de destino.

La presente invención también proporciona un aparato para trasladar el material en forma de una pasta espesa y pesada; el citado aparato comprende un recipiente capacitado para ser presurizado por el gas comprimido, el citado recipiente tiene una entrada del material, una salida del material y una tubería conectada a la citada salida del material, medios para la carga del material dentro del citado recipiente a través de la citada entrada, medio de suministro del gas para proporcionar el gas comprimido al citado recipiente para causar que el material fluya a través de la citada salida y a lo largo de la tubería.

Se supone que los recipientes de presión conocidos convencionalmente soporten la máxima presión de 2 barios. De esta manera, en la realización preferente, el aparato de la invención comprende un recipiente adaptado para ser presurizado mediante gas comprimido de hasta entre 4 y 8 barios.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista alzada que muestra el funcionamiento del primer método de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 es una vista en planta de la Figura 1;

La Figura 3 es una vista alzada que muestra el funcionamiento del segundo método de acuerdo con la presente invención;

La Figura 4 es una vista en planta de la Figura 3;

La Figura 5 es una vista alzada que muestra la continuación de la operación del método ilustrado en la Figura 1;

La Figura 6 es una vista alzada que muestra la continuación de la operación del método de la Figura 3;

La Figura 7 muestra detalles de un recipiente dimensionado para un contenedor estándar ISO que se puede utilizar según el método de la presente invención;

La Figura 8 muestra un conjunto de dos recipientes dimensionados según un contenedor ISO;

La Figura 9 muestra una embarcación de suministro de una plataforma de perforación submarina que incluye recipientes que pueden ser utilizados según el método de la presente invención;

La Figura 10 es una realización alternativa de una embarcación de suministro de una plataforma de perforación submarina que incluye recipientes de uso según el método de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Serán descritas ahora las realizaciones de la presente invención, a modo de ejemplos solamente, y con referencia a los dibujos adjuntos.

En relación con la Figura 1 de los dibujos adjuntos, una plataforma de perforación petrolífera submarina 1 tiene situado en su plataforma 3 un recipiente de presión 5 dentro del cual se carga los detritos filtrados procedentes del proceso de la perforación. Este recipiente de presión 5 incluye una entrada superior del material y una salida del material inferior así como medios para suministrar el aire comprimido al interior del recipiente. La entrada del material incluye un conjunto de válvula similar al que está descrito en la Patente GB-A-153900079 y el recipiente entero puede ser similar al que está fabricado y vendido por Clyde Materials Handling Limited (Clyde).

En su funcionamiento, el sistema neumático de transporte que incluye el recipiente de presión 5, sigue el ciclo de llenado y descarga del material del recipiente de presión. Al principio del ciclo, la válvula de la entrada del material (en el sistema de Clyde esta válvula incluye una parte del elemento de cierre esférico) está cerrada. Una válvula de ventilación está abierta para equilibrar la presión del recipiente con la presión ambiental. La válvula de entrada está abierta y la mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera está introducida dentro del recipiente presurizado. La válvula de ventilación está abierta para ventilar el aire desplazado del recipiente. Cuando el recipiente presurizado está lleno, la válvula de la entra se cierra. La válvula de la ventilación se cierra también y el recipiente está ahora cerrado herméticamente. La válvula de la entrada del aire está abierta y el material está transportado en forma de cieno de perforación semisólido a lo largo de la tubería 7.

Como está mostrado en la Figura 1, la tubería 7 se extiende desde una posición debajo del recipiente presurizado 5 hasta una posición elevada por encima de un conjunto de los contenedores 9. El conjunto 9 comprende tres recipientes 11 dimensionados para un contenedor ISO situados dentro de una estructura de soporte 13. (En otras realizaciones, el conjunto de contenedores puede incluir un número de recipientes 11 distinto a los tres de esta realización). La tubería 7 se extiende por encima de la parte superior del conjunto de los contenedores 9 y tiene bifurcaciones que se extienden hacia abajo y conducen hacia las entradas de cada recipiente 11.

Cada contenedor 11 tiene una parte cónica inferior 15 y en el punto más bajo de esta parte se encuentra una válvula de entrada 17 por donde el material que está dentro de los contenedores 11 puede ser descargado a través de la tubería 19 a la conexión de las mangueras de la tubería 21.

Una embarcación de suministro 23, en el que está ajustado otro conjunto de los contenedores 25, puede acercarse a la plataforma de perforación submarina 1. Una manguera flexible 27 está conectada con la tubería 19 en el lugar de la conexión de la manguera con la tubería 21. En su otro extremo la manguera 27 está conectada a una tubería de llenado 29 situada en la embarcación 23. La tubería de llenado 29 llega desde la parte trasera de la embarcación 23 hasta la posición por encima del conjunto de los contenedores 25 y las tuberías ramificadas se extienden hacia abajo desde la tubería 29 hasta las entradas de cada uno de los contenedores 31 que forman parte del conjunto de los contenedores 25.

Como está presentado en la Figura 2, puede haber más recipientes de presión tales como los recipientes 33 para trasladar la mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera al conjunto de los contenedores 9.

En relación con las Figuras 3 y 4 de los dibujos anexos, está presentada una instalación en líneas generales similar a la que está descrita arriba en relación con las Figuras 1 y 2. Sin embargo, en este caso la mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera está trasladada desde el conjunto de los contenedores 9 situado en la plataforma de perforación submarina. Un conjunto de los contenedores 41 está situado en la embarcación 23, los contenedores en este conjunto de contenedores están dispuestos con sus ejes longitudinales que se extienden horizontalmente más que verticalmente como en el caso de la realización de la Figura 1. La tubería de alimentación 29, igualmente, se extiende hasta la posición por encima del conjunto de los contenedores 41 y tiene tuberías ramificadas 43 que se extienden hacia abajo hasta las entradas en cada contenedor situadas en las partes laterales del mismo.

Como mejor se puede ver en la Figura 4, de hecho existen dos conjuntos de contenedores 41, cada uno de los cuales está provisto de una tubería de alimentación 29 que puede estar conectada a una manguera flexible 27.

En relación con la Figura 5 de los dibujos adjuntos, está presentada la primera etapa del método de la presente invención descrita arriba en relación con las Figuras 1 y 2. Después de haber cargado los contenedores 25 en la embarcación 23, la mencionada embarcación se va hacia la costa donde se lleva a cabo el proceso de descarga. Una tubería de descarga 51 se extiende desde la salida 17 de cada uno de los contenedores 25. La tubería 27 puede conectarse con una manguera flexible 53 que se extiende desde el punto de conexión 55 situado en la embarcación 23 hasta el punto de conexión adicional 57 situado en tierra. Desde el punto de la conexión 57 se extiende la tubería 59 que conduce hasta la posición elevada por encima de un contenedor grande 61. La tubería 59 está conectada con una entrada 63 en la parte superior del contenedor 61. El contenedor 61 es ampliamente similar en forma a los contenedores 25 que tienen la parte inferior de forma cónica 65. Cuando se desea, el material cargado en el contenedor 61 puede ser descargado a través de la salida inferior 67.

El proceso de la alimentación de la mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera desde los contenedores 25 al contenedor grande 61 implica transporte neumático similar al que está descrito arriba en relación con el traslado del material desde el recipiente de presión 5 a los contenedores 11.

En relación con la Figura 6 de los dibujos acompañantes, está presentada la siguiente etapa del método descrito arriba en relación con las Figuras 3 y 4. La embarcación de suministro 23, que tiene sus contenedores 31 cargados con el material, se traslada desde la plataforma de perforación petrolífera hasta la costa. Cuando está atracada, los contenedores 31 son levantados por una grúa 71 de la embarcación 23 y situados en un vehículo de carretera 73.

En relación con la Figura 7 de los dibujos acompañantes, está presentado un recipiente de transporte 31 dimensionado para un contenedor ISO situado dentro de una estructura de soporte 81 y situada con su eje longitudinal dispuesto de manera horizontal (Figuras 7a y 7b) y con este eje puesto verticalmente (Figura 7c). El recipiente 31 tiene una parte del extremo superior 83 con forma esférica, una sección del cuerpo principal cilíndrico 85 y una sección cónica inferior 87. En el extremo más bajo de la sección cónica 87, el recipiente está provisto de una válvula de descarga 89.

En relación con la Figura 8 de los dibujos acompañantes, está presentado un conjunto de contenedores 91 que comprende contenedores 93, cada uno situado con la estructura de soporte 95. La tubería de llenado 97 que tiene la válvula 99 se extiende hasta dentro de cada contenedor, estando situada la entrada al contenedor en el extremo superior 83 del contenedor. Asimismo, se encuentra extendiéndose hasta el extremo superior de cada contenedor 93 una línea de aire comprimido 103 que tiene la válvula 105. Cualquier número de contenedores puede estar conectado de esta manera con una tubería de descarga de material común.

En el extremo más bajo de cada contenedor 93 se encuentra una válvula de descarga 89 que tiene conectada a la misma una tubería 107 a través de una tubería de ramificación 109, si fuera conveniente. Con el fin de vaciar un recipiente llenado a través de la tubería 97, su válvula está cerrada, la válvula 89 está abierta y el aire comprimido está introducido en el recipiente a través de la línea de aire 103. La mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera sale a la fuerza del recipiente 93 bajo la presión del aire comprimido y está introducida dentro de la tubería 107. Debido a que el ángulo cónico de la sección cónica o de tolva 93 es menor que un valor determinado, el flujo del material fuera del contenedor 93 es del tipo conocido como flujo másico y como resultado todo el material sale de manera uniforme del contenedor.

En relación con la Figura 9 de los dibujos acompañantes, está presentada tanto el vista alzada (Figura 9a) como en planta (Figura 9b) la embarcación de suministro que está ajustada para llevar grandes recipientes transportadores 111 que están dispuestos en la cubierta de la embarcación. Esta disposición puede soportar hasta mil toneladas de la mezcla de detritos / petróleo de la exploración petrolífera y la mezcla puede ser bombeada neumáticamente desde los depósitos hasta los contenedores de almacenamiento situados en la tierra. Los recipientes transportadores 111 tienen un ángulo cónico de tal manera que se produce el flujo másico y funcionan de manera similar al conjunto de la Figura 8.

En relación con la Figura 10 de los dibujos acompañantes, está presentada otra realización de la embarcación de suministro en vista alzada (Figura 10a) y en planta (Figura 10b). En este caso la embarcación sirve para transportar los contenedores 113 que se ajustan al envoltorio de la estructura de contenedores ISO de 20 pies.

El uso de los recipientes adaptados a los contenedores ISO permite simplemente que se utilicen las embarcaciones en su forma sustancialmente no modificada. Los métodos de la presente invención que implican el uso de los recipientes adaptados para los contenedores ISO pueden ser operativos de manera diferente.

En una realización de acuerdo con la presente invención, un número de recipientes vacíos adaptados a los contenedores ISO es levantado y situado sobre la plataforma de perforación submarina por una grúa de la plataforma. Los recipientes están colocados en un extremo sobre las estructuras de soporte e incorporan las tuberías de descarga y son ensamblados para formar una línea de recipientes de almacenamiento de los que cada uno puede almacenar alrededor de veinte toneladas de detritos / petróleo. Un recipiente presurizado 5 (véase la Figura 1) es utilizado para trasladar los detritos / petróleo desde los filtros o centrífugas dentro de los recipientes transportadores ISO. Entonces se utiliza estos recipientes para trasladar los contenidos almacenados a la embarcación de suministro como se ha descrito arriba en relación con la Figura 1.

Una ventaja de este método es que existe un almacenamiento temporal sobre la plataforma para que la perforación pueda llevarse a cabo cuando la embarcación de suministro no está presente. Además, la velocidad del traslado desde la plataforma es mucho más alta que en el caso cuando el sistema de transporte neumático estándar (como el sistema Clyde) es utilizado sólo. Adicionalmente, las dimensiones de las mangueras pueden ser minimizadas.

Una realización alternativa que utilice los recipientes adaptados a los contenedores ISO implica el uso de estos recipientes en la embarcación suministrada. Treinta o cuarenta de estos recipientes pueden estar colocados sobre el extremo y transportados en balsa para formar una estructura estable en la que se puede transportar 400 o 500 toneladas de detritos, como se puede ver en la Figura 10. Cuando el barco regresa al puerto, el contenido de los recipientes del contenedor puede ser neumáticamente trasvasado a la tierra. Alternativamente, los depósitos pueden ser levantados por las grúas, dándoles vuelta horizontalmente y cargados en los vehículos de carretera de contenedores ISO estándar. Si fuera apropiado, también se pueden apilar sobre el muelle de la misma manera que se apilan los contenedores actualmente. Cuando los contenedores son recibidos en la planta procesadora, se los coloca sobre un extremo y utiliza como recipientes transportadores para trasladar los detritos / petróleo hasta su destino.

En todavía otra realización de acuerdo con la presente invención la mezcla de detritos / petróleo de perforación se almacena en grandes volúmenes en las extremidades de las torres de perforación petrolíferas semi-sumergibles o plataformas de perforación submarina. Las extremidades tienen normalmente 15 metros de diámetro. Los recipientes presurizados situados en las extremidades y que funcionan sobre los mismos principios como los que han sido descritos arriba, almacenan las mezclas de detritos / petróleo y luego son utilizados como recipientes de transporte neumático para trasladar el material a la embarcación de suministro.

Con algunos detritos de perforación, puede ser necesario o deseado utilizar revestimientos de baja fricción dentro de los recipientes de presión. Tales revestimientos pueden ser utilizados conjuntamente con el uso del ángulo cónico del flujo másico, como se ha descrito arriba, para ayudar en la descarga de los detritos de la perforación de las superficies interiores de los recipientes de presión.

Claims (14)

1. Un método de transportar una pasta que no fluye libremente que comprende la carga de la pasta dentro de un recipiente (5, 11) y la aplicación del gas comprimido al recipiente (5, 11) para causar que el material fluya fuera del recipiente (5, 11) caracterizado porque este recipiente (5, 11) incluye una parte de tolva cónica (15, 87) que, por lo menos durante la descarga del material, forma la sección inferior del recipiente (5, 11) y el ángulo cónico está por debajo del valor crítico requerido para conseguir el fluido másico.

2. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el gas comprimido es aire comprimido.

3. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente (5, 11) está provisto de una entrada y una salida de manera que la carga del recipiente (5, 11) se realiza a través de la entrada.

4. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente (5, 11) tiene una salida de forma cónica (15, 87).

5. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la salida (17) está conectada a un conducto (51, 53, 59) que llega al previsto destino final del material.

6. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la pasta es pasta producida a partir de detritos de la perforación submarina en la exploración petrolífera.

7. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el método incluye los pasos de:

(i)

llenar el recipiente (31) por lo menos parcialmente con una pasta que no fluye libremente y procede de la estación de llenado;

(ii)

transportar el recipiente (31) hasta la estación de descarga; y

(iii)

en la estación de descarga, aplicar el gas comprimido al interior del recipiente (31) para transportar el material fuera del recipiente (31) hasta su destino.

8. Un método de acuerdo con la Reivindicación 7, caracterizado porque la parte inferior cónica de la tolva (87) es el extremo de salida del recipiente (31).

9. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el gas comprimido está aplicado a la superficie de la pasta.

10. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente (31) está adaptado para ajustarse a la estructura de un contenedor ISO.

11. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque los detritos de la perforación petrolífera son cargados en el primer recipiente (5) relativamente pequeño capacitado para ser presurizado desde donde el citado material es trasladado bajo presión a través de una tubería (7) a uno o más recipientes distintos (11) también capacitados para ser presurizados, los citados recipientes (11) son adaptados para ser transportados hasta el sitio donde tiene lugar la descarga del material.

12. Un método de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque los detritos de la perforación son cargados en el primer recipiente (5) relativamente pequeño capacitado para ser presurizado desde donde el citado material es trasladado bajo presión a través de una tubería (7) a uno o más recipientes distintos (11) que permanecen en su posición original y el material se descarga de los mismos para ser introducido en todavía otros recipientes (31) que son transportados hasta el destino.

13. Un método de acuerdo con la Reivindicación 12, caracterizado porque los otros recipientes (31) son transportados en posición horizontal.

14. Un método de acuerdo con la Reivindicación 13, caracterizado porque los recipientes (31) giran de la posición horizontal por lo menos 90º para asegurar que la línea central de los recipientes (31) se encuentra en la vertical cuando se realice la descarga.