ES2252026T3 - Subestructura compacta de plataforma de cables tensados. - Google Patents
Subestructura compacta de plataforma de cables tensados.Info
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Abstract
Una subestructura de tipo TLP (tension leg platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para una plataforma offshore que comprende: por lo menos tres columnas de apoyo flotantes (102) dispuestas alrededor de un eje central (106) de la subestructura para formar una apertura (108) cuyo centro es el eje central; múltiples pontones flotantes (110) espaciados lateralmente del eje y que conectan entre sí al menos varias de las columnas (102); cada pontón (110) posee un extremo conectado al extremo inferior de una de las columnas (102) y otro extremo conectado al extremo inferior de otra columna (102). La unión de dos pontones con una de las columnas define una esquina; y múltiples conectores de cables tensados (118) montados en la subestructura, que se caracteriza por: múltiples alas (114), de las cuales por lo menos una de dichas alas (114) se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina. Esta ala posee un perímetro que comprende varios lados verticales y un extremo; y cadauno de los conectores de cables tensados (118) está montado en el perímetro de una de las alas.
Description
Subestructura compacta de plataforma de cables
tensados.
La presente invención se refiere a una
subestructura compacta de plataforma de tipo TLP (tension leg
platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para el
soporte de una plataforma offshore. El aparato de la invención
incluye múltiples columnas de apoyo dispuestas en una zona abierta
alrededor de un eje central de la subestructura, múltiples pontones
de conexión y múltiples alas o brazos estabilizadores para asegurar
de forma permanente o temporal múltiples cables tensados anclados
al fondo marino. Las columnas están dispuestas preferentemente de
forma simétrica alrededor del eje central.
En particular, la presente invención se refiere a
una subestructura compacta de tipo TLP de base amplia para el
soporte de una plataforma que incluye múltiples columnas de apoyo
dispuestas alrededor de una zona abierta, transparente a las olas,
ubicada alrededor de un eje central de la subestructura. Las
columnas adyacentes están conectadas entre sí por al menos un
pontón y se sitúan, preferentemente de forma simétrica, alrededor
del eje central. La subestructura también incluye varias alas o
brazos estabilizadores que salen de forma radial de las columnas
y/o de los pontones. Cada una de estas alas está diseñada para
asegurar de forma permanente o temporal por lo menos uno de los
cables tensados anclados al fondo marino. Parte de cada columna se
encuentra por encima del nivel del agua, mientras que el resto está
sumergido. El aparato de la subestructura minimiza, o al menos
reduce, el movimiento de traslación y la flexión de rotación en la
subestructura, reduciendo así la fatiga por flexión en los cables
tensados que anclan la subestructura al fondo marino. El aparato
también supera la necesidad de que el espacio entre cables tensados
y el espacio entre columnas guarden relación. La presente invención
también se refiere a las plataformas que incorporan esta
subestructura, los métodos para la construcción de la subestructura,
los métodos para amarrar una plataforma offshore y los métodos para
reducir la fatiga y ampliar el ciclo vital de los cables tensados
de anclado y las conexiones.
Un gran número de subestructuras han sido
descritas en el estado de la técnica anterior. Muchas de estas
subestructuras son estructuras de soporte de plataformas de grandes
dimensiones y están sujetas al fondo marino por medio de una serie
de cables tensados. Estos cables tensados conforman un patrón que
define los límites de un área relativamente grande del fondo
marino. Las subestructuras compactas también se conocen en la
técnica, pero generalmente utilizan una columna central con brazos
que salen radialmente de la misma. Tanto plataformas compactas como
de gran tamaño han sido divulgadas en las siguientes patentes
estadounidenses, que se adjuntan a este documento a efectos de
consulta: 3,982,492; 4,421,436; 4,793,738; 4,913,233; 4,938,632;
4,983,073; 5,147,148; 5,381,865; 5,421,676;
5,431,511; 5,433,273; 5,549,164; 5,507,598; 5,567,086; 5,669,735 y 5,775,846. Sin embargo, estas estructuras no incluyen las características que se ofrecen en la presente invención. Por ejemplo, estas estructuras no incluyen una serie de brazos o alas que salen radialmente de una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y que minimiza, o al menos reduce, el grado de fatiga en los cables tensados de anclaje. Estas plataformas de gran tamaño y compactas se han divulgado en los siguientes números de publicaciones internacionales: WO97/45318 y WO99/00293. Las estructuras tampoco incluyen características de la presente invención. Por ejemplo, WO97/45318 no incluye, por lo menos, una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y una serie de brazos u alas que salen radialmente de la misma. Asimismo, WO99/00293 no incluye, por lo menos, un ala que se extiende hacia fuera desde la esquina definida por la unión de dos pontones cualesquiera con una de las columnas, como se reivindica. Por otra parte, WO99/00293 tampoco cuenta con un ala que incrementa sustancialmente el radio del perímetro de la subestructura, sino que posee simplemente puntos de anclaje (1) que sirven únicamente para conectar las líneas de anclaje a las columnas. Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de una subestructura transparente a las olas, compacta y con múltiples columnas, que minimice o al menos reduzca la fatiga de los cables tensados y posea un modelo de anclaje al fondo marino similar a una subestructura de gran tamaño de una plataforma de tipo TLP.
5,431,511; 5,433,273; 5,549,164; 5,507,598; 5,567,086; 5,669,735 y 5,775,846. Sin embargo, estas estructuras no incluyen las características que se ofrecen en la presente invención. Por ejemplo, estas estructuras no incluyen una serie de brazos o alas que salen radialmente de una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y que minimiza, o al menos reduce, el grado de fatiga en los cables tensados de anclaje. Estas plataformas de gran tamaño y compactas se han divulgado en los siguientes números de publicaciones internacionales: WO97/45318 y WO99/00293. Las estructuras tampoco incluyen características de la presente invención. Por ejemplo, WO97/45318 no incluye, por lo menos, una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y una serie de brazos u alas que salen radialmente de la misma. Asimismo, WO99/00293 no incluye, por lo menos, un ala que se extiende hacia fuera desde la esquina definida por la unión de dos pontones cualesquiera con una de las columnas, como se reivindica. Por otra parte, WO99/00293 tampoco cuenta con un ala que incrementa sustancialmente el radio del perímetro de la subestructura, sino que posee simplemente puntos de anclaje (1) que sirven únicamente para conectar las líneas de anclaje a las columnas. Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de una subestructura transparente a las olas, compacta y con múltiples columnas, que minimice o al menos reduzca la fatiga de los cables tensados y posea un modelo de anclaje al fondo marino similar a una subestructura de gran tamaño de una plataforma de tipo TLP.
La presente invención proporciona una
subestructura compacta de plataforma de tipo TLP de base amplia con
múltiples columnas, con una zona central transparente a las olas,
para el soporte de una plataforma offshore. El aparato de esta
invención incluye múltiples columnas de apoyo dispuestas en
derredor de una zona abierta alrededor de un eje central de la
subestructura y por lo menos un pontón flotante que conecta las
columnas adyacentes entre sí. Las columnas están diseñadas para
fijarse a una plataforma y proporcionar apoyo a la misma, y están
preferentemente dispuestas de forma simétrica alrededor del eje
central.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una subestructura de plataforma de tipo TLP de base
amplia para una plataforma offshore que comprende:
por lo menos tres columnas de apoyo flotantes
dispuestas alrededor de un eje central de la subestructura para
formar una apertura que se ubica alrededor del eje central;
múltiples pontones flotantes espaciados
lateralmente con respecto al eje y que conectan por lo menos
algunas de las columnas entre sí;
cada pontón cuenta con un extremo conectado al
extremo inferior de una columna y otro extremo conectado al extremo
inferior de otra columna; la unión de dos pontones con una de las
columnas constituye una esquina; y
múltiples conectores de cables tensados montados
en la subestructura, que se caracteriza por:
múltiples alas, con al menos una de las mismas
que se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina;
este ala tiene un perímetro que comprende varios lados verticales y
un extremo; y
cada uno de los conectores de cables tensados
está montado en el perímetro de una de las alas.
Durante su funcionamiento, cada columna tiene una
parte sumergida y otra no sumergida y, junto con los pontones
flotantes, que están sumergidos, las columnas pueden ser fabricadas
para que sean flotantes de una forma selectiva gracias al control de
su lastre (y, de hecho, es preferible que lo sean). La
subestructura también incluye al menos un ala o brazo fijado
permanentemente a cada columna o a cada pontón (o que forme parte de
los mismos). Cada ala o brazo está unido a por lo menos un cable
tensado que se encuentra anclado al fondo marino. Las alas pueden
estar abiertas, cerradas o tener una estructura mixta (con partes
cerradas y abiertas), y las alas cerradas o diferentes partes del
ala pueden ser lastradas independientemente.
Preferentemente, el perímetro de cada una de las
alas comprende un par de superficies laterales opuestas y un
extremo; cada conector de cable tensado se monta a una de las
superficies laterales de una de las alas.
La presente invención también proporciona una
subestructura compacta de tipo TLP para el soporte de una
plataforma offshore que incluye múltiples columnas de apoyo que
forman una zona abierta, transparente a las olas, dispuesta
alrededor de un eje central de la subestructura, en donde columnas
adyacentes están conectadas entre sí por pontones flotantes y en
donde las columnas se han ubicado preferentemente de forma simétrica
alrededor del eje central. La subestructura también incluye
múltiples alas o brazos que salen de forma radial de las columnas
y/o de los pontones. Cada ala asegura de forma permanente o temporal
por lo menos dos cables tensados anclados al fondo marino, y cada
cable tensado está acoplado a un costado opuesto de un ala o brazo.
Todas las columnas incluyen una parte por encima del agua y otra
sumergida y, junto con los pontones flotantes, que están sumergidos,
pueden ser (y, de hecho, es preferible que sean) flotantes de forma
selectiva gracias a un control de su lastre. La subestructura está
diseñada con el fin de minimizar el movimiento de traslación y la
flexión de rotación en la misma (reduciendo así la fatiga por
flexión en los cables tensados que anclan la subestructura al fondo
marino), reducir la fatiga por flexión en los miembros de conexión
que unen los cables tensados a las alas y desasociar la separación
horizontal de los cables tensados en la marquesina de las
dimensiones de la cubierta superior. También se ha diseñado esta
subestructura para que posea unas dimensiones suficientes de moon
pool (apertura directa al agua) que pueda albergar tubos de
retorno submarinos tensados (top tensioned risers) y permita
un acceso directo vertical a los
pozos.
pozos.
La presente invención también proporciona una
plataforma de trabajo y una plataforma de equipo apoyada por la
subestructura de la presente invención, la cual incluye plataformas
fijadas de forma permanente o temporal a la subestructura (descritas
anteriormente), la subestructura y los cables tensados anclados al
fondo marino. La plataforma puede admitir equipos de perforación,
de completación de pozos, tubos submarinos que ascienden desde una
perforación de pozo en el fondo marino a través de la zona abierta
de la subestructura de la plataforma, y otros equipos relacionados
con los pozos.
La presente invención también proporciona un
método para el soporte y amarre de una plataforma offshore con el
fin de reducir la fatiga en los cables tensados de anclaje y sus
conexiones. Este método incluye las fases de soporte de una
plataforma offshore sobre una subestructura de la presente
invención, lastrado de la subestructura de forma que partes de las
columnas de la subestructura queden por encima del agua y partes de
las columnas queden por debajo del agua, y colocación de múltiples
cables tensados para que estén anclados en uno de sus extremos al
fondo marino y estén fijados en el otro extremo a las alas de la
subestructura.
La presente invención también proporciona un
método para la construcción de las subestructuras de la presente
invención, incluidas las fases correspondientes a la conexión entre
sí de las columnas de apoyo adyacentes con al menos un pontón
sumergible, la fijación de al menos un ala a cada columna o pontón
y la fijación de cables tensados en uno de sus extremos al ala y en
el otro a un anclaje de fondo
marino.
marino.
Esta invención se comprenderá mejor si se
consultan la siguiente descripción detallada y los dibujos
ilustrativos que se adjuntan. En estos dibujos los elementos comunes
han sido numerados de la misma manera.
En la Figura 1A se muestra una vista superior de
una primera modalidad preferida de una estructura de soporte de
plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 1B se muestra esquemáticamente una
vista en perspectiva de la estructura de la Figu-
ra 1A.
ra 1A.
En la Figura 1C se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 1D se muestra una vista lateral de
la estructura de la Figura 1C.
En la Figura 1E se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 1F se muestra una vista lateral de
la estructura de la Figura 1E.
En la Figura 1G se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 1H se muestra una vista lateral de
la estructura de la Figura 1G.
En la Figura 2A se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 2B se muestra esquemáticamente una
vista en perspectiva de la estructura de la Figura 2A.
En la Figura 2C se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 2D se muestra una vista lateral de
la estructura de la Figura 2C.
En la Figura 2E se muestra una vista superior de
un diseño de ala alternativo.
En la Figura 3A se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 3B se muestra esquemáticamente una
vista en perspectiva de la estructura de la Figura 3A.
En la Figura 4A se muestra una vista superior de
otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma
de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente
invención.
En la Figura 4B se muestra una vista lateral de
la estructura de la Figura 4A.
En la Figura 5 se muestra una modalidad preferida
de una plataforma offshore que incorpora la estructura de soporte de
tipo TLP de base amplia de la Fi-
gura 1.
gura 1.
En la Figura 6 se muestra una modalidad preferida
de una torre de perforación petrolífera, apoyada en una plataforma
offshore que incorpora la estructura de soporte de tipo TLP de base
amplia de la Figu-
ra 2C.
ra 2C.
En la Figura 7 se muestra una modalidad preferida
de una torre de perforación petrolífera, apoyada en una plataforma
offshore que incorpora la estructura de soporte de tipo TLP de base
amplia de la Figu-
ra 1C.
ra 1C.
Es posible construir una subestructura compacta
para una plataforma de tipo TLP que incorpore un modelo de soporte
de cables tensados similar, por lo que respecta a su diseño
geométrico, a estructuras de soporte de dimensiones más grandes. La
subestructura proporciona transparencia a las olas en un área
interna abierta alrededor de un eje central, así como varias (más
de dos) columnas de apoyo flotantes dispuestas alrededor del eje
central, preferentemente ubicadas de forma simétrica alrededor de
este eje central. Las columnas adyacentes están conectadas entre sí
por al menos un pontón flotante. Las columnas o pontón/pontones
poseen alas o brazos flotantes que salen de forma radial de los
mismos. Cada ala cuenta con una estructura para asegurar al menos
un cable tensado anclado al fondo marino. Estas alas contribuyen a
estabilizar la subestructura compacta, mejorar la eficacia del peso
del casco en comparación con una plataforma convencional de tipo
TLP, reducir al mínimo la carga de las olas y de la corriente
marina en las columnas y pontones o en el casco, mejorar el ciclo
vital de resistencia a la fatiga de los cables tensados, mejorar el
ciclo de resistencia a la fatiga de los conectores superiores e
inferiores de los cables tensados (proporcionando así una mayor
flexibilidad en el diseño de los componentes), desasociar la
separación horizontal de los cables tensados en la marquesina de las
dimensiones de la cubierta superior, reducir los períodos naturales
de vibraciones y movimientos de vaivén y balanceo en la plataforma
y reducir los requisitos de lastre para mantener una tensión
uniforme en los cables tensados. Mediante la optimización del
espacio entre columnas, esta invención facilita la reducción del
peso del acero en la estructura de cubierta y proporciona una mayor
estabilidad para el transporte e instalación del casco. Las
estructuras de la presente invención también pueden proporcionar
unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa
al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y
permitir el acceso directo vertical a los pozos. La estructura
también permite la optimización de la relación entre el volumen de
columna bajo el agua y el volumen de pontón con el fin de mejorar el
efecto de cancelación hidrodinámico. Las estructuras preinstaladas
pueden proporcionar una plataforma estabilizada para la instalación
o construcción posteriores de una cubierta.
En líneas generales, la presente invención
incluye una subestructura de soporte compacta que incluye, por lo
menos, tres columnas de apoyo dispuestas alrededor de un eje
central, con las columnas dispuestas preferentemente de forma
simétrica alrededor del eje central. La subestructura está diseñada
para soportar una plataforma offshore. En su modalidad preferida,
la invención incluye múltiples pontones flotantes sumergibles, con
por lo menos un pontón que conecta entre sí cada par de columnas
adyacentes en una ubicación sumergida de cada columna y varias alas
que salen radialmente hacia fuera de cada columna y/o cada pontón.
A todas las alas se ha fijado por lo menos un conector de cable
tensado. Es preferible que las alas estén dispuestas simétricamente
alrededor del eje central de la estructura.
En líneas generales, la presente invención
también se refiere a un método para el amarre de una plataforma
offshore, incluidas las fases de anclaje en un extremo de múltiples
cables tensados en el fondo marino, aseguramiento del otro extremo
de los cables tensados a alas fijadas a una subestructura de la
presente invención y fijación de una plataforma a la parte superior
de múltiples columnas flotantes de la subestructura. Estas columnas
están conectadas entre sí por múltiples pontones flotantes.
En líneas generales, la presente invención
también se refiere a un método para la mejora del ciclo de
resistencia a la fatiga de los cables tensados submarinos, incluidas
las fases de formación de múltiples columnas flotantes, conexión
entre sí de las mismas mediante pontones flotantes, generalmente
horizontales, con el fin de formar una subestructura de flotación
controlable, fijación de múltiples brazos alrededor del perímetro
exterior de la subestructura (dichos brazos cuentan con un extremo
proximal y un extremo distal), aseguramiento de un extremo de los
cables tensados al extremo distal de cada uno de los brazos y
aseguramiento del otro extremo de los cables tensados al fondo
marino.
Las alas o brazos están diseñados para mejorar la
estabilidad global de la subestructura y reducir el movimiento, en
relación con el fondo marino, causado por la acción de las olas, la
corriente marina y el aire sobre la subestructura y los cables
tensados adjuntos. La reducción de movimiento (de traslación,
rotativo, de vaivén y de balanceo) causa un momento reducido en los
cables tensados y en las conexiones de los cables tensados al fondo
marino y a la subestructura, mejorando así el ciclo vital de los
cables tensados y de las conexiones al disminuir la fatiga por
flexión causada por el movimiento de la subestructura en relación
con el fondo marino.
En general, las alas incrementan una extensión
radial de la subestructura entre aproximadamente el 10% y el 100%.
Se utiliza el término extensión radial de la subestructura para
referirse a la distancia entre el eje central de la subestructura y
un punto en el perímetro exterior de la misma, definido en general
por los pontones. Por consiguiente, si las alas se fijan a las
columnas, entonces las alas incrementarían la distancia entre el eje
central y la superficie externa de la columna en una cantidad
comprendida entre el 10% y el 100%. Preferentemente, las alas
amplían la extensión radial de la subestructura entre un 10% y un
75%, y en particular entre aproximadamente un 25% y un 75%, aunque
también se contempla la posibilidad de una extensión radial mayor o
menor.
Las columnas son generalmente de mayor diámetro o
dimensiones que los pontones o las alas. No obstante, estos tres
elementos pueden tener dimensiones similares. Por otra parte, la
forma exacta de las columnas, pontones y alas depende de los
criterios y las elecciones de diseño. Cualquier forma geométrica
regular o irregular es aceptable, incluidas (pero no limitadas a)
las formas con sección transversal circular, cuadrada, rectangular,
ovalada, triangular, pentagonal o cualquier otro tipo de sección
transversal poligonal o similar. Preferentemente, las columnas
deberían tener una sección transversal circular, cuadrada,
pentagonal o poligonal. También es preferible que los pontones
tengan una sección transversal circular, cuadrada, rectangular o
poligonal.
Las subestructuras de la presente invención se
construyen preferentemente con las columnas dispuestas
simétricamente alrededor de un eje central de las subestructuras.
Sin embargo, también se incluyen dentro del ámbito de esta
invención columnas no dispuestas simétricamente. El ordenamiento no
simétrico de columnas puede resultar menos resistente a ciertos
tipos de fuerzas que se repiten de forma regular o periódica. En
general, las subestructuras incluyen al menos tres columnas. Se
prefieren subestructuras de tres o cuatro columnas. Para
subestructuras de tres columnas, éstas se disponen alrededor del eje
central de la subestructura formando un triángulo. Es preferible
que este triángulo sea equilátero, aunque también se prevé la
posibilidad de utilizar otros tipos de triángulos, como por ejemplo
triángulos isósceles, rectángulos o de otro tipo general. Para
subestructuras de cuatro o más columnas, las columnas se disponen
alrededor del eje central de la subestructura en una figura
poligonal. Por lo que respecta a las subestructuras de cuatro
columnas, la organización poligonal es preferiblemente simétrica,
como por ejemplo un cuadrado, rectángulo o paralelogramo; sin
embargo, también se prevé la posibilidad de utilizar cuadriláteros y
trapezoides con cuatro ángulos internos diferentes. Para
estructuras con un mayor número de columnas, las columnas se
disponen alrededor del eje central de la subestructura en una figura
poligonal. Por otra parte, aunque se prefiere la disposición en
polígonos cerrados, también es posible utilizar polígonos abiertos.
En las figuras de polígonos abiertos no se incluye uno de los
pontones de unión, lo que permite un acceso a gran escala al
interior de la subestructura.
Las alas se pueden disponer en una estructura
abierta, cerrada o mixta, con partes abiertas o cerradas. Las
estructuras cerradas pueden ser flotantes, de forma que puedan ser
lastradas independientemente. Las alas abiertas pueden incluir
estructuras armadas o vigas con traveseros de refuerzo. Las alas
cerradas pueden incluir estructuras soldadas o continuas que pueden
ser inundadas parcial o completamente.
Las subestructuras de la presente invención
también pueden incluir bombas de lastre asociadas con las columnas,
pontones y/o alas para controlar colectiva o individualmente el
lastre de cada componente de la subestructura o toda la
subestructura. El control del lastre facilita el control de la
tensión de los cables tensados y permite la instalación y el
acoplamiento y/o intercambio de la plataforma de forma sencilla.
Los conectores de plataforma y los conectores de
cables tensados, así como la conexión entre la subestructura y la
plataforma o cable tensado, pueden estar constituidos por cualquier
conector o conexión utilizados normalmente en este campo, incluidos
(pero no limitados a) conectores que pueden soldarse y cualquier
otro tipo de conexiones soldadas, de fijación o similares.
La colocación de los conectores de cable tensado
también depende de los criterios o las elecciones de diseño. En
general, los conectores de cable tensado están situados en (o cerca
de) los extremos exteriores o distales de las alas. Preferentemente,
los conectores están ubicados bien en el extremo distal de cada ala
o bien en los lados de cada ala en (o cerca de) el extremo distal
de la misma. Cada ala puede albergar uno o más conectores y sus
cables tensados asociados. El número preferido de conectores por
ala es dos o un número superior, y se prefieren sobre todo dos
conectores por ala.
Los materiales adecuados para construir la
subestructura y los elementos de la misma incluyen (pero no están
limitados a) metales como el hierro o aleaciones del mismo como el
acero, el acero inoxidable o similar, la cerámica, el plástico, el
hormigón, los agregados, los compuestos u otros materiales de
construcción estructurales.
Con referencia a las Figuras 1A y 1B, se muestra
una primera modalidad preferida de una subestructura de soporte
compacta de tipo TLP (100), la cual incluye tres columnas
cilíndricas, sustancialmente verticales (102), que poseen una parte
superior (104) diseñada para acoplar y soportar una plataforma (no
mostrada). Las columnas (102) se disponen simétricamente alrededor
de un eje central (106) y forman una zona central abierta (108) que
permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona
abierta (108) está diseñada para permitir un mejor acceso a la
estructura submarina. En una modalidad preferida, la zona abierta
(108) posee unas dimensiones suficientes de moon pool
(apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados
y otros equipos bien conocidos en este campo. La disposición
espaciada de las columnas (102) proporciona una mejor transparencia
a las olas de la subestructura (100) y mejora las respuestas de la
subestructura a la acción de las olas, la corriente marina y el
viento.
La subestructura (100) también incluye al menos
un pontón (110), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí
las columnas adyacentes (102) en su parte inferior (112). Aunque el
pontón (110) se muestra conectando entre sí las columnas adyacentes
(102) en su parte inferior (112), es posible colocar el pontón
(110) el cualquier punto a lo largo de la longitud de las columnas
(102). La subestructura (100) incluye además al menos un ala (114)
que se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina de la
subestructura (100). El ala (114) posee un perímetro que comprende
costados verticales (116) y un extremo. Los costados verticales
(116) comprenden un par de superficies laterales opuestas (116) y el
extremo une las superficies laterales opuestas (116) en su extremo
radial exterior.
Cada conector (118) está diseñado para asegurar
de forma permanente o temporal un extremo de un cable tensado (no
mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra fijado al
fondo marino. Los conectores (118) pueden estar fijados a una o
ambas superficies laterales opuestas (116). Otra posibilidad es que
los conectores (118) estén unidos al extremo que une las
superficies laterales opuestas.
Las alas incrementan la distancia entre los
cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y
de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento
de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para
la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo
de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los
conectores de cables tensados. Cada columna (102) y cada pontón
(110) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que
los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede
minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y
rotativo de una plataforma anexa.
Con referencia a las Figuras 1C y 1D, otra
modalidad preferida de la subestructura (100) incluye tres columnas
sustancialmente cuadradas (102) que poseen un costado orientado
hacia fuera (120) desde el cual se extienden las alas (114) y
pontones trapezoidales (110) que conectan las columnas (102) entre
sí. Las alas (114) pueden ser de diferentes diseños e incluyen una
parte proximal trapezoidal (122) y una parte distal rectangular
(124). Los conectores (118) pueden ser de diferentes diseños e
incluyen un cuerpo sólido trapezoidal (126) y un acoplamiento
circular (128) en el que se inserta el extremo de un cable
tensado.
Aunque las columnas (102) mostradas en las
Figuras 1A a 1D tienen una orientación sustancialmente vertical,
las columnas (102) pueden contar con una inclinación con respecto
al eje vertical tal como se muestra en las Figuras 1E y 1F. En una
disposición de columnas inclinadas o anguladas, las columnas (102)
poseen preferentemente un ángulo de forma que la dimensión de
columna d_{1} en la parte superior (130) de la subestructura (100)
sea menor que la dimensión de columna d_{2} en la parte inferior
(132) de las columnas (102) de la subestructura (100). En general,
el ángulo \varphi creado por un eje (134) asociado a la columna y
un eje vertical (136) asociado a la subestructura está comprendido
entre aproximadamente 90° (vertical) y 45°. Preferentemente el
ángulo debería estar comprendido entre aproximadamente 85° y 50°, y
en particular entre aproximadamente 80° y 60°.
Con referencia a las Figuras 1G y 1H, en éstas se
muestra otra modalidad preferida de la subestructura (100) en la
que no aparece un pontón o pontones de unión entre dos de las
columnas (102). En esta disposición, se puede acceder directamente
al área abierta (108) desde una entrada lateral (138), es decir la
entrada (138) se corresponde con la ubicación del pontón de unión
que falta (110).
Con referencia a las Figuras 2A y 2B, en las
mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura
compacta de tipo TLP (200). Esta subestructura (200) incluye cuatro
columnas alargadas, sustancialmente verticales, de corte cuadrado
(202) con extremos superiores (204) diseñados para soportar una
plataforma (no mostrada). Las columnas (202) están dispuestas de
forma simétrica alrededor de un eje central (206) y forman una zona
central abierta (208) que permite un mejor acceso a los conductos de
los pozos. La zona abierta (208) preferentemente cuenta con unas
dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al
agua) para albergar tubos submarinos tensados y otros equipos bien
conocidos en este campo. La disposición espaciada de las columnas
(202) proporciona una mejor transparencia a las olas de la
subestructura (200) y mejora la respuesta de la subestructura a la
acción de las olas, la corriente marina y el viento.
La subestructura (200) también incluye al menos
un pontón (210), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí
las columnas adyacentes (202) en su parte inferior (212). La
subestructura (200) incluye además al menos un ala (214) que se
extiende de forma radial desde cada columna (202). Cada columna
(214) posee superficies superiores e inferiores (216 y 218) para
acoplar un bordeo vértice exterior (220) de la columna (202). A cada
ala (214) se fija, en superficies laterales opuestas (222), un
conector de cable tensado (224). Cada conector de cable tensado
(224) está diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un
extremo de un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro
extremo se encuentra fijado al fondo marino. Las alas incrementan
la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de
los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados. Se
mejoran el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de
vaivén y balanceo para la subestructura de TLP, con una mejora
correspondiente en el ciclo de resistencia a la fatiga de los
cables tensados y de los conectores de cables tensados. Cada columna
(202) y cada pontón (210) están lastrados de forma individual y
ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por
igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de
traslación y rotativo de una plataforma anexa.
Por lo que se refiere a las Figuras 2C y 2D,
presentan otra modalidad preferida de una subestructura compacta de
tipo TLP (200) que incluye cuatro columnas de apoyo sustancialmente
cuadradas, alargadas y sustancialmente verticales (202), que poseen
una rotación de 45° con respecto a las columnas de las Figuras 2A y
2B. En esta disposición, las alas (214) se extienden desde un
costado orientado hacia fuera (226) de cada columna (202), en lugar
del vértice orientado hacia fuera (220) de la modalidad ilustrada
por las Figuras 2A y 2B. Las alas (214) de la modalidad ilustrada
por las Figuras 2C y 2D son de una estructura compuesta que incluye
una parte proximal trapezoidal (228) y una parte distal rectangular
(230). También se muestran los conectores (224) en una construcción
alternativa que incluye un cuerpo cuadrilátero (232) que posee un
acoplamiento circular (234) en el que se inserta un extremo del
cable
tensado.
tensado.
En la Figura 2E se muestra una disposición
alternativa del ala, en la que el ala (416) incluye dos partes: una
parte proximal sustancialmente rectangular (236) y una parte distal
trapezoidal (238). Los conectores (220) están fijados a un costado
orientado hacia fuera (240) de la parte trapezoidal (224), que
sitúa los conectores (220) en un extremo orientado hacia fuera
(242) de cada ala (214) de la subestructura (200). Por supuesto, la
parte trapezoidal (238) también puede ser un cuadrado o
rectángulo.
Con referencia a las Figuras 3A y 3B, en las
mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura
compacta de tipo TLP con el número 300. La subestructura (300)
incluye cuatro columnas de apoyo pentagonales, alargadas y
sustancialmente verticales (302) con extremos superiores (304)
diseñados para soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas
de apoyo (302) están dispuestas de forma simétrica alrededor de un
eje central (306) y forman una zona central abierta (308) que
permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona
abierta (308) preferentemente cuenta con unas dimensiones
suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para
albergar tubos submarinos tensados y otros equipos bien conocidos
en este campo. Cada columna (302) incluye un lado (310) orientado
normalmente hacia fuera en relación con el eje (306) para facilitar
la sujeción de las alas (316). La disposición espaciada de las
columnas (302) proporciona una mejor transparencia a las olas de la
subestructura (300) y mejora la respuesta de la subestructura a la
acción de las olas, la corriente marina y el viento.
La subestructura (300) también incluye al menos
un pontón (312), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí
las columnas adyacentes (302) en su parte inferior (314). La
subestructura (300) incluye además al menos un ala (316) que se
extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera
(310) de cada columna (302). A cada ala (316) está fijado, en
superficies laterales opuestas (318), un conector de cable tensado
(320). Cada conector de cable tensado (320) está diseñado para
asegurar de forma permanente o temporal un extremo de un cable
tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra
fijado al fondo marino. Las alas incrementan la distancia entre los
cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y
de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento
de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para
la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo
de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los
conectores de cables tensados. Cada columna (302) y cada pontón
(312) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que
los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar,
o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una
plataforma anexa.
Con referencia a las Figuras 4A y 4B, en las
mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura
compacta de tipo TLP (400). La subestructura (400) incluye cuatro
columnas de apoyo sustancialmente cuadradas, alargadas y
sustancialmente verticales (402) con extremos superiores (404)
diseñados para soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas
de apoyo (402) están dispuestas de forma simétrica alrededor de un
eje central (406) y forman una zona central abierta (408) que
permite un mejor acceso a los conductos de los pozos o a otros
equipos submarinos. En una modalidad preferida, la zona abierta
(408) cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool
(apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados
convencionales y otros equipos bien conocidos en este campo. Cada
columna (402) incluye un costado (410) orientado normalmente hacia
fuera en relación con el eje (406) para facilitar la sujeción de
las alas (416). La disposición espaciada de las columnas (402)
proporciona una mejor transparencia a las olas de la subestructura
(400) y mejora la respuesta de la subestructura a la acción de las
olas, la corriente marina y el viento.
La subestructura (400) también incluye al menos
un pontón (412) que conecta entre sí las columnas adyacentes (402)
en un punto (414) ubicado por encima de la parte inferior (403) de
las columnas (402). La subestructura (400) incluye además al menos
un ala (416) que se extiende de forma radial desde el costado
orientado hacia fuera (410) de cada columna (402). A cada ala (416)
están fijados, en un extremo orientado hacia fuera (418), conectores
de cable tensado (420). Cada conector de cable tensado (420) está
diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un extremo de
un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se
encuentra fijado al fondo marino. En esta modalidad preferida de la
invención, las alas (416) están abiertas, con una estructura armada
o de vigas que incluye vigas hacia fuera (422) y vigas
transversales (424).
Las alas incrementan la distancia entre los
cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y
de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento
de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para
la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo
de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los
conectores de cables tensados. Cada columna (402) y cada pontón
(412) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que
los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede
minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y
rotativo de una plataforma anexa.
Por supuesto, las modalidades de la invención
ilustradas en las Figuras 2A a 2D, 3A y 3B y 4A y 4B también pueden
contar con columnas inclinadas, tal y como se muestra en las
Figuras 1C y 1D. Por otra parte, todas las modalidades mostradas en
estas Figuras pueden incluir cualquiera de los diseños de alas y
conectores individualmente o en cualquier combinación. Asimismo, se
pueden construir cualquiera de las modalidades preferidas con una
entrada a la zona abierta si se eliminan los pontones de conexión
entre un par de columnas.
Aunque las modalidades preferidas ilustran
subestructuras de tres y cuatro columnas, los expertos en esta
materia se percatarán de que el número y la forma de las columnas y
los pontones constituyen una cuestión de conveniencia y criterio de
diseño, y no suponen una limitación del ámbito de la invención. Por
consiguiente, las subestructuras con tres o más columnas también
son diseños aceptables.
En relación con la Figura 5, se muestra en líneas
generales una modalidad preferida de una plataforma de base amplia
de tipo TLP (500), soportada por una subestructura de soporte de
plataforma compacta (550) de acuerdo con la presente invención. La
plataforma (500) incluye una cubierta superior sustancialmente
plana (502) apoyada sobre una subcubierta (504) mediante los
pilares de sustentación de la cubierta superior (506). La
subcubierta, a su vez, está soportada por pilares de sustentación
(508) conectados a pilares de sustentación de la plataforma (510),
sustancialmente verticales, que se extienden hacia abajo.
La subestructura (550) incluye tres columnas de
apoyo cilíndricas (552) que poseen conectores de plataforma (554)
situados en la parte superior o por encima del nivel de agua (556)
de las columnas (552), o sea por encima de la línea de agua (557).
Los conectores de plataforma (554) se acoplan a los pilares de
sustentación (510) de la plataforma en sus extremos distales (512).
Las columnas (552) están dispuestas simétricamente alrededor de un
eje central, tal y como se muestra en la Figura 1A, y forman una
zona central abierta (558) que permite un mejor acceso a los
conductos de los pozos. La zona abierta (558) preferentemente
cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool
(apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados
convencionales y otros equipos relacionados con los pozos. La
disposición espaciada de las columnas (552) proporciona una mejor
transparencia a las olas en la subestruc-
tura (550).
tura (550).
Las subestructura (550) incluye por lo menos un
pontón flotante (560) que conecta entre sí las columnas adyacentes
(552) en su parte inferior o sumergida (562). La subestructura
(550) también incluye al menos un ala (564) que se extiende de forma
radial desde cada columna (552). A cada ala (564) está fijado, en
superficies laterales opuestas (566), un conector de cable tensado
(568). Cada conector (568) está diseñado para acoplar de forma
permanente o temporal un cable tensado (no mostrado) anclado al
fondo marino. Las alas (564) están diseñadas para incrementar la
distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de
los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados, así
como el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de
vaivén y balanceo en la plataforma. Cada columna (552) y cada
pontón (560) están lastrados de forma individual y ajustable, de
forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede
minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y
rotativo de una plataforma anexa.
En relación con la Figura 6, se muestra en líneas
generales otra modalidad preferida de una plataforma de base amplia
de tipo TLP (600), soportada por una subestructura de soporte de
plataforma compacta (650) de acuerdo con la presente invención. La
plataforma (600) incluye una torre de perforación petrolífera
soportada por una estructura de soporte de cubierta (604). La
estructura de soporte de cubierta (604) incluye una cubierta
superior sustancialmente plana (606), apoyada sobre una subcubierta
(608) mediante los pilares de sustentación de la cubierta superior
(610). La subcubierta (604), a su vez, está soportada por pilares
de sustentación (612) conectados a pilares de sustentación de la
plataforma, sustancialmente verticales, que se extienden hacia
abajo (614).
La subestructura (650) incluye cuatro columnas de
apoyo (652) que poseen conectores de plataforma (654) situados en
la parte superior o por encima del nivel de agua (656) de las
columnas (652). Los conectores de plataforma (654) se acoplan a los
pilares de sustentación (614) de la plataforma. Las columnas (652)
están dispuestas simétricamente alrededor de un eje central, tal y
como se muestra en la Figura 2C, y forman una zona central abierta
(658) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La
zona abierta (658) preferentemente cuenta con unas dimensiones
suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para
albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos
relacionados con los pozos. La disposición espaciada de las
columnas (652) proporciona una mejor transparencia a las olas en la
subestructura (650).
Las subestructura (650) incluye por lo menos un
pontón flotante (660) que conecta entre sí las columnas adyacentes
(652) en su parte inferior o por debajo del nivel del agua (662).
La subestructura (650) también incluye al menos un ala (664) que se
extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera
(653) de cada columna (652). A cada ala (664) está fijado, en
superficies laterales opuestas (666), un conector de cable tensado
(668). Cada conector (668) está diseñado para acoplar de forma
permanente o temporal un cable tensado (no mostrado) anclado al
fondo marino. Las alas (664) incrementan la distancia entre los
cables tensados, reduciendo la fatiga de los cables tensados y de
las conexiones de los cables tensados, así como el movimiento de
traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo en la
plataforma. Cada columna (652) y cada pontón (660) están lastrados
de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados
se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos
reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma
anexa.
En relación con la Figura 7, se muestra en líneas
generales otra modalidad preferida de una plataforma de base amplia
de tipo TLP (700), soportada por una subestructura de soporte de
plataforma compacta (750) de acuerdo con la presente invención. La
plataforma (700) incluye una torre de perforación petrolífera
soportada por una estructura de soporte de cubierta (704). La
estructura de soporte de cubierta (704) incluye una cubierta
superior sustancialmente plana (706) apoyada sobre una subcubierta
(708) mediante los pilares de sustentación de la cubierta superior
(710). La subcubierta (704), a su vez, está soportada por pilares
de sustentación (712) conectados a pilares de sustentación de la
plataforma, sustancialmente verticales, que se extienden hacia
abajo (714).
La subestructura (750) incluye tres columnas de
apoyo (752) que poseen conectores de plataforma (754) situados en
la parte superior o por encima del nivel del agua (756) de las
columnas (752). Los conectores de plataforma (754) se acoplan a los
pilares de sustentación (714) de la plataforma. Las columnas (752)
están dispuestas simétricamente alrededor de un eje central, tal y
como se muestra en la Figura 1C, y forman una zona central abierta
(758) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La
zona abierta (758) preferentemente cuenta con unas dimensiones
suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para
albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos
relacionados con los pozos. La disposición espaciada de las
columnas (752) proporciona una mejor transparencia a las olas en la
subestructura (750).
Las subestructura (750) también incluye por lo
menos un pontón flotante (760) que conecta entre sí las columnas
adyacentes (752) ubicadas en su parte inferior o por debajo del
nivel del agua (762). Asimismo, la subestructura (750) incluye al
menos un ala (764) que se extiende de forma radial desde el costado
orientado hacia fuera (753) de cada columna (752). A cada ala (764)
está fijado, en superficies laterales opuestas (766), un conector de
cable tensado (768). Cada conector (768) está diseñado para acoplar
de forma permanente o temporal un cable tensado (no mostrado)
anclado al fondo marino. Las alas (764) incrementan la distancia
entre los cables tensados, reduciendo la fatiga de los cables
tensados y de las conexiones de los cables tensados y reduciendo en
los cables tensados y las conexiones son reducidas y se reducen el
movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y
balanceo [sic]. Cada columna (752) y cada pontón (760) están
lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables
tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al
menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una
plataforma anexa.
Aunque se ha divulgado esta invención en relación
con sus modalidades preferidas, los expertos en la materia
advertirán, al leer esta descripción, que se pueden realizar cambios
y modificaciones sin salirse del ámbito de la invención, tal y como
se reivindica en este documento.
Claims (8)
1. Una subestructura de tipo TLP (tension leg
platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para
una plataforma offshore que comprende:
por lo menos tres columnas de apoyo flotantes
(102) dispuestas alrededor de un eje central (106) de la
subestructura para formar una apertura (108) cuyo centro es el eje
central;
múltiples pontones flotantes (110) espaciados
lateralmente del eje y que conectan entre sí al menos varias de las
columnas (102);
cada pontón (110) posee un extremo conectado al
extremo inferior de una de las columnas (102) y otro extremo
conectado al extremo inferior de otra columna (102). La unión de
dos pontones con una de las columnas define una esquina; y
múltiples conectores de cables tensados (118)
montados en la subestructura, que se caracteriza por:
múltiples alas (114), de las cuales por lo menos
una de dichas alas (114) se extiende de forma radial hacia fuera
desde cada esquina. Esta ala posee un perímetro que comprende
varios lados verticales y un extremo; y
cada uno de los conectores de cables tensados
(118) está montado en el perímetro de una de las
alas.
alas.
2. Una subestructura, tal y como se reivindica
en la reivindicación 1, en la que las columnas de apoyo comprenden
tres columnas (102) dispuestas de forma triangular alrededor del
eje central (106).
3. Una subestructura, tal y como se reivindica
en la reivindicación 1, en la que las columnas de apoyo comprenden
cuatro columnas (202) dispuestas alrededor del eje central (206)
para formar un cuadrilátero, con una apertura central (208).
4. Una subestructura, tal y como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que cada
una de las alas (114) tiene dos caras que se extienden de forma
sustancialmente paralela a una línea radial que pasa por el eje
central y atraviesa cada una de las alas - estando estas caras
situadas a ambos lados de la línea radial -, y en la que cada uno
de los conectores de cables tensados (118) está montados en una de
las caras.
5. Una subestructura, tal y como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el perímetro
de cada una de las alas comprende un par de superficies laterales
opuestas y un extremo, y en la que cada uno de los conectores de
cables tensados está montado en una de las superficies laterales de
una de las alas.
6. Una subestructura, tal y como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas
comprenden una estructura cerrada.
7. Una subestructura, tal y como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas
comprenden una estructura abierta.
6. Una subestructura, tal y como se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas
comprenden una mezcla o combinación de partes abiertas y partes
cerradas.
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