ES2835426T3 - Sistema de almacenamiento submarino y medición de productos químicos de gran volumen - Google Patents

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Abstract

Un tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de líquidos de barrera doble para almacenar líquido en un entorno submarino, que comprende: un contenedor (110; 310) exterior que forma una primera barrera contra los líquidos, en donde el contenedor (110; 310) exterior es rígido; al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores dispuestos dentro del contenedor (110; 310) exterior, formando cada contenedor (120, 130; 320, 330) interior una segunda barrera contra los líquidos independiente de la primera barrera, comprendiendo los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores: un primer contenedor (130; 330) interior para líquidos que comprende una válvula de entrada; y un segundo contenedor (120; 320) interior para líquidos que comprende una válvula de salida; en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son vejigas hechas de un material flexible; en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores están equilibrados en presión; y un espacio (140) anular entre los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores y el contenedor (110; 310) exterior; en donde el volumen del contenedor (110; 310) exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son variables, y de tal modo que, cuando la válvula de salida se abre y el volumen del segundo contenedor (120; 320) interior disminuye, la válvula de entrada también se abre y el volumen del primer contenedor (130; 300) interior aumenta.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de almacenamiento submarino y medición de productos químicos de gran volumen
Antecedentes
Muchas actividades de producción submarina de petróleo requieren el uso de productos químicos o lodo que se añaden a la operación activa para operar apropiadamente. Históricamente, estas provisiones de productos químicos se han proporcionado mediante mangueras, tubos o tuberías agrupados en “umbilicales” para suministrar los productos químicos desde instalaciones cercanas a la superficie hasta los puntos de inyección respectivos. Los más largos acodamientos en las tuberías, las remotas ubicaciones y las mayores profundidades acuáticas contribuyen a hacer que las soluciones umbilicales sean caras.
El existente almacenamiento submarino de productos químicos en uso hoy en día puede utilizarse para un uso de un único fin de corto plazo, y tener volúmenes relativamente pequeños. Por ejemplo, se han desarrollado para este fin varios tanques de almacenamiento de estilo vejiga. Los montajes de almacenamiento submarino de productos químicos existentes pueden incluir tanques o vejigas flexibles de pared única que están expuestos directamente al mar, que pueden estar contenidos dentro de alguna jaula o armazón para su protección y transporte. Sin embargo, los tamaños de estos tanques de almacenamiento son relativamente pequeños (unos pocos miles de litros o unos cientos de galones). Adicionalmente, el uso de la aplicación submarina es típicamente de corto plazo (días).
El documento US 3943873 A describe un sistema de lastre para petroleros y otros barcos para separar el petróleo y el agua de lastre que elimina la contaminación por petróleo y la polución al lastrar y deslastrar barcos. Membranas flexibles reforzadas con tela o estirables están adheridas en una relación de sellado de líquidos dentro del tanque de petróleo por todo alrededor de los cuartos traseros transversales del barco para impedir de este modo el flujo entre el petróleo y el agua de lastre. El agua de lastre está contenida en el tanque en un lado de las membranas, mientras que la carga de petróleo o la carga capaz de fluir está separada en el otro lado de las membranas.
El documento GB 1361 676 A describe una membrana flexible con su borde periférico sujeto a las paredes interiores de un tanque central de un barco hermético a los fluidos para permitir mantener dos líquidos por separado dentro del tanque.
El documento JP H07 10080 A describe el almacenamiento de un tanque de carga expandible de capacidad variable en la parte inferior de una barcaza sumergible. La flotabilidad se genera cuando se inicia la carga de agua, debido a la diferencia en el peso específico entre el agua del mar y el agua pura. La flotabilidad de un tanque de carga en estado de plena carga y la pequeña flotabilidad de un tanque de equilibrio se ajustan para que sean ligeramente más grandes que el peso de la barcaza. Por tanto, se prescinde de la flotabilidad de un tanque flotante en estado de plena carga, y el aire es liberado por una válvula de liberación. Después de completarse la carga, el aire en el tanque de equilibrio se libera, y al mismo tiempo, se abre una válvula de agua de mar para introducir el agua del mar y reducir la flotabilidad, conduciendo a la inmersión de la barcaza totalmente cargada a aproximadamente 30 m por debajo del nivel del mar.
El documento US 8387817 B1 describe un contenedor para contener fluidos en aislamiento que incluye un contenedor exterior y dos contenedores interiores deformables llevados dentro del espacio interno del contenedor exterior. El contenedor exterior está provisto de un orificio de visión que permite al usuario examinar visualmente los contenedores interiores. Los contenedores interiores tienen orificios respectivos que comunican con sus interiores. Según se extrae el fluido del primer contenedor interior, su volumen se reduce de tal modo que el segundo contenedor puede recibir una cantidad similar de fluido. El segundo contenedor interior puede contener colorantes o absorbentes.
Compendio de las realizaciones reivindicadas
En un aspecto, realizaciones de la presente descripción se refieren a un tanque de almacenamiento de líquidos de barrera doble para almacenar líquido en un entorno submarino, que incluye un contenedor exterior que forma una primera barrera contra los líquidos, en donde el contenedor exterior es rígido, y al menos dos contenedores interiores dispuestos dentro del contenedor exterior, formando cada contenedor interior una segunda barrera contra los líquidos independiente de la primera barrera, en donde los al menos dos contenedores interiores incluyen un primer contenedor interior para líquidos y un segundo contenedor interior para líquidos, en donde los al menos dos contenedores interiores son vejigas hechas de un material flexible, en donde los al menos dos contenedores interiores están equilibrados en presión, y en donde el volumen del contenedor exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores son variables. Los al menos dos contenedores interiores comprenden además un espacio anular entre los al menos dos contenedores interiores y el contenedor exterior. El volumen del contenedor exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores son variables, y de tal modo que, cuando la válvula de salida se abre y el volumen del segundo contenedor interior disminuye, la válvula de entrada también se abre y el volumen del primer contenedor interior aumenta.
En otro aspecto, realizaciones de la presente descripción se refieren a un método para proporcionar líquidos almacenados a una instalación en el lecho marino que incluye proporcionar un tanque de almacenamiento de barrera doble en un entorno submarino, en donde el tanque de almacenamiento de barrera doble comprende un contenedor exterior que forma una primera barrera contra los líquidos y al menos dos contenedores interiores dispuestos dentro del contenedor exterior, formando cada contenedor interior una segunda barrera contra los líquidos independiente de la primera barrera, en donde los al menos dos contenedores interiores incluyen un primer contenedor interior que contiene agua de mar y un segundo contenedor interior que contiene al menos un líquido almacenado, en donde los al menos dos contenedores interiores son vejigas hechas de un material flexible, en donde los al menos dos contenedores interiores están equilibrados en presión, y en donde el volumen del contenedor exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores son variables. El método comprende además disponer un fluido en un espacio anular entre los al menos dos contenedores interiores y el contenedor exterior, e inyectar el al menos un líquido almacenado en un pozo mediante una válvula de salida en el segundo contenedor interior, en donde según disminuye el volumen del al menos un líquido en el segundo contenedor interior, el agua del mar fluye a través de una válvula de entrada en el primer contenedor interior para aumentar el volumen de agua de mar en el primer contenedor interior.
Las realizaciones del tanque de almacenamiento de líquidos de barrera doble para almacenar líquido en un entorno submarino y el método para proporcionar líquidos almacenados a una instalación en el lecho marino se definen en las reivindicaciones dependientes.
Este compendio se proporciona para presentar una selección de conceptos que se describen adicionalmente más adelante en la descripción detallada. Este compendio no pretende identificar características claves o esenciales del tema reivindicado, ni se pretende que sea utilizado como una ayuda para limitar el alcance del tema reivindicado.
Serán evidentes otros aspectos y ventajas a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 muestra un diagrama de un tanque de almacenamiento de barrera doble según realizaciones de la presente descripción.
La FIG. 2 muestra un diagrama de un tanque de almacenamiento de barrera doble instalado en el lecho marino según realizaciones de la presente descripción.
La FIG. 3 muestra un diagrama de un tanque de almacenamiento de barrera doble según realizaciones de la presente descripción.
Descripción detallada
Realizaciones de la presente descripción se refieren a tanques de almacenamiento de barrera doble de gran volumen. Por ejemplo, realizaciones de la presente descripción pueden referirse a tanques de almacenamiento de líquidos de barrera doble que incluyen un contenedor exterior rígido y al menos dos contenedores interiores flexibles dispuestos dentro del contenedor exterior, en donde los al menos dos contenedores interiores incluyen un primer contenedor interior que contiene agua de mar y un segundo contenedor interior que contiene al menos un líquido almacenado, en donde los al menos dos contenedores interiores están equilibrados en presión, y en donde el volumen del contenedor exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores son variables.
Haciendo referencia a la FIG. 1, se muestra un diagrama de un tanque 100 de almacenamiento de líquidos de barrera doble según realizaciones de la presente descripción. El tanque 100 de almacenamiento de barrera doble incluye un contenedor 110 exterior y al menos dos contenedores 120, 130 interiores. El contenedor 110 exterior es rígido, mientras que los contenedores 120, 130 son flexibles. Los contenedores 120, 130 interiores son vejigas hechas de materiales flexibles, duraderos, adecuados para almacenar líquidos en un entorno submarino, tales como telas revestidas con poli(cloruro de vinilo) (“PVC”), telas revestidas con etileno acetato de vinilo (“EVA”), u otros materiales compuestos poliméricos. Los contenedores interiores incluyen un primer contenedor 130 interior que contiene agua de mar y un segundo contenedor 120 interior que contiene al menos un líquido almacenado. Los contenedores interiores están equilibrados en presión, de tal modo que cuando el líquido almacenado se añade o se retira del segundo contenedor 120 interior, un volumen correspondiente de agua de mar fluye hacia fuera o hacia dentro del primer contenedor 130 interior. Los contenedores 120, 130 interiores pueden estar equipados con válvulas de cierre que se cierran y sellan cuando el contenedor interior asociado se colapsa totalmente, lo que puede proteger la integridad de los contenedores interiores al no someter a los contenedores interiores a presiones diferenciales potencialmente grandes. Además, el contenedor 110 exterior actúa como recipiente de contención secundario o de apoyo que contendría cualquier fuga de los contenedores interiores, creando así un sistema de contención de barrera doble equilibrado en presión. Como se emplea en la presente memoria, un sistema de “barrera doble” hace referencia a un sistema donde tienen que fallar tanto un contenedor interior como un contenedor exterior antes de que haya una fuga o descarga del contenido del tanque al entorno marino. La monitorización de las condiciones en el espacio 140 entre las barreras dobles, tal como se describe más adelante, puede proporcionar una indicación de las reparaciones requeridas para un fallo de una barrera primaria (un contenedor interior). Además, pueden incluirse características de seguridad integrales en el tanque de almacenamiento de barrera doble para impedir el daño al sistema del tanque en el caso de que el tanque se vacíe o se sobrellene.
El contenedor 110 exterior puede ser de cualquier forma y estar hecho de cualquier material. Por ejemplo, el contenedor 110 exterior puede ser una construcción metálica y estar integrado dentro de una estructura más grande.
Además, el contenedor 110 exterior puede ser de un tamaño que sea lo suficientemente grande para contener al menos dos contenedores interiores. Por ejemplo, un contenedor exterior puede ser lo suficientemente grande para contener dos o más contenedores interiores flexibles que sean capaces de almacenar una cantidad de líquido suficiente para el uso para una duración larga, tal como entre operaciones de resuministro. Según algunas realizaciones, cada uno de los al menos dos contenedores interiores puede llenarse hasta un volumen que llega hasta 795 m3 (5.000 barriles). En tales realizaciones, el contenedor exterior puede tener un tamaño lo suficientemente grande para contener los al menos dos contenedores interiores. En algunas realizaciones, cada uno de los al menos dos contenedores interiores puede llenarse hasta un volumen que llega hasta 477 m3 (3.000 barriles). En algunas realizaciones, cada uno de los al menos dos contenedores interiores puede llenarse hasta un volumen que llega hasta 159 m3 (1.000 barriles). Además, en algunas realizaciones, pueden alojarse más que dos contenedores interiores flexibles dentro de un contenedor exterior rígido. Por ejemplo, pueden alojarse dentro de un contenedor exterior rígido seis o más contenedores interiores flexibles que pueden llenarse cada uno hasta un volumen de hasta 1.000 barriles. Pueden estar contenidas dentro de un contenedor exterior rígido otras cantidades de contenedores interiores flexibles, cada uno capaz de almacenar grandes cantidades de líquido. Además, al menos dos contenedores interiores de la presente descripción pueden ser capaces de almacenar volúmenes iguales de líquido, o al menos dos contenedores interiores alojados dentro de un contenedor exterior pueden ser capaces de almacenar volúmenes diferentes de líquido. Por ejemplo, un contenedor exterior puede contener al menos tres contenedores interiores, en donde un primer contenedor interior es capaz de almacenar un volumen más grande de líquido que los al menos otros dos contenedores interiores, y en donde los al menos otros dos contenedores interiores pueden estar conectados entre sí en serie o en paralelo para conseguir un volumen de trabajo total. Está dentro del alcance de esta descripción que dos o más contenedores interiores pueden estar conectados entre sí en serie o en paralelo para conseguir un volumen de trabajo deseado. Además, según algunas realizaciones, dos o más contenedores externos rígidos pueden estar conectados entre sí para llegar a ser parte de una estructura multiunidad. Por ejemplo, una barcaza que tenga bodegas independientes múltiples puede formar una estructura multiunidad, en donde cada bodega forma un contenedor exterior rígido de la presente descripción conectadas unas a otras.
Además, el volumen del contenedor 110 exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores 120, 130 interiores son variables. Por ejemplo, aunque el líquido almacenado puede añadirse o retirarse del segundo contenedor 120 interior a través de una abertura 125 controlada (y aumentar o disminuir el volumen respectivo del segundo contenedor 120 interior) y un volumen correspondiente de agua de mar puede fluir hacia fuera o hacia dentro del primer contenedor 130 interior a través de una abertura 135 controlada (y disminuir o aumentar el volumen respectivo del primer contenedor 130 interior), el tamaño y volumen del contenedor 110 exterior rígido permanece fijo. Está dispuesto un fluido en el espacio 140 anular entre el contenedor 110 exterior y los contenedores 120, 130 interiores. El fluido dispuesto en el espacio 140 anular puede ser monitorizado en cuanto a contaminación, tal como contaminación por una fuga en uno de los contenedores interiores. Por ejemplo, el fluido dispuesto en el espacio 140 anular puede ser monitorizado disponiendo sensores dentro del espacio 140 anular entre el contenedor 110 exterior y los contenedores 120, 130 interiores, o pueden recogerse periódicamente muestras de fluido y analizase en una base periódica. Según realizaciones de la presente descripción, un tanque de almacenamiento de barrera doble puede incluir al menos un sensor dispuesto en el espacio entre el contenedor exterior y los al menos dos contenedores interiores. Los sensores pueden utilizarse en el tanque de almacenamiento de barrera doble, por ejemplo, para monitorizar la contaminación del fluido dispuesto en el espacio 140 anular, como se discutió anteriormente, para monitorizar los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores, para monitorizar las condiciones de temperatura y/o presión, o para monitorizar otras condiciones del tanque de almacenamiento de barrera doble.
Según realizaciones de la presente descripción, el volumen activo de fluido en cada contenedor interior puede monitorizarse midiendo la ubicación relativa del contenedor interior al lado 112 superior o bien al lado 114 inferior del contenedor 110 exterior. Como se emplea en la presente memoria, “lado superior” puede hacer referencia al lado del componente mencionado que se enfrenta a la superficie del agua del mar cuando el componente está instalado en el lecho marino, y “lado inferior” puede hacer referencia al lado del componente mencionado que se enfrenta al lecho marino cuando el componente está instalado en el lecho marino. En algunas realizaciones, la monitorización del volumen activo de cada contenedor interior puede conseguirse monitorizando el flujo de entrada y el flujo de salida de los contenedores interiores respectivos, lo que puede ayudar a asegurar la integridad del sistema de almacenamiento, así como proporcionar una indicación de la dosificación de productos químicos realizada desde el sistema de almacenamiento.
Al menos un contenedor interior puede llenarse con un líquido que incluye al menos uno de productos químicos, combustible, hidrocarburos y lodos. Como se emplea en la presente memoria, un “líquido almacenado” o un “líquido” puede hacer referencia a líquidos distintos a agua de mar o gases. Por ejemplo, los diversos líquidos o gases que pueden almacenarse en al menos un contenedor interior de la presente descripción pueden incluir productos químicos previstos de ser utilizados en la producción submarina, tales como metanol, glicol, diésel, petróleo, inhibidores de hidratos antiaglomerados, Inhibidores de Hidratos de Dosificación Baja, desechos líquidos, lodos y muchos otros líquidos o gases posibles. Además, los líquidos que pueden almacenarse en el (los) contenedor(es) interior(es) flexible(s) pueden incluir los capaces de funcionar en la presión hidrostática de las aguas profundas (hasta 34,5 MPa (5.000 psi)) y las frías temperaturas de las aguas profundas (~1,1 °C (34°F)), a la vez que se mantiene también la flexibilidad del contenedor interior.
Los líquidos almacenados en los contenedores interiores de la presente descripción pueden tener una densidad más baja que el agua del mar circundante o pueden tener una densidad más alta que el agua del mar circundante. Por ejemplo, la densidad de un líquido almacenado que incluye lodo de perforación puede variar de un peso específico de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 2,0. En realizaciones que tienen un segundo contenedor interior que almacena un líquido con una densidad más baja que el agua de mar que llena un primer contenedor interior, el segundo contenedor interior puede ser apilado encima del primer contenedor interior. En realizaciones que tienen un segundo contenedor interior que almacena un líquido con una densidad más alta que el agua de mar que llena un primer contenedor interior, el primer contenedor interior puede ser apilado encima del segundo contenedor interior. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, el primer contenedor 130 interior puede incluir agua de mar, y el segundo contenedor 120 interior puede incluir un líquido almacenado que tiene una densidad más baja que el agua de mar almacenada en el primer contenedor 130 interior, y por tanto el segundo contenedor 120 interior está apilado sobre el primer contenedor 130 interior.
Según realizaciones de la presente descripción, un sistema de medición puede conectar un contenedor interior que tiene un líquido almacenado en el mismo a un punto submarino de consumo. Por ejemplo, como se muestra en la FIG.
1, puede conectarse un sistema de medición a una abertura 125 controlada (p.ej., que puede funcionar como entrada o salida, dependiendo de si el líquido está siendo inyectado en un sistema de producción o recogido) en el segundo contenedor 120 interior que contiene un líquido almacenado, tal como uno o más productos químicos. El sistema de medición puede utilizarse para controlar el flujo del líquido almacenado hacia dentro o hacia fuera del segundo contenedor 120 interior. En algunas realizaciones, la presión de un líquido almacenado puede elevarse (con una bomba de dosificación) por encima de la presión hidrostática del agua de mar circundante para su inyección en un sistema de producción activa. En algunas realizaciones, un sistema de producción puede estar operando por debajo de la presión hidrostática, y la presión ambiental del mar puede forzar al líquido almacenado desde un tanque de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción y hacia el sistema de producción. Además, la tasa de dosificación del producto químico o la inyección de líquido pueden controlarse. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un líquido almacenado puede utilizarse con moderación en un sistema de producción y dosificarse a una tasa baja con una bomba de dosificación pequeña, mientras que otro líquido almacenado, tal como metanol, puede dosificarse en volúmenes grandes y a tasas altas en el sistema de producción. Los sistemas de tuberías y bombeo utilizados junto con la inyección del líquido almacenado en un sistema de producción pueden dimensionarse según los volúmenes y tasas del líquido que se dosifica.
Los tanques de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción pueden tener al menos un contenedor interior mantenido con un líquido almacenado. Al menos un contenedor interior de un tanque de almacenamiento de barrera doble puede rellenarse con un líquido rellenando el tanque en el lecho marino desde una embarcación en la superficie o reemplazando el tanque vacío y rellenándolo en tierra. Por ejemplo, según realizaciones de la presente descripción, un método para proporcionar líquido (p.ej., productos químicos) a una instalación en el lecho marino puede incluir proporcionar un tanque de almacenamiento de barrera doble en un entorno submarino, en donde el tanque de almacenamiento de barrera doble tiene un contenedor exterior y al menos dos contenedores interiores flexibles dispuestos dentro del contenedor exterior, que incluyen un primer contenedor interior que contiene agua de mar y un segundo contenedor interior que contiene al menos un líquido almacenado, en donde los al menos dos contenedores interiores están equilibrados en presión, y en donde el volumen del contenedor exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores interiores son variables. El líquido puede ser, por ejemplo, inyectado en un pozo a través de una abertura controlada, tal como una válvula de salida, en el segundo contenedor interior, proporcionado mediante una tubería descendente desde la embarcación marina hasta el segundo contenedor interior del tanque de almacenamiento de barrera doble, o rellenado en el segundo contenedor interior después de que el tanque de almacenamiento de barrera doble haya sido izado del mar.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 2, un tanque 200 de almacenamiento de barrera doble según realizaciones de la presente descripción está en un lecho 210 marino. El tanque 200 de almacenamiento de barrera doble tiene al menos dos contenedores interiores flexibles (no mostrados), en donde un primer contenedor interior contiene agua de mar y un segundo contenedor interior contiene un líquido almacenado que incluye al menos un producto químico. El al menos un producto químico puede inyectarse en un pozo a través de una válvula de salida en el segundo contenedor interior, en donde según disminuye el volumen del al menos un producto químico en el segundo contenedor interior, el agua de mar del entorno submarino fluye a través de una válvula de entrada en el primer contenedor interior para aumentar el volumen de agua de mar en el primer contenedor interior. El al menos un producto químico puede rellenarse en el segundo contenedor interior según métodos descritos en la presente memoria.
Por ejemplo, puede proporcionarse una tubería 220 descendente desde una embarcación 230 marina al segundo contenedor interior, en donde la tubería descendente incluye una tobera 240 de relleno que conecta la tubería 220 descendente al tanque 200 de almacenamiento de barrera doble y una válvula de control de presión posicionada en la tobera 240 de relleno. La válvula de control de presión puede controlar la presión de salida de la tubería descendente a un diferencial máximo por encima de la presión hidrostática ambiental del entorno submarino circundante. Controlando la presión de salida de la tubería descendente a un diferencial máximo por encima de la presión hidrostática ambiental, la válvula de control de presión puede impedir la sobrepresurización del tanque de almacenamiento de barrera doble durante las operaciones de relleno. Por ejemplo, la válvula de control de presión puede controlar la presión de salida de la tubería descendente a una presión diferencial menor que aproximadamente 0,14 MPa (20 psi), y menor que 0,07 MPa (10 psi) en algunas realizaciones.
Haciendo referencia aún a la FIG. 2, puede utilizarse un vehículo 250 operado de manera remota (“ROV”) para realizar operaciones submarinas sobre el tanque 200 de almacenamiento de barrera doble. Como se muestra, puede estar amarrado un ROV 250 a la embarcación 230 marina. El ROV 250 puede utilizarse, por ejemplo, para conectar las mangueras de inyección inicial y cualquier conexión de energía y comandos al sistema de producción submarina, o para conectar una tubería 220 descendente al tanque 200 de almacenamiento de barrera doble para aplicaciones de relleno. En algunas realizaciones, pueden utilizarse dos ROV para realizar operaciones submarinas.
Según realizaciones de la presente descripción, un método para proporcionar un tanque de almacenamiento de barrera doble al lecho marino puede incluir bajar el tanque de almacenamiento de barrera doble al lecho marino utilizando al menos una cámara de flotabilidad variable dispuesta a lo largo de al menos una pared del tanque de almacenamiento de barrera doble. Por ejemplo, haciendo referencia a la FIG. 3, un tanque 300 de almacenamiento de barrera doble según realizaciones de la presente descripción puede incluir un contenedor 310 exterior, al menos dos contenedores 320, 330 interiores flexibles dispuestos dentro del contenedor 310 exterior, y al menos una cámara 340 de flotabilidad variable dispuesta a lo largo de al menos una pared del contenedor 310 exterior, en donde cada cámara 340 de flotabilidad variable tiene al menos una válvula 350 de entrada y salida. Los al menos dos contenedores 320, 330 interiores flexibles incluyen un primer contenedor 330 interior (para contener agua de mar) y un segundo contenedor 320 interior (para contener al menos un líquido almacenado). En algunas realizaciones, puede estar dispuesta al menos una cámara de flotabilidad variable a lo largo de un lado superior del contenedor exterior de un tanque de almacenamiento de barrera doble, en donde la al menos una cámara de flotabilidad variable está llena de aire presurizado. El tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser bajado entonces al lecho marino liberando aire presurizado de la cámara de flotabilidad variable y haciendo fluir agua de mar a través de la al menos una válvula de entrada y salida a la cámara de flotabilidad variable. Según realizaciones de la presente descripción, un tanque 300 de almacenamiento de barrera doble también puede incluir al menos una cámara 360 de flotabilidad fija. La al menos una cámara 360 de flotabilidad fija puede ser calibrada para la profundidad de trabajo hidrostático del tanque 300 de almacenamiento de barrera doble. La cantidad de flotabilidad fija, p.ej., el volumen relativo de la al menos una cámara 360 de flotabilidad fija al tanque 300 de almacenamiento de barrera doble, puede controlar el peso sumergido en los procedimientos de las líneas de bajada.
Además, los tanques de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción pueden hacerse flotar en la superficie del mar para remolcarlos hacia y desde la costa. Por ejemplo, según realizaciones de la presente descripción, un tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser mayor que 477 m3 (3.000 barriles), mayor que 795 m3 (5.000 barriles) en algunas realizaciones, y mayor que 1.272 m3 (8.000 barriles) en aún otras realizaciones. El tanque de almacenamiento de barrera doble puede contener volúmenes en los intervalos descritos utilizando un segundo contenedor interior flexible único (para contener el líquido almacenado), o bien segundos contenedores interiores flexibles múltiples conectados entre sí en serie o en paralelo para conseguir el volumen de trabajo total deseado. Además, como se describió anteriormente, un tanque de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción puede incluir un contenedor exterior rígido (que contiene al menos dos contenedores interiores flexibles) o contenedores exteriores rígidos múltiples (que contienen cada uno al menos dos contenedores interiores flexibles) conectados unos a otros. El volumen total del tanque de almacenamiento de barrera doble (incluyendo el contenedor exterior rígido y al menos dos contenedores interiores flexibles) puede variar de más que 477 m3 (3.000 barriles) a un volumen lo suficientemente pequeño para adaptarse bajo un dispositivo de elevación, y/o lo suficientemente pequeño para que los ROV maniobren la estructura a su ubicación deseada en el lecho marino. Tales tanques de almacenamiento de barrera doble también pueden tener un peso alto, y por tanto, las embarcaciones de apoyo pueden tener una capacidad de grúa inadecuada para levantar el tanque de almacenamiento de barrera doble dentro de o desde el agua. Según realizaciones de la presente descripción, un tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser izado hacia la superficie del mar desde el lecho marino liberando el agua de las cámaras de flotabilidad para hacer flotar el tanque de almacenamiento de barrera doble.
Según realizaciones de la presente descripción, un tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser conformado para actuar como una barcaza u otra embarcación marina con una bodega de carga interna que contiene al menos dos contenedores interiores flexibles. El tanque de almacenamiento de barrera doble puede incluir un arco para remolcar y/o paredes de doble lado para minimizar las consecuencias si se produce una colisión durante el remolque. Las paredes de doble lado de un tanque de almacenamiento de barrera doble también pueden utilizarse para la flotabilidad al hacer flotar el tanque de almacenamiento de barrera doble durante el remolque y el tránsito, paredes que pueden ser inundadas posteriormente cuando el tanque sea sumergido totalmente. Además, en algunas realizaciones, un tanque de almacenamiento de barrera doble conformado como una embarcación marina puede ser subdividido en compartimentos más pequeños para contener y separar contenedores interiores flexibles múltiples llenos de al menos un tipo de producto químico, o para un mayor volumen de almacenamiento de productos químicos.
La cantidad de aparejo utilizado para cambiar de una brida de remolque de un tanque de almacenamiento de barrera doble a un aparejo utilizado para bajar el tanque de almacenamiento de barrera doble al lecho marino en una línea de elevación con compensación activa del movimiento vertical puede ser minimizada. Por ejemplo, puede utilizarse una brida de remolque articulada en el arco de un tanque de almacenamiento de barrera doble. En algunas realizaciones, puede sujetarse un poste en el centro de un tanque de almacenamiento de barrera doble, en donde el poste tiene un perfil de conexión por encima del poste (en el extremo más distal del tanque de almacenamiento de barrera doble) para un conector de liberación rápida de conexiones/ROV para la unión de la línea de elevación suspendida de la grúa de un barco de trabajo. Una embarcación remolcadora puede tirar del tanque de almacenamiento de barrera doble a lo largo del barco de trabajo equipado con la grúa (es decir, una operación de dos embarcaciones), en donde la grúa se une a la parte superior del poste para la inmersión del tanque y su bajada al lecho marino.
Como se discutió anteriormente, puede disponerse flotabilidad de alta presión a lo largo del lado superior de un tanque de almacenamiento de barrera doble según realizaciones de la presente descripción. Añadiendo cámaras de flotabilidad a lo largo de la parte superior de un tanque de almacenamiento de barrera doble, la flotabilidad puede proporcionarse por encima del centro de gravedad del tanque de almacenamiento de barrera doble, y por tanto, la carga puede ser estable cuando se suspende de una línea de elevación. Las cámaras de flotabilidad pueden reducir el peso sumergido del sistema del tanque de almacenamiento de barrera doble de tal modo que una grúa o cabrestante disponible fácilmente en un barco de trabajo con un ROV puede ser capaz de bajar el tanque al lecho marino, posicionar y alzar el sistema del tanque de almacenamiento de barrera doble. La grúa o cabrestante utilizado para maniobrar el tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser compensado en movimiento activamente para minimizar las cargas de masa añadidas debido al movimiento vertical de la embarcación de apoyo. Las cámaras de flotabilidad pueden proporcionarse de diversas formas. Por ejemplo, puede utilizarse flotabilidad sólida fija calibrada para la profundidad de trabajo o una tubería de material compuesto tapada y sujeta de manera segura en la parte superior del tanque de almacenamiento de barrera doble. La tubería de flotabilidad puede dimensionarse (diámetro y espesor de pared) para resistir apropiadamente presiones de colapso a la profundidad de operación del tanque de almacenamiento de barrera doble, a la vez que se proporciona también la cantidad requerida de flotabilidad. También puede utilizarse una tubería de flotabilidad como un volumen de almacenamiento de aire comprimido. Por ejemplo, una vez que un tanque de almacenamiento de barrera doble es elevado desde el lecho marino hasta una ubicación cercana a la superficie (p.ej., durante una operación de reemplazo del tanque de almacenamiento de barrera doble), el aire de la tubería de flotabilidad puede ser liberado a los espacios de flotabilidad variable dentro de la estructura del tanque de almacenamiento de barrera doble para deslastrar estos espacios y preparar el tanque de almacenamiento de barrera doble para su remolque en superficie. Utilizar una tubería de flotabilidad fija como almacenamiento de aire comprimido puede eliminar la necesidad de conectar una manguera de aire o una bomba de agua para deslastrar los tanques de la pared lateral tras su retorno a la superficie.
Además, un tanque de almacenamiento de barrera doble puede dotarse de tuberías y compartimentos para alojar y proteger la bomba de inyección de productos químicos y los componentes de medición que envían los productos químicos (u otro líquido distinto al agua de mar) mediante mangueras o tubos de alta presión a sus puntos de inyección. En algunas realizaciones, la bomba de inyección y componentes relacionados pueden ser devueltos con el tanque de almacenamiento de barrera doble, y por tanto pueden ser mantenidos de manera rutinaria junto con el tanque de almacenamiento de barrera doble. En algunas realizaciones, la bomba de inyección y los componentes de medición pueden ser ubicados por separado en un módulo que es mantenido independientemente.
Dependiendo de la tasa de dosificación de los productos químicos y de la aplicación, tanto las tuberías como la bomba de inyección pueden ser dimensionadas apropiadamente, o si la inyección del producto químico (u otro líquido) es en un entorno subhidrostático, entonces también puede utilizarse una válvula y sistema de medición de mariposa. Una estación de control puede controlar las bombas de inyección y monitorizar cualquier sensor que monitorice la operación del tanque de almacenamiento de barrera doble y el sistema de medición. La estación de control puede servir como interfaz al sistema de control de producción utilizando protocolos estándar. Además, puede desplegarse un cable accesorio para energía, datos y comunicaciones de comandos desde el tanque de almacenamiento de barrera doble hasta el punto de conexión eléctrica submarina. La estación de control, la bomba y el sistema de medición pueden ser ubicados a bordo del tanque de almacenamiento de barrera doble o pueden ser posicionados por separado en el sistema de producción. Pueden ubicarse compartimentos para cables accesorios (tanto eléctricos como químicos) en el tanque de almacenamiento de barrera doble, que pueden manejar los cables accesorios durante el despliegue y recuperación del tanque. Un compartimento puede ser optimizado para la operación con ROV. Un mecanismo de despliegue de cables accesorios también puede facilitar la recuperación eficaz de cables accesorios en el caso de que el tanque de almacenamiento de barrera doble sea cambiado.
Los tanques de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción pueden lastrarse para que se hundan por debajo de la superficie del mar, lo que en algunos casos puede incluir sumergir el tanque de almacenamiento de barrera doble por debajo de las olas en la superficie del mar. Según algunas realizaciones, pueden unirse columnas a cada esquina de un tanque de almacenamiento de barrera doble. Las columnas pueden variar en tamaño y forma, pero pueden incluir, por ejemplo, una altura que varía de 3,0 a 4,6 m (10 a 15 pies). Las columnas pueden proporcionar un rendimiento semisumergible y un control del movimiento durante operaciones de reducción del lastre hasta que las partes superiores de las columnas se sumergen, lo que también puede proporcionar estabilidad al tanque de almacenamiento en el entorno cercano a las olas de la superficie.
Los entornos del lecho marino pueden variar, por ejemplo, el lecho marino puede ser firme y compacto (en el que un tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser colocado directamente), o el lecho marino puede ser blando (en el que un tanque de almacenamiento de barrera doble puede ser colocado sobre una base intermedia colocada en el lecho marino, tal como una losa de hormigón). Según realizaciones de la presente descripción, puede instalarse en el lecho marino una base de pila de succión y puede colocarse después un tanque de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción sobre la base de pila de succión. Una base de pila de succión puede proporcionar puntos de asentamiento en el suelo duros que están reforzados adecuadamente para soportar el peso del sistema del tanque de almacenamiento de barrera doble. Una base también puede presentar postes de alineación (p.ej., que tienen al menos dos alturas diferentes) para capturar embudos y mangas concordantes construidos en un tanque de almacenamiento de barrera doble. Los postes y embudos pueden asegurar una ubicación, alineación y orientación apropiadas del tanque de almacenamiento de barrera doble con respecto al resto del sistema y equipo de producción submarina. Un tanque de almacenamiento de barrera doble de la presente descripción puede ser maniobrado utilizando una combinación del posicionamiento de la embarcación en superficie y la monitorización y maniobras proporcionadas por al menos un ROV. Además, puede haber algunas restricciones impuestas por corrientes altas en el lecho marino (y la energía del ROV disponible), y por tanto, el asentamiento en el suelo del tanque de almacenamiento de barrera doble puede depender de realizar la operación durante los periodos cíclicos de tiempo de corrientes bajas.
Según algunas realizaciones, puede añadirse un faldón al lado inferior del tanque de almacenamiento de barrera doble para impedir su desplazamiento. El faldón puede estar dividido en secciones con tuberías hacia el lado superior del tanque de almacenamiento de barrera doble, que pueden permitir que un ROV se acople y bombee agua en los espacios del faldón bajo el tanque de almacenamiento de barrera doble para minimizar cualquier carga de succión mientras el tanque de almacenamiento de barrera doble es levantado del lecho marino durante una operación de cambio.
Aunque solo se han descrito en detalle anteriormente algunas realizaciones ilustrativas, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las realizaciones ilustrativas sin apartarse significativamente de las realizaciones descritas en la presente memoria. Por consiguiente, se pretende que todas las tales modificaciones estén incluidas dentro del alcance de esta descripción, definida en las reivindicaciones siguientes.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de líquidos de barrera doble para almacenar líquido en un entorno submarino, que comprende:
un contenedor (110; 310) exterior que forma una primera barrera contra los líquidos, en donde el contenedor (110; 310) exterior es rígido;
al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores dispuestos dentro del contenedor (110; 310) exterior, formando cada contenedor (120, 130; 320, 330) interior una segunda barrera contra los líquidos independiente de la primera barrera, comprendiendo los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores:
un primer contenedor (130; 330) interior para líquidos que comprende una válvula de entrada; y
un segundo contenedor (120; 320) interior para líquidos que comprende una válvula de salida;
en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son vejigas hechas de un material flexible; en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores están equilibrados en presión; y un espacio (140) anular entre los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores y el contenedor (110; 310) exterior;
en donde el volumen del contenedor (110; 310) exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son variables, y de tal modo que, cuando la válvula de salida se abre y el volumen del segundo contenedor (120; 320) interior disminuye, la válvula de entrada también se abre y el volumen del primer contenedor (130; 300) interior aumenta.
2. El tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de barrera doble de la reivindicación 1, en donde cada uno de los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores puede llenarse hasta un volumen que llega hasta 795 m3 (5.000 barriles).
3. El tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de barrera doble de la reivindicación 1, que comprende además un sistema de medición conectado al segundo contenedor (120; 320) interior y conectable a un punto de consumo submarino.
4. El tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de barrera doble de la reivindicación 1, donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores comprenden más que dos contenedores interiores.
5. El tanque (300) de almacenamiento de barrera doble de la reivindicación 1, que comprende además al menos una cámara de flotabilidad (340, 360) a lo largo de un lado superior del contenedor (310) exterior.
6. El tanque (100) de almacenamiento de barrera doble de la reivindicación 1, que comprende además al menos un sensor dispuesto en el espacio (140) anular entre el contenedor (110) exterior y los al menos dos contenedores (120, 130) interiores.
7. Un método para proporcionar líquidos almacenados a una instalación en el lecho marino, que comprende: proporcionar un tanque (100; 200; 300) de almacenamiento de barrera doble en un entorno submarino, comprendiendo el tanque de almacenamiento de barrera doble:
un contenedor (110; 310) exterior que forma una primera barrera contra los líquidos;
al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores dispuestos dentro del contenedor (110; 310) exterior, formando cada contenedor (120, 130; 320, 330) interior una segunda barrera contra los líquidos independiente de la primera barrera, comprendiendo los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores:
un primer contenedor (130; 330) interior que contiene agua de mar; y
un segundo contenedor (120; 320) interior que contiene al menos un líquido almacenado;
en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son vejigas hechas de un material flexible; y
en donde los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores están equilibrados en presión;
en donde el volumen del contenedor (110; 310) exterior permanece fijo, y los volúmenes de los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores son variables;
comprendiendo el método además:
disponer un fluido en un espacio (140) anular entre los al menos dos contenedores (120, 130; 320, 330) interiores y el contenedor (110, 310) exterior, y
inyectar el al menos un líquido almacenado en un pozo a través de una válvula de salida en el segundo contenedor (120; 320) interior;
en donde según disminuye el volumen del al menos un líquido en el segundo contenedor (120; 320) interior, fluye agua de mar a través de una válvula de entrada en el primer contenedor (130; 300) interior para aumentar el volumen de agua de mar en el primer contenedor (130; 300) interior.
8. El método de la reivindicación 7, que comprende además rellenar el segundo contenedor (120; 320) interior con al menos un líquido almacenado, en donde el relleno comprende:
proporcionar una tubería descendente desde una embarcación (230) marina al segundo contenedor interior, en donde la tubería descendente comprende:
una tobera (240) de relleno que conecta la tubería descendente al tanque (200) de almacenamiento de barrera doble; y
una válvula de control de presión posicionada en la tobera (240) de relleno;
en donde la válvula de control de presión controla la presión de salida de la tubería descendente a un diferencial máximo sobre la presión hidrostática ambiental del entorno submarino circundante.
9. El método de la reivindicación 7, que comprende además:
bajar el tanque (200; 300) de almacenamiento de barrera doble al lecho (210) marino, en donde el tanque (200) de almacenamiento de barrera doble comprende además cámaras (340; 360) de flotabilidad fija y variable dispuestas a lo largo de al menos una pared del contenedor (310) exterior, comprendiendo cada cámara (360) de flotabilidad variable al menos una entrada de agua, y en donde la bajada comprende:
hacer fluir agua en la al menos una entrada de agua.
10. El método de la reivindicación 9, que comprende uno o más de:
remolcar el tanque (200; 300) de almacenamiento de barrera doble flotante sobre la superficie del mar;
izar el tanque (200; 300) de almacenamiento de barrera doble hacia la superficie del mar;
hacer flotar el tanque (200; 300) de almacenamiento de barrera doble, en donde la flotación comprende liberar el agua de las cámaras (340; 360) de flotabilidad variable;
subir el tanque (200; 300) de almacenamiento de barrera doble flotante a una embarcación (230) marina.
11. El método de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en donde al menos un líquido almacenado es más denso que el agua de mar.
12. El método de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en donde el al menos un líquido almacenado es menos denso que el agua de mar.
13. El método de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en donde el líquido almacenado comprende al menos uno de productos químicos, combustible, hidrocarburos y lodos.
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