ES2888924A1 - Máquina y procedimiento para sondeos submarinos - Google Patents
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Abstract
Máquina y procedimiento para sondeos submarinos. La máquina para sondeos submarinos comprende una torreta de perforación (1), una manguera (9) de inyección de agua a presión, un portatestigos (11) para la toma de muestras, y una tubería de revestimiento (10) que rodea dicho portatestigos (11), y también comprende un cabezal (7) de rotación y unas mordazas (12, 13) de unión y separación de tramos de tubería de revestimiento (10). El procedimiento para sondeos submarinos comprende bajar una torreta de perforación (1), un primer tramo de tubería de revestimiento (10) y un portatestigos (11); iniciar una maniobra de perforación; recuperar la manguera (9); bajar un segundo tramo de tubería de revestimiento (10); enroscar el segundo tramo de tubería de revestimiento (10) al primer tramo de tubería de revestimiento (10); y continuar con la maniobra de perforación una longitud adicional, y recuperar el portatestigos (11) con la muestra.
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina y procedimiento para sondeos submarinos
La presente invención se refiere a una máquina y a un procedimiento para sondeos submarinos.
Antecedentes de la invención
Los sondeos submarinos geotécnicos se pueden llevar a cabo de dos maneras: mediante el uso de barcos geotécnicos con torreta de perforación, o mediante equipos que perforan directamente en el fondo marino.
Los sondeos geotécnicos, a diferencia de los de petróleo o gas, requieren recuperar la muestra sondeada para su posterior análisis y estudio, por lo que es un tipo de sondeo que requiere normalmente dos procesos, sondear y recuperar la muestra.
A pequeña profundidad, estos sondeos se pueden realizar subiendo y bajando el equipo con una tubería y una varilla. En cambio, a grandes profundidades este método no es factible y se recurre al sistema de portatestigos.
Para hacer un sondeo en un barco, hay que realizar los siguientes procesos:
En primer lugar, se baja un embocador al fondo del mar. Un embocador es una estructura pesada que tiene una zona con forma de embudo y sirve para guiar la tubería que se bajará desde el barco y así ayudará a que cuando esté rotando la tubería, esta no se desplace.
Con el embocador en el fondo del mar, se baja la tubería desde el barco hasta llegar al embocador. Dependiendo de la profundidad, habrá que añadir más o menos tubería.
Una vez la tubería está apoyada en el fondo marino, por el interior del tubo se baja un portatestigos. Esto no es más que un tubo interior que se ancla al inicio de la tubería y que almacenará la muestra sondeada (1,5 o 3 metros).
Este portatestigos se baja con un cable de acero y al llegar abajo y anclarse, se desconecta del cable, pudiendo recuperar ese cable de acero.
Con el portatestigos anclado al inicio del tubo, desde la torreta de perforación se añade una tubería de revestimiento de la misma longitud que el dispositivo de toma de muestras del portatestigos y se hace la maniobra de esa tubería.
Una vez acabamos esta maniobra, metemos el cable de acero hasta el fondo de la tubería, el cual se conectará al portatestigos y permitirá recuperar la muestra interior.
Con la muestra recuperada en la cubierta del barco, se vuelve a bajar otro portatestigos que se anclará al inicio de la tubería. Se recupera el cable de acero y se añade una tubería de revestimiento con la que se realiza el sondeo.
Este proceso se repetirá tantas veces como metros de muestra necesitemos recuperar. Si queremos 60 metros de sondeo y el tubo de toma muestras del portatestigos es de 3 metros, tendremos que repetirlo 20 veces.
Este es un sistema que presenta diversos problemas:
- Tiempo: Dependiendo de la profundidad del mar, tendremos que bajar una gran cantidad de tubería. Estamos hablando de profundidades que pueden llegar hasta los 2000 metros o incluso más, lo que implica una cantidad de tiempo enorme en llegar hasta el fondo del mar añadiendo tuberías de 3 o 6 metros.
- Calidad del sondeo: Al tener la torreta de perforación en el barco y una gran cantidad de tubería hasta el fondo, la rotación de la tubería no es perfecta, alterando la calidad de la muestra recuperada.
- Límites operacionales reducidos si tenemos olas.
-Coste: El alquiler de un barco geotécnico está fuera de la mayoría de las empresas, moviéndose en torno a 20.000/50.000 € al día.
Para dar solución a los problemas anteriormente planteados, se han creado unas máquinas submarinas que realizan el sondeo desde el fondo del mar.
El principio de funcionamiento se basa en el sistema de portatestigos, pero en este caso la torreta de perforación se encuentra en la propia máquina. Con estos sistemas, se elimina el tiempo que se empleaba en bajar la tubería hasta el fondo del mar y se elimina la baja calidad de las muestras recuperadas.
Estas máquinas presentan diversos problemas.
- Coste: Son máquinas extremadamente caras y no se comercializan ya que son desarrollos propios de empresas.
- Requieren barcos muy grandes para poder operarlos.
- Requieren mucha electrónica e hidráulica lo que hace que presenten muchos fallos durante su operación.
Aunque se han desarrollado muchas máquinas de este estilo, pocas son funcionales al 100 % y apenas tienen salida en el mercado, donde se busca un equilibrio entre el coste de la investigación y los resultados que se necesitan, donde muchas veces es suficiente con 6 metros.
Aquí hay una cuestión importante y es que, para realizar un sondeo, se necesita inyectar agua a presión en la tubería. En un barco de perforación esta presión se puede inyectar desde la torreta de perforación. Por eso se necesita tener la tubería desde el barco hasta el final del sondeo conectada.
En las máquinas que sondean desde el fondo, está presión la introducen una bomba que se conecta a la parte superior de la tubería, lo que limita la longitud de la tubería utilizada a unos 3 metros.
Descripción de la invención
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una máquina y un procedimiento para sondeos submarinos que solucione los inconvenientes anteriores, trabajando mediante el uso del portatestigos desde el barco, pero introduciendo la torreta de perforación en el equipo que se baja al fondo del mar y eliminando la obligación de tener una tubería conectada desde el barco hasta el fondo del mar.
Con la máquina y el procedimiento para sondeos submarinos de la invención se consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación.
De acuerdo con un primer aspecto, la máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la presente invención comprende:
- una torreta de perforación, que comprende preferentemente un cabezal de rotación y dos
pistones;
- una manguera de inyección de agua a presión que hará al mismo tiempo la función de cable de acero;
- un portatestigo para la toma de muestras; y
- una tubería de revestimiento donde se anclará interiormente el portatestigo ,
- una guía flotante para guiar la tubería y el portatestigo,
- unas mordazas para la separación de los tramos de tubería.
Ventajosamente, dicho cabezal de rotación es desplazable, en particular, desplazable verticalmente a lo largo de la torreta de perforación, por ejemplo, mediante unos pistones dispuestos en la torreta de perforación.
Dicha manguera de inyección de agua a presión es también ventajosamente una manguera para el desplazamiento del portatestigos y de los tramos de la tubería de revestimiento.
La máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la presente invención también comprende una guía flotante con un sistema de anclaje que se desplazará entre los dos cables de acero que levantan el equipo y servirán para guiar las tuberías y los portatestigos que toman las muestras desde la cubierta del barco hasta el embocador situado en la parte superior del equipo.
Dicha torreta de perforación también comprende ventajosamente una base de nivelación y un lastre.
Además, la torreta de perforación comprende una o más cámaras, que están dispuestas en posiciones adecuadas para controlar las acciones de la máquina.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para sondeos submarinos, que comprende las siguientes etapas:- bajar una torreta de perforación hasta que esté en contacto en un fondo marino, con una manguera de agua a presión, un primer tramo de tubería de revestimiento y un portatestigos;
- iniciar una maniobra de perforación;
- recuperar la manguera y conectar un segundo tramo de tubería de revestimiento a la torreta de perforación;
- bajar un segundo tramo de tubería de revestimiento mediante la manguera de inyección de agua a presión;
- enroscar el segundo tramo de tubería de revestimiento al primer tramo de tubería de revestimiento que conectado a la torreta de perforación;
- continuar con la maniobra de perforación una longitud adicional,
- recuperar el portatestigos con la muestra tomada.
La máquina y el procedimiento para sondeos submarinos de acuerdo con la presente invención proporcionan las siguientes mejoras respecto a los sistemas actuales:
- Se mejora la calidad de la muestra recuperada al incorporar la torreta en un equipo que se encuentra directamente en el fondo del mar;
- Se elimina la necesidad de tener tantos metros de tubería como profundidad del fondo marino, ahorrando una gran cantidad de tiempo y de dinero;
- Se modifica el sistema del portatestigos donde en lugar de incorporar un cable de acero para realizar la maniobra, lo substituimos por una manguera multifunción, capaz de realizar las funciones de cable de acero (subir y bajar la tubería de revestimiento y las muestras de portatestigos) a la vez que realiza la función de manguera para inyectar presión de agua y poder realizar el sondeo.
Breve descripción de los dibujos
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto, se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.
Las figuras 1 y 2 son vistas en perspectiva de la torreta de perforación de la máquina para sondeos submarinos de la presente invención; y
Las figuras 3 a 10 son vistas en perspectiva de las etapas del procedimiento para sondeos submarinos de acuerdo con la presente invención.
Descripción de una realización preferida
Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, la máquina para sondeos submarinos comprende una torreta de perforación 1, que en su posición de uso se coloca sobre el fondo marino
mediante el desplazamiento a lo largo de unos cables 3.
La torreta de perforación 1 comprende una base de nivelación 4, que contacta con el fondo marino, que está rodeada por un faldón 5, es decir, por una pared vertical.
La torreta de perforación 1 también comprende un lastre 6 para proporcionar el peso adecuado para que la torreta de perforación 1 quede fija en su posición y un cabezal 7, cuya función se describirá a continuación. Este cabezal 7 es desplazable verticalmente mediante unos pistones 8.
Para realizar el sondeo submarino, la máquina para sondeos submarinos también comprende una manguera 9, que tiene dos funciones: una primera función de inyectar agua a presión para poder realizar el sondeo submarino, y una segunda función de permitir el desplazamiento de tramos de tubería 10 y de un portatestigos 11 (mostrado en la figura 9), que está situado en el interior de dicha tubería 10.
La función del cabezal 7 es la de unir los tramos de tubería 10 y rotar para realizar el ensayo. Tal como se muestra en más detalle en la figura 5, para separar los tramos de tubería 10, la torreta 1 comprende dos mordazas 12, 13, siendo dichas mordazas 12, 13 giratorias entre sí. De esta manera, se pueden separar los tramos de tubería 10, mediante, por ejemplo, roscado y desenroscado.
Como se puede ver en la figura 2, la torreta de perforación 1 también comprende unas cámaras 14, que permiten controlar a distancia el proceso. De acuerdo con esta realización representada en la figura 2, una primera cámara está situada sobre dicho cabezal 7, mientras que una segunda cámara está situada por debajo del cabezal 7,enfocando ambas cámaras hacia las mordazas 12, 13 del cabezal 7.
El procedimiento para sondeos submarinos de acuerdo con la presente invención comprende las siguientes etapas:
En primer lugar, se baja el equipo de perforación 1 hasta el fondo del mar con un tramo de tubería de 3 metros y el portatestigos ya anclado al primer tramo junto con la manguera conectada a la tubería. Cuando el equipo se posa en el fondo del mar, el sondeo se puede iniciar.
En la figura 3 se muestra el inicio de la perforación, en la cual, un codificador determina una posición cero para calcular la longitud de perforación, y en la figura 4 se muestra la tubería 10 en su posición de perforación.
Cuando se alcanza una penetración de 1,5 metros, desde un barco, no representado, y utilizando cables de acero 3 y una guía 2, se recupera la manguera 9 hasta la cubierta del barco, y se le añade un segundo tramo de tubería 10 (figura 6) que se baja hasta la torreta de perforación 10, enroscándola en el primer tramo de tubería 10 que hay puesto (figura 7) y realizando la maniobra (figura 8), suministrando la presión de agua desde esa manguera 9.
Esta manguera 9 es la encargada de suministrar la presión de agua para realizar el sondeo y es lo suficientemente fuerte como para suministrar la presión de agua y al mismo tiempo proporcionar un cable para subir y bajar los tramos de tubería de revestimiento 10 y el portatestigos 11.
Una vez que finalice la maniobra, se recupera la muestra del portatestigos 11 hasta la cubierta de barco (figura 9) y se baja una nueva. Posteriormente se recupera la manguera 9 y se baja otro tramo de tubería 10 para realizar la siguiente maniobra (figura 10).
En la figura 5 se muestra el detalle de las mordazas 12, 13, que permite la conexión y la separación de los tramos de tubería 10 mediante la rotación de las mordazas 12, 13 entre sí.
Este proceso se repite tantas veces como longitud de la muestra se necesite.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que la máquina y el procedimiento para sondeos submarinos descritos son susceptibles de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser sustituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Máquina para sondeos submarinos, que comprende:
- una torreta de perforación (1);
- una manguera (9) de inyección de agua a presión;
- un portatestigos (11) para la toma de muestras; y
- una tubería de revestimiento (10) que rodea dicho portatestigos (11),
caracterizada por que también comprende un cabezal (7) de rotación y unas mordazas (12, 13) de unión y separación de tramos de tubería de revestimiento (10).
2. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las mordazas (12, 13) son giratorias entre sí.
3. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que dicho cabezal (7) de rotación es desplazable.
4. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dicho cabezal (7) de rotación es desplazable mediante unos pistones (8) dispuestos en la torreta de perforación (1).
5. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha manguera de inyección de agua a presión (9) es también una manguera para el desplazamiento del portatestigos (11) para la toma de muestras y tramos de la tubería de revestimiento (10).
6. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que también comprende una guía (2) para desplazar la torreta de perforación (1).
7. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la torreta de perforación (1) comprende una base de nivelación (4).
8. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la torreta de perforación (1) comprende un lastre (6).
9. Máquina para sondeos submarinos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la torreta de perforación (1) comprende una o más cámaras (14).
10. Procedimiento para sondeos submarinos, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
- bajar una torreta de perforación (1) hasta que esté en contacto en un fondo marino, con una manguera de agua a presión (9), un primer tramo de tubería de revestimiento (10) y un portatestigos (11);
- iniciar una maniobra de perforación;
- recuperar la manguera de agua a presión (9);
- bajar un segundo tramo de tubería de revestimiento (10) mediante la manguera de inyección de agua a presión (9);
- enroscar el segundo tramo de tubería de revestimiento (10) al primer tramo de tubería de revestimiento (10) que está conectado a la torreta de perforación (1);
- continuar con la maniobra de perforación una longitud adicional,
- recuperar el portatestigos (11) con una muestra tomada.
11. Procedimiento para sondeos submarinos de acuerdo con la reivindicación 10, en el que se baja un tercer o más tramos de tubería de revestimiento (10) en función de la profundidad deseada del sondeo submarino.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2888924 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20220110 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20220426 |