ES2759604T3 - Sea bed drilling system - Google Patents
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Abstract
Sistema de perforación de lecho marino, que comprende un módulo de mástil de perforación (1) para barras de perforación (42), perforando dichas barras de perforación (42) el lecho marino, que comprende: - un módulo de rack de tubo portatestigos (3) que comprende un bastidor (33) para colocar los tubos portatestigos (31); - un módulo de rack de perforación (4) que comprende un bastidor (41) para colocar las barras de perforación (42) y - un módulo de brazo operado remotamente (2) provisto de un brazo (21) para enganchar y mover dichas barras de perforación (42) y/o dichos tubos portatestigos (31) de los módulos de rack (3, 4) hasta el mástil de perforación, o al revés. caracterizado porque el sistema comprende también un módulo de verificador de muestra acústico (6) que detecta la presencia de una muestra dentro de un tubo portatestigos (31).Seabed drilling system, comprising a drilling mast module (1) for drill rods (42), said drilling rods (42) piercing the seabed, comprising: - a core tube rack module ( 3) comprising a frame (33) to place the witness tubes (31); - a drilling rack module (4) comprising a frame (41) to place the drilling rods (42) and - a remotely operated arm module (2) provided with an arm (21) to hook and move said bars drilling (42) and / or said core tubes (31) from the rack modules (3, 4) to the drilling mast, or vice versa. characterized in that the system also comprises an acoustic sample verifier module (6) that detects the presence of a sample within a tube holder (31).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de perforación de lecho marinoSea bed drilling system
La presente invención se refiere a un sistema de perforación de lecho marino para investigación de sitios geotécnicos para la instalación de un parque eólico fuera de costa.The present invention relates to a seabed drilling system for geotechnical site research for the installation of an offshore wind farm.
Antecedentes de la invenciónBackground of the Invention
Las torres, los cables y otras estructuras que constituyen un parque eólico fuera de costa (OW) están soportados en el lecho marino. Las características de los suelos y las rocas presentes en cualquier sitio son cruciales para el diseño del parque OW: un conocimiento insuficiente del sitio puede poner en grave riesgo la instalación y/o la operación. Los promotores han detenido proyectos en una etapa muy avanzada aduciendo malas condiciones geotécnicas.The towers, cables, and other structures that make up an offshore wind farm (OW) are supported on the seabed. The characteristics of the soils and rocks present in any site are crucial for the design of the OW park: insufficient knowledge of the site can seriously jeopardize the installation and / or operation. The developers have stopped projects at a very advanced stage, alleging poor geotechnical conditions.
La investigación geotécnica de sitio (GSI) para OW implica hoy en día tomar muestras de suelo y roca desde plataformas auto elevables caras y escasas y/o buques de perforación geotécnicos especializados con un procedimiento que es lento y muy sensible a las condiciones meteorológicas. La investigación geotécnica del sitio es por lo tanto un cuello de botella para los promotores de parques OW.Site Geotechnical Investigation (GSI) for OW today involves taking soil and rock samples from expensive and scarce self-lifting platforms and / or specialized geotechnical drilling vessels with a procedure that is slow and highly sensitive to weather conditions. Geotechnical investigation of the site is therefore a bottleneck for OW park developers.
Los sistemas de muestreo submarino operados de forma remota hacen que la investigación del sitio sea más resistente a las malas condiciones meteorológicas y utilizan embarcaciones de suministro más pequeñas y asequibles. Por lo tanto, pueden ofrecer una sustancial reducción de los costes de desarrollo y extender la ventana de tiempo para la GSI.Remotely operated subsea sampling systems make site investigation more resilient to bad weather and use smaller, more affordable supply vessels. Therefore, they can offer a substantial reduction in development costs and extend the time window for GSI.
Los promotores dentro del campo de OW se enfrentan a unos costes de construcción cada vez mayores. La optimización de la subestructura es deseable, pero no se puede conseguir fácilmente sin suficiente investigación geotécnica del sitio.Developers within the OW field face increasing construction costs. Optimization of the substructure is desirable, but cannot be easily accomplished without sufficient geotechnical investigation of the site.
Mejorar la adquisición y el abanico de datos geotécnicos para el diseño OWT contribuye a reducir los factores de seguridad e implica una reducción eficaz del coste del diseño en general. Los clientes de las investigaciones de suelo fuera de costa para los desarrollos de OW son, en última instancia, los promotores de campo (servicios públicos, inversores de renovables). Pueden actuar a través de su equipo técnico interno o a través de un subcontratista. En algunos casos, un contratista puede ser responsable de adquirir datos del suelo, pero sigue siendo raro.Improving the acquisition and range of geotechnical data for OWT design helps to reduce safety factors and effectively reduces the cost of overall design. Clients of off-shore land investigations for OW developments are ultimately field developers (utilities, renewables investors). They can act through their internal technical team or through a subcontractor. In some cases, a contractor may be responsible for acquiring soil data, but it is still rare.
En este momento existen varias empresas que proporcionan perforaciones submarinas de tipo comercial para el mercado de GSI fuera de costa en general, pero se han introducido en el mercado de la GSI eólica fuera de costa tan solo brevemente. Hay varias razones para ello: todas las máquinas de perforación de lechos marinos existentes han sido diseñadas para soportar hasta varios km de presión de agua. Si bien las máquinas pueden ser conceptualmente similares, este requisito de profundidad del agua da como resultado componentes mucho más caros, que requieren mayores costes de inversión y mantenimiento.There are currently several companies that provide commercial-type subsea drilling for the offshore GSI market in general, but have only briefly entered the offshore wind GSI market. There are several reasons for this: all existing seabed drilling machines have been designed to withstand up to several km of water pressure. While the machines may be conceptually similar, this water depth requirement results in much more expensive components, requiring higher investment and maintenance costs.
Las perforaciones del lecho marino existentes están restringidas a la perforación de línea de cable o de sarta de perforación Estos procedimientos son capaces de perforar la mayoría de los terrenos, pero tienen un rendimiento óptimo en un conjunto de circunstancias más restringido (línea de alambre en roca competente, sarta de perforación en suelo blando). De hecho, una queja elevada a veces en los sistemas de perforación de lechos marinos anteriores ha sido una tasa de recuperación relativamente baja. Los sitios de desarrollo de OW son muy grandes según los estándares mar adentro y en ellos, hay probabilidad de encontrar terrenos variados.Existing seabed drills are restricted to cable line or drill string drilling These procedures are capable of drilling most terrains, but perform optimally in a more restricted set of circumstances (rock wire line competent, drill string on soft ground). In fact, a high complaint at times in previous seabed drilling systems has been a relatively low recovery rate. OW development sites are very large by offshore standards, and there is a likelihood of finding varied terrain.
Las perforaciones de lecho marino existentes no se han diseñado con un enfoque modular que permita utilizar configuraciones más pequeñas y ligeras en circunstancias en las que no se requiere toda la capacidad de perforación en profundidad.Existing seabed drills have not been designed with a modular approach that allows for smaller and lighter configurations to be used in circumstances where full depth drilling capacity is not required.
No todas las perforaciones de lecho marino existentes tienen la capacidad de llevar a cabo también CPT (Prueba de penetración de cono). Las entradas de la CPT sísmica son claves para el diseño avanzado de monopilares, la base por la que optan la mayoría de los OW.Not all existing seabed drills have the ability to also perform CPT (Cone Penetration Test). Seismic CPT inputs are key to advanced monopillar design, the foundation most OWs opt for.
No todas las perforaciones del lecho marino existentes han desarrollado su propia robótica interna. El uso de la robótica existente dificulta la rápida manipulación de las sartas de perforación y los muestreadores.Not all existing seabed perforations have developed their own internal robotics. Using existing robotics makes it difficult to quickly handle drill strings and samplers.
Dado que conlleva mayores costes de construcción y dado que la relativa rentabilidad de la perforación del lecho marino es aún mayor en aguas profundas, estas máquinas se han orientado al mercado de aguas profundas, donde se pueden obtener tasas más lucrativas que en OW.Because they entail higher construction costs and since the relative profitability of seabed drilling is even higher in deep waters, these machines have targeted the deep water market where more lucrative rates can be obtained than in OW.
De hecho, la información de las fuentes del mercado indica que las tarifas diarias en curso que imponen los sistemas más activos comercialmente están muy por encima incluso de las de los buques de perforación geotécnica. Naturalmente, compensan esto con un rendimiento más eficiente y, crucialmente, en ciertos entornos de aguas profundas, por su resistencia a las condiciones meteorológicas. In fact, information from market sources indicates that the current daily rates imposed by the most commercially active systems are well above even those for geotechnical drilling vessels. Naturally, they compensate for this with more efficient performance and, crucially, in certain deep-water environments, by their resistance to weather conditions.
También debe tenerse en cuenta que para los operadores que hacen grandes inversiones en embarcaciones de perforación geotécnica, hay pocos incentivos para desarrollar sistemas más baratos que puedan considerarse como una alternativa que abarque todo el mercado a las embarcaciones de perforación geotécnica. Desde ese punto de vista, son preferentes las costosas unidades de lecho marino orientadas a aguas profundas.It should also be noted that for operators making large investments in geotechnical drilling vessels, there is little incentive to develop cheaper systems that can be considered as a market-wide alternative to geotechnical drilling vessels. From this point of view, expensive deep-sea seabed units are preferred.
El documento US 2013206476 A1 desvela un sistema de perforación que incluye un cabezal de perforación. El cabezal de perforación define un taladro de cabezal de perforación e incluye un dispositivo de cierre de taladro de cabezal de perforación. Un tubo portatestigos interior y un dispositivo de recuperación de tubo portatestigos interior pueden pasarse a través del interior de la sarta de perforación y el taladro de cabezal de perforación cuando se conecta el cabezal de perforación con la sarta de perforación y se acciona el dispositivo de cierre del taladro de cabezal de perforación a una posición abierta.US 2013206476 A1 discloses a drilling system that includes a drilling head. The drill head defines a drill head drill and includes a drill head drill closure device. An inner core tube and an inner core tube retrieval device can be passed through the inside of the drill string and drill head drill when the drill head is connected to the drill string and the closure device is actuated the drill head drill to an open position.
El documento EP 2860341 A1 desvela un aparato accionador para impulsar los tubos hacia el lecho marino. El aparato accionador tiene bazos de soporte que soportan una torre de perforación para impulsar los tubos hacia el lecho marino y un cuerpo para soportar una pluralidad de tubos en casetes.EP 2860341 A1 discloses an actuator apparatus for propelling the tubes into the seabed. The actuator apparatus has support spleens that support a drilling rig to propel the tubes into the seabed and a body to support a plurality of tubes in cassettes.
El documento US 2009255728 A1 desvela un dispositivo y un método para perforación del fondo y el lecho marino, muestreo matrical y medición, incluye una viga transversal fijada horizontalmente y verticalmente móvil, un cabestrante fijado a la viga transversal y que tiene un cable enrollado encima, un cabezal de perforación dispuesta sobre la viga transversal, un huso que tiene un orificio formado en él y que se impulsa mediante el cabezal de perforación y un pescante que tiene un extremo conectado al cable y otro extremo que pasa a través del orificio en el huso para fijarse y separarse de la herramienta de perforación de una sarta de perforación.US 2009255728 A1 discloses a device and method for bottom and seabed drilling, matrix sampling and measurement, includes a horizontally and vertically movable cross beam, a winch attached to the cross beam and having a cable wound on it, a drill head arranged on the cross beam, a spindle having a hole formed in it and which is driven by the drill head, and a davit having one end connected to the cable and another end passing through the hole in the spindle to attach and detach from the drill tool of a drill string.
El documento US 374130 A desvela un conjunto de perforación mar adentro que comprende un cuerpo principal adaptado para colocarse en el fondo del mar y que incluye un perforador móvil axialmente para hacer girar una sarta de perforación que incluye un tubo portatestigos provisto de un conjunto de tubo interior extraíble y reemplazable para recibir y retener un núcleo y un dispositivo de alimentación para desplazar la perforadora axialmente.US 374130 A discloses an offshore drilling assembly comprising a main body adapted to be placed on the seabed and including an axially movable drill to rotate a drill string including a core tube provided with a tube assembly removable and replaceable interior to receive and retain a core and a feeding device to move the drill axially.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de perforación del lecho marino diseñado con un enfoque modular que permita utilizar configuraciones más pequeñas y ligeras en circunstancias en las que no se requiere toda la capacidad de perforación en profundidad.Therefore, the objective of the present invention is to provide a seabed drilling system designed with a modular approach that allows smaller and lighter configurations to be used in circumstances where full depth drilling capacity is not required.
Descripción de la invención.Description of the invention.
Con el sistema de perforación de lecho marino de la invención, pueden resolverse dichos inconvenientes, presentando otras ventajas que se describirán más adelante.With the seabed drilling system of the invention, said drawbacks can be solved, presenting other advantages that will be described later.
El sistema de perforación de lecho marino de acuerdo con la invención comprende un módulo de mástil de perforación para barras de perforación, perforando dichas barras el lecho marino, que comprende:The seabed drilling system according to the invention comprises a drilling mast module for drill rods, said bars piercing the seabed, comprising:
- un módulo de rack de tubo portatestigos que comprende un bastidor para colocar tubos portatestigos;- a tube holder rack module comprising a frame for placing witness tubes;
- un módulo de rack de perforación que comprende un bastidor para colocar las barras de perforación; y- a drilling rack module comprising a frame for placing the drilling rods; and
- un módulo de brazo operado remotamente provisto de un brazo para enganchar y mover dichas barras de perforación y/o tubos portatestigos desde los módulos de rack al mástil de perforación, o al revés, y- a remotely operated boom module provided with a boom for hooking and moving said drill rods and / or core tubes from the rack modules to the drill mast, or vice versa, and
un módulo de verificación de muestras acústicos, módulo que detecta la presencia de una muestra dentro de un barril núcleo.an acoustic sample verification module, a module that detects the presence of a sample within a core barrel.
Ventajosamente, el sistema de perforación de lecho marino de acuerdo con la invención también puede comprender una base que comprende una pluralidad de pies ajustables.Advantageously, the seabed drilling system according to the invention may also comprise a base comprising a plurality of adjustable feet.
Asimismo, el sistema de perforación de lecho marino de acuerdo con la invención también puede comprender dos módulos de brazo automatizado de pórtico, uno para el módulo de rack de tubo portatestigos y otro para el módulo del rack de perforación, que también recoge y mueve los tubos portatestigos y las barras de perforación, respectivamente.Furthermore, the seabed drilling system according to the invention may also comprise two automated gantry arm modules, one for the core tube rack module and one for the drilling rack module, which also collects and moves the core tubes and drill rods, respectively.
Preferentemente, el módulo de verificación de muestras acústico comprende una sonda acústica, como, por ejemplo, una sonda acústica de matriz en fase de corto alcance.Preferably, the acoustic sample verification module comprises an acoustic probe, such as, for example, a short-range phased array acoustic probe.
De acuerdo con una realización preferente, cada módulo de brazo automatizado de pórtico comprende un enganchador para enganchar una barra de perforación o un tubo portatestigos.In accordance with a preferred embodiment, each automated gantry arm module comprises a latch for engaging a drill rod or core tube.
Preferentemente, la base puede comprender cuatro pies que son independientemente ajustables en altura.Preferably, the base can comprise four feet that are independently height adjustable.
Ventajosamente, el brazo del módulo de brazo operado remotamente comprende un enganchador en uno de sus extremos, siendo dicho enganchador giratorio, y el brazo del módulo de brazo operado remotamente está montado preferentemente en una mesa de posición, que es giratoria. De acuerdo con una realización preferente, el bastidor del módulo de rack de tubo portatestigos y/o el bastidor del módulo de rack de barra de perforación comprenden cierres de seguridad para fijar los tubos portatestigos y/o las barras de perforación en su posición en el bastidor. Advantageously, the arm of the remotely operated arm module comprises a hook at one of its ends, said hook being rotatable, and the arm of the remotely operated arm module is preferably mounted on a position table, which is rotatable. In accordance with a preferred embodiment, the core of the core tube rack module and / or the core of the drill rod rack module comprise safety latches to secure the core tubes and / or the core bars in position in the frame.
El sistema de perforación de acuerdo con la divulgación responde a un concepto modular, que permite diferentes opciones de diámetro de orificio de perforación y múltiples combinaciones de la prueba de herramientas de muestreo por empuje in situ (CPT) en el mismo despliegue. Las características principales del sistema de perforación según la invención son:The drilling system according to the disclosure responds to a modular concept, which allows for different drilling hole diameter options and multiple combinations of push- in-place sampling (CPT) testing tools in the same deployment. The main characteristics of the drilling system according to the invention are:
- es operativo en profundidades de agua de hasta 500 m;- it is operational in water depths of up to 500 m;
- perforación continua y/o muestreo de suelos blandos hasta 100 m de profundidad por debajo del lecho marino; - verificación de recuperación de la muestra acústico en lecho marino;- continuous drilling and / or sampling of soft soils up to 100 m deep below the seabed; - verification of recovery of the acoustic sample on the seabed;
- unidad CPTu de empuje continuo hasta 100 m de profundidad por debajo del lecho marino;- CPTu continuous thrust unit up to 100 m depth below the seabed;
- unidad de medición sísmica integrada en CPTu;- seismic measurement unit integrated in CPTu;
- adquisición en tiempo real de parámetros de perforación y sondeo (CPTu);- real-time acquisition of drilling and drilling parameters (CPTu);
- selección e instalación de las herramientas que se utilicen. Se puede adaptar o modificar en cada investigación que se realice;- selection and installation of the tools used. It can be adapted or modified in each investigation that is carried out;
- el sistema aterriza en el lecho marino y se estabiliza. Se utilizan dos líneas aéreas gemelas para cables de alimentación y elevación;- the system lands on the seabed and stabilizes. Two twin overhead lines are used for power and lift cables;
- perforación: rotación con circulación de lodo inversa;- drilling: rotation with reverse mud circulation;
- mejores tarifas diarias que las que imponen actualmente por los buques de perforación o los grandes sistemas de elevación;- better daily rates than those currently imposed by drilling vessels or large lifting systems;
- mayor flexibilidad en la planificación (no es necesario esperar a unas buenas condiciones meteorológicas y/o un buque de perforación especializado);- greater flexibility in planning (no need to wait for good weather conditions and / or a specialized drill ship);
- salud y seguridad: no hay operadores de perforación que actúen en el piso del barco, lo que resulta en una operación intrínsecamente más segura;- health and safety: there are no drilling operators operating on the ship's floor, resulting in an intrinsically safer operation;
- mejor adaptado para obtener parámetros de diseño de uso en el diseño de cimientos OW, con el consiguiente ahorro de costes en diseño de infraestructura.- best adapted to obtain design parameters for use in the design of OW foundations, with the consequent cost savings in infrastructure design.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
Para una mejor comprensión de lo que se ha desvelado, se adjuntan algunos dibujos en los que, esquemáticamente y solo como un ejemplo no exhaustivo, se muestra una realización práctica.For a better understanding of what has been disclosed, some drawings are attached in which, schematically and only as a non-exhaustive example, a practical embodiment is shown.
Fig. 1 es una vista en perspectiva del sistema de perforación de acuerdo con una realización según la divulgación;Fig. 1 is a perspective view of the drilling system according to an embodiment according to the disclosure;
Fig. 2 es una vista en perspectiva del módulo de mástil de perforación del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación;Fig. 2 is a perspective view of the drilling mast module of the drilling system according to the disclosure;
Fig. 3 es una vista en perspectiva del módulo de brazo operado remotamente del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación;Fig. 3 is a perspective view of the remotely operated boom module of the drilling system according to the disclosure;
Fig.4 es una vista en perspectiva del módulo de rack de tubo portatestigos del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación;Fig.4 is a perspective view of the core tube rack module of the drilling system according to the disclosure;
Fig.5 es una vista en perspectiva del módulo de rack de barra de perforación del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación;Fig.5 is a perspective view of the drill rod rack module of the drilling system according to the disclosure;
Fig. 6 es una vista en perspectiva del módulo de verificación de muestras acústico del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación;Fig. 6 is a perspective view of the acoustic sample verification module of the drilling system according to the disclosure;
Fig. 7 es una vista en perspectiva del módulo de brazo automatizado de pórtico del sistema de perforación de acuerdo con la divulgación; yFig. 7 is a perspective view of the automated gantry arm module of the drilling system according to the disclosure; and
Fig. 8-12 son vistas en perspectiva que muestran cómo funciona el sistema de perforación de acuerdo con la presente divulgación.Figs. 8-12 are perspective views showing how the drilling system according to the present disclosure works.
Descripción de una realización preferenteDescription of a preferred embodiment
En la figura 1, se muestra el sistema de perforación de lecho marino de la divulgación de acuerdo con una realización no exhaustiva.In Figure 1, the seabed drilling system of the disclosure is shown according to a non-exhaustive embodiment.
El sistema de perforación de acuerdo con esta realización comprende los siguientes módulos:The drilling system according to this embodiment comprises the following modules:
- un mástil de perforación 1 ;- a drilling mast 1;
- un brazo operado remotamente 2 provisto de un enganchador 22 para enganchar y mover las barras de perforación 42 y los tubos portatestigos 31;- a remotely operated arm 2 provided with a hook 22 for hooking and moving drill rods 42 and core tubes 31;
- un rack de tubo portatestigos 3 para colocar los tubos portatestigos 31;- a tube rack 3 to place the tube tubes 31;
- un rack de roca de perforación 4 para colocar las barras de perforación 42;- a drill rock rack 4 to place the drill rods 42;
- una base 5 que comprende pies 51;- a base 5 comprising feet 51;
- un verificador de muestras acústico 6 que detecta la presencia de una muestra dentro de un tubo portatestigos 31;- an acoustic sample checker 6 that detects the presence of a sample inside a tube holder 31;
- dos brazos automatizados de pórtico 7, uno para el rack de tubo portatestigos 3 y otro para el rack de roca de perforación 4, que también recoge y mueve los tubos portatestigos 31 y las barras de perforación 41, respectivamente.- two automated gantry arms 7, one for the tube holder rack 3 and the other for the rock drill rack 4, which also collects and moves the tube holders 31 and the drill rods 41, respectively.
A continuación se proporciona una descripción de cada módulo: A description of each module is provided below:
- Módulo de mástil de perforación 1:- Drilling mast module 1:
Tal como se muestra en la Fig. 2, el módulo de mástil de perforación 1 de acuerdo con esta realización comprende un cabrestante 11, una pluralidad de abrazaderas 12, un cabezal de descarga 13, un carro de cabezal 14 con desplazamiento lateral, un cabezal giratorio 15, un mástil de servicio pesado 16, un cilindro de alimentación 17 y un soporte de base 18.As shown in Fig. 2, the drilling mast module 1 according to this embodiment comprises a winch 11, a plurality of clamps 12, a dump head 13, a side-displacement head carriage 14, a head swivel 15, a heavy duty mast 16, a feed cylinder 17 and a base bracket 18.
La altura de este módulo de mástil de perforación 1 es variable, por ejemplo, entre 3 y 9 metros, y la sección del cilindro también se puede cambiar para proporcionar más o menos fuerza. Asimismo, este módulo puede incluir o no el cabrestante 11.The height of this drilling mast module 1 is variable, for example, between 3 and 9 meters, and the cylinder section can also be changed to provide more or less force. Also, this module may or may not include winch 11.
- Módulo de brazo operado remotamente 2:- Remotely operated arm module 2:
Tal como se muestra en la Fig. 3, este módulo comprende un brazo hidráulico operado por remoto 21, un enganchador de servicio pesado 22 y una mesa de posición 23.As shown in Fig. 3, this module comprises a remotely operated hydraulic arm 21, a heavy duty hitch 22 and a positioning table 23.
El brazo hidráulico 21 puede programarse para llevar a cabo muchas operaciones, tanto manual como automáticamente. Por ejemplo, este brazo hidráulico 21 puede proporcionar una carga máxima de 300 kg a 2.500 mm, y una posición de bucle cerrado de cada eje permite una fácil orientación y automatización del operador. El enganchador de servicio pesado 22 proporciona, p.ej., una rotación de muñeca de 75° y una abertura de 135 mm, y la mesa de posición 23 tiene una altura fija y proporciona un giro de 350 °.Hydraulic arm 21 can be programmed to carry out many operations, both manually and automatically. For example, this hydraulic arm 21 can provide a maximum load of 300kg to 2,500mm, and a closed-loop position of each axle allows for easy operator orientation and automation. Heavy duty hitch 22 provides eg 75 ° wrist rotation and 135mm opening, and position table 23 has a fixed height and provides 350 ° rotation.
- Módulo de rack de tubo portatestigos 3:- Tube holder rack module 3:
Este módulo comprende una pluralidad de tubos portatestigos 31 y puede comprender varios barriles exteriores de barrena 32, un bastidor de rack 33 para asegurar los barriles 31, 32 y un sistema de bloqueo de seguridad de transporte y movilización 34.This module comprises a plurality of witness tubes 31 and may comprise several outer auger barrels 32, a rack frame 33 for securing barrels 31, 32 and a transportation and mobilization security locking system 34.
Este módulo está configurado de acuerdo con el esquema de disposiciones geotécnicas y puede incluir hasta 110 barriles por rack y cada barril puede tener una longitud de 1.500 mm.This module is configured according to the geotechnical provisions scheme and can include up to 110 barrels per rack and each barrel can be 1,500 mm long.
- Módulo de rack de perforación 4:- Drilling rack module 4:
Este módulo comprende un bastidor modular 41, una pluralidad de barras de perforación 42, un cierre de seguridad 44 y una bandeja deslizante 45.This module comprises a modular frame 41, a plurality of drill rods 42, a safety lock 44 and a sliding tray 45.
El bastidor modular 41 comprende varias secciones separadas, cada una para cada tamaño de barra, que es un dispositivo de bloqueo individual, que se puede configurar de acuerdo con las operaciones esperadas.Modular frame 41 comprises several separate sections, each for each bar size, which is an individual locking device, which can be configured according to the expected operations.
- Módulo base 5:- Base module 5:
Este módulo comprende una pluralidad de pies ajustables y sus funciones principales son estabilizar la perpendicularidad del tubo de perforación de la perforadora de lecho marino en el lecho marino y aterrizar suavemente en el fondo del mar para minimizar la deformación por impacto del orificio de perforación y configurar la unidad en pendientes del fondo marino.This module comprises a plurality of adjustable feet and its main functions are to stabilize the perpendicularity of the seabed drill rig drill pipe to the seabed and gently land on the seabed to minimize impact deformation of the drill hole and configure the unit on slopes of the seabed.
- Módulo 6 del verificador de muestras acústico:- Module 6 of the acoustic sample checker:
Este módulo comprende un bastidor de soporte 61 para recuperar un tubo portatestigos y una sonda acústica 62. Esta sonda es preferentemente una sonda acústica de matriz en fase de corto alcance que detecta en pocos segundos la presencia de una muestra de suelo en el núcleo y a qué altura de recuperación ha sido posible, y también podría utilizarse como un indicador general de la densidad del suelo y el tamaño de las partículas.This module comprises a support frame 61 to retrieve a tube holder and an acoustic probe 62. This probe is preferably a short-range phased array acoustic probe that detects in a few seconds the presence of a soil sample in the nucleus and at what Recovery height has been possible, and could also be used as a general indicator of soil density and particle size.
La función principal de este módulo es detectar la presencia de una muestra física dentro del tubo portatestigos, previamente a la recuperación en la parte superior del orificio de perforación, de tal modo que se pueda evaluar la calidad de cada operación de la sonda parcial y permitir así correcciones en la siguiente operación.The main function of this module is to detect the presence of a physical sample inside the core tube, prior to recovery at the top of the drill hole, so that the quality of each operation of the partial probe can be evaluated and allow thus corrections in the next operation.
Con este módulo, es posible obtener la evolución de recuperación eficaz de cada muestra (lo cual es muy importante en suelos blandos) desde la primera operación hasta su completa elevación de línea de cable dentro del orificio de perforación, la operación de transporte de los tubos portatestigos al rack de muestras y la elevación del módulo submarino completo hasta la superficie, con variaciones de temperatura, presión y agua.With this module, it is possible to obtain the evolution of effective recovery of each sample (which is very important in soft soils) from the first operation to its complete elevation of the cable line inside the drilling hole, the operation of transporting the tubes core holders to the sample rack and the elevation of the entire subsea module to the surface, with variations in temperature, pressure and water.
- Módulo de brazo automatizado de pórtico 7:- Gantry Automated Arm Module 7:
Este módulo comprende un sistema hidráulico 72 provisto de un motorreductor 75 con un control de posición de bucle cerrado montado en una viga guiada 73, y un enganchador 74.This module comprises a hydraulic system 72 provided with a gearmotor 75 with a closed loop position control mounted on a guided beam 73, and a hitch 74.
El enganchador 74 es preferentemente doble y agarra una barra de perforación 42 o un tubo portatestigos 31, ya que el sistema de perforación comprende dos módulos de brazo automatizados de pórtico, uno para el módulo de rack de tubo portatestigos 3 y uno para el módulo de rack de barra de perforación 4.The hitch 74 is preferably double and grips a drill rod 42 or a tube holder 31, since the drilling system comprises two automated gantry arm modules, one for the 3 and one core tube rack for drill rod rack module 4.
El enganchador 74 se puede mover en cualquier dirección a lo largo de los ejes x, y, z, para colocar correctamente las barras de perforación 42 y los tubos portatestigos 31 en su posición.The hitch 74 can be moved in any direction along the x, y, and z axes to properly position drill rods 42 and core tubes 31 in position.
A continuación se describirá el funcionamiento del sistema de perforación de lecho marino de la invención de acuerdo con una realización preferente.Next, the operation of the seabed drilling system of the invention according to a preferred embodiment will be described.
- Colocación en el lecho marino- Placement on the seabed
En primer lugar, debe colocarse en el lecho del mar el sistema de perforación de acuerdo con la divulgación cuidadosamente. Para este fin, el sistema de perforación comprende la base 5 en la cual la altura de los pies 51 es ajustable independientemente para compensar las pendientes u obstáculos del lecho marino.First, the drilling system according to the disclosure should be carefully placed on the seabed. For this purpose, the drilling system comprises the base 5 in which the height of the feet 51 is independently adjustable to compensate for the slopes or obstacles of the seabed.
- Colocación de los barriles exteriores de barrena- Placement of the external barrels of auger
A continuación, se colocan primero varios barriles exteriores de barrena 32 mediante el brazo 21 en el módulo de mástil de perforación 1 (Fig. 8).Thereafter, several external auger barrels 32 are first placed by arm 21 into the drill mast module 1 (Fig. 8).
- Perforación- Drilling
Una vez colocada, el cabezal giratorio 15 gira y el cilindro de alimentación 17 empuja simultáneamente los barriles exteriores de barrena 32 (Fig. 9). La velocidad de rotación depende del tipo de lecho marino.Once in place, the rotating head 15 rotates and the feed cylinder 17 simultaneously pushes the outer barrels of auger 32 (Fig. 9). The rotation speed depends on the type of seabed.
Cuando los barriles exteriores de barrena 32 llegan a la profundidad máxima, se considera que la muestra del lecho marino ocupa su posición dentro de ellos.When the outer auger barrels 32 reach the maximum depth, the seabed sample is considered to occupy its position within them.
- Extracción y verificación de las muestras- Extraction and verification of samples
Una vez perforada, se separa el cabezal giratorio 15, el enganchador 74 coge los barriles 32 con las muestras. El enganchador 75 mueve los barriles 32 con la muestra al verificador de muestras 6 y, una vez verificado, el enganchador 75 lao libera y el brazo 21 los coloca en el bastidor modular 41 (Fig. 10).Once drilled, the rotary head 15 is detached, the hitch 74 catches the barrels 32 with the samples. The hooker 75 moves the barrels 32 with the sample to the sample tester 6 and, once verified, the hooker 75 releases and the arm 21 places them in the modular frame 41 (Fig. 10).
La verificación consiste en un barrido acústico longitudinal en diferentes secciones y analizar el eco acústico que puede determinar si hay una muestra sólida o solo agua.Verification consists of a longitudinal acoustic sweep across different sections and analyzing the acoustic echo that can determine if there is a solid sample or just water.
- Colocación de un tubo portatestigos hueco- Placement of a hollow core tube
Una vez que la muestra está en su posición, el enganchador 74 enganchará el siguiente tubo portatestigos 31 para colocarlo en una posición determinada en el bastidor de rack 33 y, a continuación, es recogido por el brazo 21, que lo colocará dentro de los varios barriles 32.Once the sample is in position, the hook 74 will hook the next tube holder 31 to place it in a certain position in the rack frame 33, and then is picked up by the arm 21, which will place it inside the various barrels 32.
Una vez colocado, el tubo portatestigos 31 se desliza libremente dentro de los barriles 32 hasta el cabezal giratorio 15, donde se engancha con una sección del barril 32. A continuación, gira el cabezal giratorio 15 y empuja nuevamente dicho tubo portatestigos 31.Once in place, the core tube 31 slides freely within the barrels 32 to the rotary head 15, where it engages a section of the core 32. It then rotates the rotary head 15 and pushes the core tube 31 again.
- Colocación de una barra de perforación- Placement of a drill rod
A continuación, se coloca una barra de perforación 42 dentro de los barriles 32 para perforar el siguiente tramo. El brazo de pórtico 7 se mueve a la primera barra de perforación 42 disponible, agarrándola y colocándola en una zona externa predeterminada del bastidor modular 41 (Figura 11).Next, a drill rod 42 is placed inside the barrels 32 to drill the next span. The gantry arm 7 moves to the first available drill rod 42, grabbing it and placing it in a predetermined external area of the modular frame 41 (Figure 11).
Una vez en esta zona, el brazo 2 coge la barra de perforación 42 y también es agarrada por el enganchador 74 del brazo de pórtico 7 (Fig. 12) y la barra de perforación 42 gira para ensartarse y la barra de perforación 42 se coloca dentro de los barriles 32 para perforar un tramo más.Once in this zone, arm 2 picks up drill rod 42 and is also gripped by gantry hook 74 of gantry arm 7 (Fig. 12) and drill rod 42 rotates to be threaded and drill rod 42 is placed inside barrels 32 to drill a further section.
La recuperación de las barras de perforación 42 se realiza de la misma manera, pero con etapas invertidas.Recovery of drill rods 42 is performed in the same manner, but with reversed stages.
Aunque se hace referencia a una realización específica de la invención, las personas expertas en la materia podrán deducir que el sistema de perforación de lecho marino desvelado es susceptible de variaciones y modificaciones, y que todos los detalles citados pueden sustituirse por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del alcance de protección definido por las reivindicaciones adjuntas. Although reference is made to a specific embodiment of the invention, those skilled in the art will be able to deduce that the disclosed seabed drilling system is susceptible to variations and modifications, and that all the mentioned details can be replaced by other technically equivalent ones, without depart from the scope of protection defined by the appended claims.
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