ES2959038T3 - Un buque de perforación en alta mar con una conexión de cable externo y su método - Google Patents

Abstract

Un buque de perforación costa afuera comprende un casco (102) y al menos una abertura (200) en el casco dispuesta para recibir un extremo (220) de al menos un cable sumergible (130). El buque de perforación costa afuera también comprende un mecanismo de captura de cable (224) configurado para levantar el extremo de al menos un cable sumergible a través de al menos una abertura desde una posición sumergida hasta una posición elevada. Un conector de cable está configurado para acoplarse al extremo del al menos un cable sumergible cuando el extremo del al menos un cable sumergible está en la posición elevada de manera que el buque de perforación costa afuera comprende una conexión externa de datos y/o energía a través del sumergible. cable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un buque de perforación en alta mar con una conexión de cable externo y su método

Campo

La presente invención se refiere a un buque de perforación en alta mar con una conexión de cable externo.

Antecedentes

Las plataformas de perforación en alta mar requieren una energía significativa para mantener las operaciones de perforación y/o producción. Las plataformas de perforación en alta mar conocidas utilizan generadores accionados por diésel o gas para mantener un suministro de energía para la plataforma de perforación en alta mar. Esto significa que muchas plataformas de perforación en alta mar queman combustibles fósiles durante las operaciones de perforación y/o producción.

Por los documentos KR 2017 0112319 A, WO 2009/016346 A2 y WO 2018/232483 A2 se conocen varios buques de perforación en alta mar que proporcionan su propia energía.

La demanda de una mayor eficiencia del combustible y una reducción de las emisiones aumenta constantemente cuando se operan plataformas de perforación en alta mar. En consecuencia, se están considerando alternativas a los generadores accionados por diésel o gas para mantener el suministro de energía para la plataforma de perforación en alta mar.

Una solución es proporcionar a la plataforma de perforación en alta mar una conexión de cable de alimentación submarino a una red de generación y distribución de energía eléctrica terrestre. Esto es particularmente deseable si la electricidad generada terrestre proviene de fuentes de energía renovables, tales como generadores de turbinas eólicas o generadores hidroeléctricos. De esta forma, la plataforma de perforación en alta mar puede electrificarse completamente y generar mínimas o nulas emisiones de carbono.

Un problema al acoplar una plataforma de perforación en alta mar flotante con un cable de alimentación submarino es que se requiere que la grúa de la cubierta principal levante el cable submarino hasta el costado de la cubierta, lo que puede llevar un tiempo considerable. Esto significa que la grúa de la cubierta principal no se puede utilizar para otras operaciones mientras el cable submarino esté instalado en la plataforma de perforación en alta mar. La conexión entre la plataforma de perforación en alta mar y el cable submarino es particularmente susceptible a daños y desgaste debido al movimiento de agitación de la plataforma de perforación en alta mar. Cuando el cable submarino está montado en un lado de la cubierta principal, el cable submarino experimenta fuerzas asimétricas debido al movimiento de agitación de la plataforma de perforación en alta mar. Los ejemplos de la presente invención pretenden abordar los problemas anteriormente mencionados.

Sumario

El fin de la invención es proporcionar un buque de perforación en alta mar con una conexión de cable externo que proporcione una conexión externa de datos y/o energía a través de un cable sumergible.

Este fin se alcanza de acuerdo con la invención mediante un buque de perforación en alta mar como se define en la reivindicación 1, y un método como se define en la reivindicación 15.

Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Opcionalmente, el al menos un cable sumergible es uno o más de un cable de alimentación de alto voltaje, un cable de alimentación de corriente alterna, un cable de alimentación de corriente continua, un cable de fibra óptica, un cable de fibra monomodo, un cable de fibra multimodo, un cable ethernet, un cable USB, un cable telefónico, cable de par trenzado no blindado, cable de par trenzado blindado, y/o cable coaxial.

Opcionalmente, el conector del cable comprende un anillo colector para permitir el movimiento de rotación relativo entre el extremo del cable sumergible y el buque de perforación en alta mar. Opcionalmente, el conector del cable comprende una porción montada en el buque de perforación en alta mar que se puede acoplar con otra porción montada en el extremo de al menos un cable sumergible.

Opcionalmente, la primera parte y la segunda parte se pueden acoplar selectivamente. Opcionalmente, la primera parte y la segunda parte se pueden acoplar selectivamente entre sí con uno o más sujetadores magnéticos.

Opcionalmente, la primera parte está montada en el anillo colector.

Opcionalmente, el mecanismo de captura de cable comprende un cable de elevación y un cabrestante para levantar el extremo del al menos un cable sumergible entre la posición sumergida y la posición elevada.

Opcionalmente, el mecanismo de captura de cable comprende un vehículo submarino operado remotamente para capturar el extremo libre del al menos un cable sumergible en la posición sumergida.

Opcionalmente, el vehículo submarino operado remotamente está configurado para mover juntos el cable de elevación y el extremo del al menos un cable sumergible en la posición sumergida.

Opcionalmente, el cable de elevación comprende una pinza que se puede acoplar selectivamente con el extremo del al menos un cable sumergible.

Opcionalmente, el casco comprende un conducto que se extiende entre la al menos una abertura y el conector del cable.

Opcionalmente, el conducto comprende al menos una válvula para permitir selectivamente el paso del al menos un cable sumergible a través del conducto.

Opcionalmente, el conector del cable se monta en una sala del tablero de distribución del buque de perforación en alta mar.

Opcionalmente, el buque de perforación en alta mar es una plataforma de perforación semisumergible y la al menos una abertura está ubicada en uno o más pontones del buque.

Opcionalmente, el conector del cable comprende un mecanismo de expulsión del cable.

Opcionalmente, el mecanismo de expulsión del cable libera el extremo del al menos un cable sumergible del conector del cable.

Opcionalmente, el mecanismo de expulsión del cable está dispuesto para impulsar el extremo del al menos un cable sumergible hacia la al menos una abertura.

Opcionalmente, cuando el extremo del al menos un cable sumergible está dispuesto para moverse desde la posición elevada a la posición sumergida en menos de cinco segundos cuando se acciona el mecanismo de expulsión del cable.

Opcionalmente, el buque de perforación en alta mar está conectado a una red de generación y distribución de energía eléctrica terrestre o a una instalación de generación de energía en alta mar a través del cable sumergible.

Opcionalmente, la instalación de generación de energía en alta mar es una o más turbinas eólicas en alta mar. Opcionalmente, el buque de perforación en alta mar comprende al menos un propulsor montado en el casco que es controlable con un sistema de posicionamiento dinámico para mantener la posición del buque con respecto al fondo marino.

Opcionalmente, el buque de perforación en alta mar está configurado para operar en un modo de posición dinámica, un modo amarrado y/o un modo asistido por propulsor amarrado.

Opcionalmente, el buque de perforación en alta mar comprende un sensor de tensión del cable para detectar la tensión en el cable sumergible. Opcionalmente, el mecanismo de expulsión del cable libera el extremo del al menos un cable sumergible del conector del cable si la tensión en el cable sumergible excede una tensión umbral predeterminada. Opcionalmente, el método comprende determinar que el buque de perforación en alta mar ha cumplido una condición de desconexión de emergencia y liberación del extremo del cable sumergible.

Varios otros aspectos y ejemplos adicionales también se describen en la siguiente descripción detallada y en las reivindicaciones adjuntas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

Breve descripción de los dibujos

Las Figuras 1 a 7 muestran una vista lateral de un buque de perforación en alta mar de acuerdo con algunos ejemplos;

la Figura 8 muestra una vista esquemática de un buque de perforación en alta mar de acuerdo con algunos ejemplos; y

las figuras 9 y 10 muestran un diagrama de flujo de un método de acuerdo con algunos ejemplos.

Descripción detallada de los dibujos

La Figura 1 muestra una vista lateral de un buque de perforación en alta mar 100. En algunos ejemplos, el buque de perforación en alta mar 100 es una plataforma de perforación semisumergible 100. En algunos otros ejemplos, un buque de perforación en alta mar 100 puede ser cualquier buque que incluya maquinaria y equipo utilizados para perforar un pozo. Como alternativa, la plataforma de perforación en alta mar 100 puede ser de un tipo diferente tal como un barco de perforación, barcaza de perforación, plataforma de perforación autoelevable u otro tipo de embarcación de perforación. Sin embargo, en lo sucesivo en el presente documento se utilizará el término "buque de perforación en alta mar" 100.

Como se muestra en la Figura 1, la plataforma de perforación semisumergible 100 comprende un casco 102. El casco 102 comprende o más pontones de flotabilidad 103 que están montados en el casco 102 y ubicados al menos parcialmente debajo de la superficie 104 del agua y la acción de las olas. Sin embargo, la Figura 1 muestra la superficie 104 del agua que llega parcialmente hasta el costado de los pontones de flotabilidad 103. En algunos ejemplos, la flotabilidad de los pontones de flotabilidad 103 se puede ajustar y los pontones de flotabilidad 103 se pueden colocar más abajo en el agua (por ejemplo, sumergidos).

Una plataforma de operación 106 está montada en el casco 102 y la plataforma de operación está elevada por encima de la superficie 104 del agua y sostenida por una o más estructuras de columna 108 que se extienden desde los pontones de flotabilidad 103 hasta la plataforma de operación 106.

La Figura 1 muestra un buque de perforación en alta mar 100 que está conectado y soporta un extremo de un tubo ascendente (no mostrado), que puede ser un tubo ascendente de perforación. El tubo ascendente se extiende desde el buque de perforación en alta mar 100, bajo el agua para conectarse a una estructura tal como un dispositivo de prevención de reventones (BOP) (no mostrado) en el fondo marino (no mostrado). En algunos ejemplos, el tubo ascendente puede estar provisto de un par de juntas flexibles, una en el extremo de la superficie y otra en el extremo submarino. Además, aunque el tubo ascendente esté conectado en el extremo submarino a un BOP, se apreciará que el tubo ascendente podría conectarse a cualquier otro aparato de boca de pozo adecuado, tal como, por ejemplo, un arbolito submarino.

La plataforma de operación 106 comprende una cubierta principal 112 y una estructura de alojamiento 114 montada sobre la misma para alojar al personal. En la plataforma de operación 106 también está montada una estructura de soporte de perforación 116. En algunos ejemplos, la estructura de soporte de perforación 116 es un mástil o torre de perforación. En otros ejemplos, la estructura de soporte de perforación 116 es cualquier estructura adecuada para soportar equipos. Como se muestra en la Figura 1, la estructura de soporte de perforación 116 se extiende hacia arriba desde la plataforma de operación 106 y soporta un sistema de izaje 118, por ejemplo, tal como un sistema de izaje con función de dragado 118 y un accionamiento superior 122.

En algunos ejemplos, la estructura de soporte de perforación 116 está montada de manera móvil en la plataforma principal 112. La estructura de soporte de perforación móvil 116 permite que el equipo de perforación u otro equipo para operar o explorar un pozo se traslade con respecto al casco 102. En algunos ejemplos, la estructura de soporte de perforación móvil 116 está montada en la plataforma principal 112 mediante rieles que permiten que la estructura de soporte de perforación móvil 116 se mueva o "deslice" sobre la plataforma principal 112. Por motivos de claridad, los rieles no se han mostrado en las Figuras. En algunos otros ejemplos, la estructura de soporte de perforación 116 está fija con respecto al casco 102 y no se mueve con respecto al casco 102.

Una o más grúas 120 están montadas en la cubierta principal 112 para levantar y mover equipos en el buque de perforación en alta mar 100. Por motivos de claridad, sólo una de las grúas 120 se ha etiquetado en la Figura 1.

El funcionamiento de las operaciones de perforación del buque de perforación en alta mar 100 es conocido y no se discutirá más.

El buque de perforación en alta mar 100 se puede mover, por ejemplo, debido a las corrientes, las olas y el viento, y se mantiene en una posición objetivo con respecto al fondo marino utilizando un sistema de posicionamiento dinámico 800 (como se muestra mejor en la Figura 8). La Figura 8 muestra una representación esquemática del buque de perforación en alta mar 100.

El buque de perforación en alta mar 100 comprende una pluralidad de dispositivos de propulsión tales como los propulsores 110. En otros ejemplos, se pueden utilizar otros dispositivos de propulsión, tales como hélices, propulsores azimutales o cualquier otro propulsor para generar empuje. Los propulsores 110 están configurados para propulsar el buque de perforación en alta mar 100 en diferentes direcciones y son controlables selectivamente para ajustar la posición del buque de perforación en alta mar 100.

El sistema de posicionamiento dinámico 800 del buque de perforación en alta mar 100 está configurado para determinar la posición del buque de perforación en alta mar 100, comparar la posición determinada del buque de perforación en alta mar 100 con una posición objetivo y determinar acciones de control correctivas para propulsores específicos 110 para, en la medida de lo posible, mantener el buque de perforación en alta mar 100 sustancialmente en la posición objetivo.

El sistema de posicionamiento dinámico 800 puede determinar la posición del buque de perforación en alta mar 100 utilizando una variedad de sensores (no mostrados), tales como sensores de posicionamiento por satélite, sensores de triangulación basada en haces o posicionamiento relativo, sistemas de monitoreo de la tensión del cable, sensores de vigilancia del mar (por ejemplo, acústicos), y/o similares.

En algunos ejemplos, el sistema de posicionamiento dinámico 800 se utiliza manteniendo la posición del buque con respecto al fondo marino. Esto significa que el buque de perforación en alta mar 100 puede posicionarse y mantenerse en posición, cerca de uno o más cables sumergibles 130.

En algunos ejemplos, el buque de perforación en alta mar 100 se puede mantener en una posición objetivo sobre el fondo marino en un "modo de posicionamiento dinámico". Es decir, el buque de perforación en alta mar se mantiene en posición utilizando únicamente el sistema de posicionamiento dinámico 800. En otros ejemplos, el buque de perforación en alta mar 100 puede estar amarrado y el sistema de posicionamiento dinámico 800 se utiliza junto con el amarre para mantener el buque de perforación en alta mar 100 sobre la posición objetivo. Esto también se conoce como "modo de asistencia de propulsor amarrado". En otros ejemplos, el uso del sistema de posicionamiento dinámico es opcional. En este caso, el buque de perforación en alta mar 100 se mantiene en la posición objetivo con amarres. Esto también se conoce como "modo amarrado". Además, si el buque de perforación en alta mar 100 es una barcaza de perforación, entonces, opcionalmente, la barcaza de perforación no tiene ningún propulsor 110 y la barcaza de perforación es remolcada a su posición y amarrada en la posición objetivo.

La Figura 1 muestra un cable sumergible 130 unido a una boya de posicionamiento de cable 124. La boya de posicionamiento de cable 124 comprende una baliza de superficie 126 y un soporte de cable sumergido 128. La baliza de superficie 126 puede comprender un color brillante para que pueda verse en la superficie 104 del agua. En algunos ejemplos, la baliza de superficie 126 puede comprender una señal activa tal como una luz intermitente y/o una señal de radiodifusión. Para mantener estacionaria la boya de posicionamiento del cable 124 con respecto al fondo marino, la boya de posicionamiento del cable 124 puede anclarse. En algunos ejemplos, la boya de posicionamiento del cable 124 puede estar atada al fondo marino o puede comprender un ancla marina (no mostrada).

El soporte de cable sumergido 128 de la boya de posicionamiento de cable 124 como se muestra en la Figura 1 está acoplado a un único cable sumergible 130. Sin embargo, en otros ejemplos, la boya de posicionamiento de cable 124 puede tener la capacidad para una pluralidad de cables sumergibles 130. Por ejemplo, la boya de posicionamiento del cable 124 puede tener la capacidad para un cable de alto voltaje 130 y un cable de conexión de datos para conexión con el buque de perforación en alta mar 100. El soporte de cable sumergido 128 en algunos ejemplos es un bucle a través del cual se pasa el cable sumergible 130. Esto significa que el cable sumergible 130 se puede pasar a través del soporte de cable sumergido 128 según sea necesario.

En algunos ejemplos, el al menos un cable sumergible 130 es un cable de alimentación para proporcionar una conexión a una fuente de energía eléctrica externa. En algunos ejemplos, el cable sumergible 130 es un cable de alimentación que está conectado a una red de distribución y energía eléctrica terrestre. En algunos ejemplos, la red de distribución y energía eléctrica terrestre comprende generadores eléctricos renovables, tales como los generadores hidroeléctricos. En algunos otros ejemplos, el cable sumergible 130 es un cable de alimentación que está conectado a una instalación de generación de energía en alta mar. En algunos ejemplos, la instalación de generación de energía en alta mar es una o más turbinas eólicas en alta mar.

En algunos ejemplos, el al menos un cable sumergible 130 es uno o más de un cable de alimentación de alto voltaje, un cable de alimentación de corriente alterna, y/o un cable de alimentación de corriente continua.

Adicionalmente o como alternativa, en algunos ejemplos, el al menos un cable sumergible 130 es un cable de datos para proporcionar una conexión a una red de datos externa. En algunos ejemplos, el al menos un cable sumergible 130 es uno o más de un cable de fibra óptica, un cable de fibra monomodo, un cable de fibra multimodo, un cable ethernet, un cable USB, un cable telefónico, cable de par trenzado no blindado, cable de par trenzado blindado, y/o cable coaxial.

En algunos ejemplos, hay un cable de alimentación sumergible 700 y un cable de datos sumergible 702 separado. La Figura 7 muestra dicha disposición de manera que una primera boya de posicionamiento de cable 704 sujeta el cable de alimentación sumergible 700 en una primera posición y una segunda boya de posicionamiento de cable 706 sujeta el cable de datos sumergible 702 en una segunda posición. Los ejemplos discutidos en referencia a las otras Figuras también son aplicables al ejemplo mostrado en la Figura 7. Por ejemplo, el método y aparato para conectar y desconectar el cable sumergible 130 es el mismo para el cable de alimentación sumergible 700 y el cable de datos sumergible 702 como se muestra en la Figura 7.

Sin embargo, en algunos ejemplos alternativos, el cable sumergible 130 como se muestra en la Figura 1 es tanto un cable de alimentación como un cable de datos. En este ejemplo, el cable sumergible 130 comprende un cable de alimentación central y un cable de datos enrollado alrededor del exterior del cable de alimentación.

Mientras que las Figuras 1 a 7 muestran una o más boyas de posicionamiento de cables 124, 704, 706, en otro ejemplo, se omiten las boyas de posicionamiento de cables 124, 704, 706. En este ejemplo, el cable sumergible 130 descansa sobre el fondo marino sin un indicador flotante en la superficie. Opcionalmente, el cable sumergible 130 puede estar atado o anclado al fondo marino.

Volviendo a las Figuras 2 y 6, a continuación, se describirá el método para conectar el buque de perforación en alta mar 100 al cable sumergible 130. Las Figuras 2 a 6 muestran una vista lateral de un buque de perforación en alta mar 100 de acuerdo con varias etapas en la conexión del cable sumergible 130 al buque de perforación en alta mar 100.

En algunos ejemplos, el buque de perforación en alta mar 100 comprende al menos una abertura 200 en el casco 102 para recibir el cable sumergible 130 a su través. En algunos ejemplos, la abertura 200 está en la parte inferior del casco 102. En consecuencia, como se muestra en la Figura 2, la abertura 200 está situada debajo del pontón de flotabilidad 103. En otros ejemplos, la abertura 200 está situada en el lateral del casco, por ejemplo, en el lateral del pontón de flotabilidad 103, la plataforma de operación 106, y/o las estructuras de columnas 108.

La abertura 200 está situada en un extremo de un conducto 202 que se extiende a través del casco 102 y el buque de perforación en alta mar 100. En algunos ejemplos, el conducto 202 se extiende hacia la plataforma de operación 106. Como se muestra en la Figura 2, el conducto 202 está conectado a una sala del tablero de distribución 204. La sala del tablero de distribución 204 alberga uno o más equipos eléctricos para la distribución de la energía eléctrica en el buque de perforación en alta mar 100. En algunos ejemplos, el conducto 202 se extiende a otra habitación (no mostrada), separada de la sala del tablero de distribución 204. Esto puede ser deseable si existen preocupaciones acerca de la introducción de agua en la sala del tablero de distribución 204.

En algunos ejemplos, la sala del tablero de distribución 204 puede comprender un aparato de maniobra 802 tal como interruptores, plomos, disyuntores, fusibles, etc. En algunos ejemplos, el cable sumergible 130 es un cable de alimentación sumergible 130 y se puede conectar al aparato de maniobra 802 en la sala del tablero de distribución 204 de modo que el cable de alimentación sumergible 130 esté conectado al bus de alimentación 804 del buque de perforación en alta mar 100.

De forma similar, en algunos ejemplos, el cable sumergible 130 es un cable de datos sumergible 130 y la sala del tablero de distribución 204 puede comprender uno o más interruptores de red 806 conectables al cable de datos sumergible 130. De esta forma, el cable de datos sumergible 130 está conectado a la red de datos del buque 808 del buque de perforación en alta mar 100.

En algunos ejemplos, el conducto 202 se extiende a través de las estructuras de columna 108. En algunos ejemplos, el conducto 202 es recto sin curvas ni giros de modo que la abertura 200 esté situada debajo de la sala del tablero de distribución 204. Al tener un conducto recto 202, el cable sumergible 130 pasa más fácilmente a través del conducto 202. El conducto 202 comprende un diámetro de modo que el cable sumergible 130 puede moverse libremente a través del conducto 202 de modo que el cable sumergible 130 no se enganche en las paredes del conducto 202.

En algunos ejemplos, la abertura 200 comprende opcionalmente una chimenea abocinada 210 para recibir el extremo 220 del cable sumergible 130. La chimenea abocinada 210 guía el extremo 220 del cable sumergible 130 hacia el interior del conducto 202. En otros ejemplos, la abertura 200 está al ras con la superficie del casco 102 o el pontón de flotabilidad 103.

Un conector del cable 212 está montado dentro de la sala del tablero de distribución 204. El conector del cable 212 está configurado para acoplarse al extremo 220 de al menos un cable sumergible 130. En algunos ejemplos, el conector del cable 212 es parte de una disposición de enchufe y toma de corriente con el extremo 220 del cable sumergible 130. En algunos ejemplos, opcionalmente, el conector del cable 212 comprende un anillo colector 214. El anillo colector 214 está dispuesto para permitir el movimiento rotacional relativo entre el extremo 220 del cable sumergible 130 y el buque de perforación en alta mar 100. En algunos ejemplos, el anillo colector 214 está configurado para recibir un cable de alimentación de alto voltaje y/o un cable de fibra óptica.

En algunos ejemplos, el conector del cable 212 comprende una primera porción 216 montada en el extremo 220 del cable sumergible 130 y una segunda porción 218 montada en el buque de perforación en alta mar 100. La primera y segunda porción 216, 218 están configuradas para acoplarse mecánicamente entre sí de modo que el cable sumergible 130 mantenga una conexión segura con el buque de perforación en alta mar 100 después de la instalación del cable sumergible 130.

En algunos ejemplos, la primera porción 216 y la segunda porción 218 son acoplables. La primera y segunda porción 216, 218 pueden comprender uno o más sujetadores 812 para mantener la conexión segura. En algunos ejemplos, uno o más sujetadores 812 son operados remotamente por un controlador 810. De esta forma, el controlador 810 puede enviar una señal al uno o más sujetadores 812 para que se acoplen o desacoplen y, de este modo, hacen que la primera porción 216 y la segunda porción 218 se aseguren entre sí o no. El uno o más sujetadores 812 en algunos ejemplos son mecanismos de bloqueo mecánicos que se accionan con servos controlados por el controlador 810.

Como alternativa, la primera porción 216 y la segunda porción 218 se pueden acoplar selectivamente con uno o más sujetadores magnéticos 812. De esta forma, la primera porción 216 y la segunda porción 218 son parte de un sistema magnético activo. El sistema magnético activo comprende un solenoide en la primera porción 216 para generar un campo magnético y sujetar la primera y segunda porción 216, 218 juntas. En algunos ejemplos, la segunda porción 218 está montada en el anillo colector 214. Esto significa que cuando el sistema magnético activo es accionado por el controlador 810, la primera y segunda porción 216, 218 giran con respecto al buque de perforación en alta mar 100.

El conducto 202 comprende al menos una válvula 222 para permitir selectivamente el paso del cable sumergible 130 a través del conducto 202. En algunos ejemplos, la válvula 222 es una válvula de compuerta 222, pero en otros ejemplos, la válvula 222 puede ser cualquier válvula adecuada para abrir o cerrar selectivamente el conducto 202. Cuando la válvula 222 se abre, el cable sumergible 130 se puede mover desde la abertura 200 hasta la sala del tablero de distribución 204. Cuando la válvula 222 está cerrada, se impide que el cable sumergible 130 entre en el conducto 202. Además, cuando la válvula 222 está cerrada, también se impide que entre agua en el conducto 202. El conducto 202 se extiende desde la parte inferior del casco 102 hasta una posición por encima de la superficie 104 del agua, por ejemplo, en la plataforma de operación 106. De esta forma, incluso si la válvula 222 está abierta, el agua sólo asciende por el conducto 202 hasta la superficie del agua 104.

El buque de perforación en alta mar 100 comprende un mecanismo de captura de cable 224 configurado para levantar el extremo 220 del cable sumergible 130 a través del al menos una abertura 200 desde una posición sumergida hasta una posición elevada. La posición sumergida del cable sumergible 130 es una posición en el agua debajo del casco 102. La posición elevada es una posición por encima de la posición sumergida de manera que el extremo 220 del cable sumergible 130 puede conectarse operativamente al buque de perforación en alta mar 100. Cuando el extremo 220 del cable sumergible 130 está en la posición elevada, el buque de perforación en alta mar 100 comprende una conexión externa de datos y/o energía a través del cable sumergible 130.

En algunos ejemplos, el mecanismo de captura de cable 224 comprende un cabrestante de elevación 226 y un cable de elevación 228. En otros ejemplos, el mecanismo de captura de cable 224 puede ser cualquier mecanismo adecuado para asegurar y levantar el cable sumergible 130 desde la posición sumergida hasta la posición elevada. En otros ejemplos, el mecanismo de captura de cable 224 puede ser un brazo robótico telescópico (no mostrado).

El cabrestante de elevación 226 está montado en la plataforma principal 112 de la plataforma operativa 106 y está controlado por el controlador 810. El cable de elevación 228 comprende una pinza de cabrestante de elevación 230 que está fijada al extremo libre del cable de elevación 228. En algunos ejemplos, la pinza del cabrestante de elevación 230 es un gancho u otra herramienta con forma adecuada para capturar el cable sumergible 130. En otros ejemplos, la pinza del cabrestante de elevación 230 comprende pinzas accionadas hidráulicamente.

En algunos ejemplos adicionales, la pinza del cabrestante de elevación 230 comprende alternativa o adicionalmente una pinza magnética activa que está dispuesta para asegurar y capturar el extremo 220 del cable sumergible 130. De esta forma, la primera porción 216 se utiliza con la pinza del cabrestante de elevación 230 para capturar el cable sumergible 130 utilizando otro sistema de sujeción magnético activo.

Como se muestra en la Figura 2, el cabrestante de elevación 226 ha bajado el cable de elevación 228 a través del conducto 202 en la dirección de la flecha. El controlador 810 emite una señal de control al cabestrante de elevación del cable 226 para bajar el cable de elevación 228. El cable de elevación 228 se ha bajado a una posición de modo que la pinza del cabrestante de elevación 230 ha pasado a través de la abertura 200. El controlador 810 emite una señal de control para que el cable de elevación baje una cantidad predeterminada (por ejemplo, la longitud del conducto 202). Como alternativa, el controlador 810 emite señales de control al cabrestante de elevación 226 opcionalmente basándose en señales de sensor recibidas desde uno o más sensores del mecanismo de captura de cable 814. El uno o más sensores del mecanismo de captura de cable 814 pueden ser uno o más de los siguientes: una cámara, un detector de proximidad, sonar o cualquier otro sensor adecuado.

En algunos ejemplos, el buque de perforación en alta mar 100 puede colocarse con el sistema de posicionamiento dinámico 800 de modo que la abertura 200 esté directamente encima del extremo 220 del cable sumergible 130. De esta forma, no es necesario mover la pinza del cabrestante de elevación 230 de manera lateral debajo del casco 102 hacia el extremo 220 del cable sumergible 130 después de haberlo bajado a través del conducto 202.

Sin embargo, en algunas situaciones, el extremo 220 del cable sumergible 130 no puede colocarse debajo de la abertura 200. En este caso, la pinza del cabrestante de elevación 230 se mueve hacia el extremo 220 del cable sumergible 130.

La Figura 3 muestra un vehículo submarino operado remotamente (ROV) 300 debajo del buque de perforación en alta mar 100. El mecanismo de captura del cable 224 comprende el ROV 300 para capturar el extremo libre 220 del cable sumergible 130 en la posición sumergida. En algunos ejemplos, el ROV 300 recibe señales de control desde el controlador 810 para controlar de forma remota y/o autónoma el ROV 300. En algunos otros ejemplos, el ROV 300 se puede operar manualmente.

El ROV 300 está configurado para mover juntos el cable de elevación 228 y la pinza del cabrestante de elevación 230 hasta el extremo 220 del cable sumergible 130. El ROV 300 comprende una pinza del ROV 302 que se acopla selectivamente con el extremo 220 del cable sumergible 130 y/o el cable de elevación 228. El ROV 300 comprende propulsores multidireccionales 304 y tanques de lastre (no mostrados) para controlar el movimiento, la dirección y la profundidad del ROV 300. La pinza del r Ov 302 puede comprender un gancho, una pinza accionada hidráulicamente, una pinza magnética o cualquier otro mecanismo adecuado para sujetar de forma segura el cable de elevación 228.

El ROV 300 puede comprender uno o más sensores del mecanismo de captura del cable 814 para maniobrar el ROV 300 y operar la pinza del ROV 302. El controlador 810 envía señales de control al ROV 300 para colocar la pinza del ROV 302 alrededor del cable de elevación 228 y agarrar el cable de elevación 228.

La Figura 3 muestra la pinza del ROV 302 sujetando el cable de elevación 228 y moviendo el cable de elevación 228 en la dirección de la flecha. Como alternativa, el ROV 300 agarra el cable sumergible 130 y tira del cable sumergible 130 hacia la abertura 200. Es preferible que el ROV 300 tire del cable de elevación 228 hacia el cable sumergible 130 debido a que el cable de elevación 228 es más liviano que el cable sumergible 130.

A medida que el ROV 300 tira del cable de elevación 228 hacia el extremo 220 del cable sumergible 130, el cabrestante de elevación 226 libera el cable de elevación 228.

El ROV 300 guía la pinza del cabrestante de elevación 230 cerca de la segunda porción 218 en el extremo 220 del cable sumergible 130 como se muestra en la Figura 4. El controlador 810 envía una señal a la pinza del cabrestante de elevación 230 para activar y agarrar la segunda parte 218. En algunos ejemplos, el controlador 810 da energía a la pinza del cabrestante de elevación magnética 230 y la segunda parte 218 está unida magnéticamente a la pinza del cabrestante de elevación 230. En algunos ejemplos, el ROV 300 está atado al buque de perforación en alta mar 100. La atadura puede proporcionar señales de control y alimentación al ROV 300. En otros ejemplos, el ROV no está atado al buque de perforación en alta mar 100 y es controlable de forma remota o autónoma sin una atadura.

Una vez que el cable de elevación 228 está sujeto de forma segura al cable sumergible 130, el ROV 300 libera el cable de elevación 228 y el ROV 300 se aleja tanto del cable de elevación 228 como del cable sumergible 130.

Las Figuras 3 y 4 muestran el cable de elevación 228 movido lateralmente debajo del casco 102 con un ROV 300. Sin embargo, en otros ejemplos, se puede utilizar cualquier medio adecuado para mover el cable de elevación 228 hacia el extremo 220 del cable sumergible 130. En algunos ejemplos, un brazo telescópico montado en la parte inferior del casco 102 puede agarrar y mover el cable de elevación 228 hacia el extremo 220 del cable sumergible 130. En algunos ejemplos, el ROV 300 puede ser completamente autónomo y no recibe ninguna señal de control desde el controlador 810.

A continuación, el controlador 810 envía una señal al cabrestante de elevación 226 para retraer el cable de elevación 228 de modo que un extremo 220 de al menos un cable sumergible 130 sea recibido a través de al menos una abertura 200 en un casco 102 del buque de perforación en alta mar 100 como se muestra en el paso 900 de la Figura 9. La Figura 9 muestra un diagrama de flujo del método para conectar el cable sumergible 130 al buque de perforación en alta mar 100.

La Figura 5 muestra el cable de elevación 228 completamente retraído. El cable de elevación 228 se retrae en la dirección de la flecha mostrada en la Figura 5. En el presente caso, el cable sumergible 130 se ha elevado desde la posición sumergida a la posición elevada a través de la abertura 200 como se muestra en el paso 902 de la Figura 9. Una vez que el cable de elevación 228 esté completamente retraído, el controlador 810 envía una señal a los sujetadores magnéticos activos 812 para que se activen. En consecuencia, la primera porción 216 y la segunda porción 218 están acopladas magnéticamente y conectadas de forma segura al buque de perforación en alta mar 100 de modo que el buque de perforación en alta mar 100 comprende una conexión externa de datos y/o energía a través del cable sumergible 130 como se muestra en el paso 904 de la Figura 9.

Dado que el cable sumergible 130 está conectado en una dirección sustancialmente vertical, se reducen las fuerzas laterales sobre el cable sumergible 130 y el conector del cable 212 debido al movimiento de agitación del buque de perforación en alta mar 100. Además, las grúas montadas en cubierta 120 no son necesarias para levantar e instalar el cable sumergible 130.

En algunos ejemplos, el cable de elevación 228 permanece conectado al cable sumergible 130 después de que la primera porción 216 y la segunda porción 218 se acoplen entre sí y se conecten de forma segura. De esta forma, el cable de elevación 228 absorbe todo el peso y las fuerzas de tensión en el cable sumergible 130 conectado. Esto significa que el peso del cable sumergible 130 y otras fuerzas tales como el tirón y la atadura no actúan sobre el conector del cable 212. Esto evita daños en el conector del cable 212.

En algunos ejemplos, el cable de elevación 228 está opcionalmente acoplado a un sensor de tensión del cable 818. En algunos ejemplos, el sensor de tensión del cable 818 está alineado con el cable de elevación 228. En otros ejemplos, el sensor de tensión del cable 818 está conectado alternativa o adicionalmente al cabrestante de elevación 226. En algunos ejemplos, adicionalmente o como alternativa, el cable sumergible 130 comprende un sensor de tensión del cable (no mostrado).

El sensor de tensión del cable 818 envía una señal al controlador 810 que comprende información relacionada con la tensión en tiempo real en el cable de elevación 228. El controlador 810 determina si la tensión en el cable de elevación 228 excede un umbral predeterminado. Por ejemplo, el controlador 810 compara la tensión en tiempo real en el cable de elevación 228 con un peso previsto del cable sumergible 130. El peso previsto del cable sumergible 130 puede basarse en el tipo de cable sumergible 130, la altura de la posición elevada sobre la posición sumergida y las condiciones climáticas. Si el controlador 810 determina que la tensión en el cable de elevación 228 excede una tensión umbral predeterminada, entonces el controlador 810 determina que el cable de elevación 228 está experimentando fuerzas de tensión no asociadas con el funcionamiento normal. En consecuencia, el controlador 810 puede emitir una señal al sistema de desconexión de emergencia 816 para desconectar el cable sumergible 130 del buque de perforación en alta mar 100 como se analiza a continuación. De esta forma, si otro buque intenta retirar el cable sumergible 130, el buque de perforación en alta mar 100 puede desconectarse del cable sumergible 130 antes del conector del cable 212, el cable sumergible 130 o cualquier otra parte del buque de perforación en alta mar 100 está dañado.

Durante el funcionamiento normal, el sistema de posicionamiento dinámico 800 mantiene la posición del buque de perforación en alta mar 100 como se muestra en el paso 1000 de la Figura 10. En algunos escenarios operativos, se requiere que el buque de perforación en alta mar 100 se aleje de la ubicación objetivo y realice una desconexión de emergencia. Por ejemplo, es posible que el sistema de posicionamiento dinámico 800 no pueda mantener la posición del buque de perforación en alta mar 100 debido a las duras condiciones climáticas. Esto significa que el buque de perforación en alta mar 100 debe desconectarse del paquete elevador inferior y de la boca del pozo para proteger tanto el pozo como el buque de perforación en alta mar 100.

Si el buque de perforación en alta mar 100 experimenta una condición de desconexión de emergencia, entonces el buque de perforación en alta mar 100 ya no debe estar atado al fondo marino. Esto significa que uno o más cables sumergibles 130 que se han conectado al buque de perforación en alta mar 100, debe estar desconectado.

En algunos ejemplos, el controlador 810 recibe una señal del sistema de posicionamiento dinámico 800 de que el buque de perforación en alta mar 100 ya no mantiene su posición como se muestra en el paso 1002 de la Figura 10. La Figura 10 muestra un diagrama de flujo del método para desconectar el cable sumergible 130 del buque de perforación en alta mar 100. El controlador 810 emite una señal al sistema de desconexión de emergencia 816. El sistema de desconexión de emergencia 816 desconecta el buque de perforación en alta mar 100 de todas las ataduras al fondo marino, incluidos los elevadores y los cables sumergibles 130. El sistema de desconexión de emergencia 816 comprende un mecanismo de expulsión del cable 600. En algunos ejemplos, el mecanismo de expulsión del cable 600 puede ser cualquier mecanismo adecuado para liberar el cable sumergible 130 del buque de perforación en alta mar 100.

El sistema de desconexión de emergencia 816 envía una señal al uno o más sujetadores 812 para liberar el extremo 220 del cable sumergible 130 como se muestra en el paso 1004 de la Figura 10. Por ejemplo, los sujetadores magnéticos activos 812 están con energía. Como se muestra en la Figura 6, los sujetadores magnéticos activos 812 ya no están con energía y el extremo 220 del cable sumergible 130 cae por el conducto 202. El extremo 220 del cable sumergible 130 cae por el conducto 202 en la dirección mostrada por la flecha en la Figura 6.

En algunos ejemplos, el mecanismo de expulsión del cable 600 está dispuesto opcionalmente para impulsar el extremo 220 del cable sumergible 130 hacia la abertura 200. En algunos ejemplos, el mecanismo de expulsión del cable 600 comprende un ariete neumático o hidráulico para empujar rápidamente el extremo 220 del cable sumergible 130 lejos del conector del cable 212. El ariete neumático o hidráulico aumenta la velocidad de desconexión. En algunos ejemplos, la polaridad magnética de los sujetadores magnéticos activos 812 se puede invertir para repeler la primera porción 216 lejos de la segunda porción 218.

En algunos ejemplos, el extremo 220 del cable sumergible 130 está dispuesto para moverse desde la posición elevada a la posición sumergida en menos de cinco segundos cuando se acciona el mecanismo de expulsión del cable 816. Si el cable sumergible 130 sólo cae bajo la fuerza de la gravedad, entonces, el conducto 202 tiene una altura máxima de 120 m.

En algunos ejemplos, el método para desconectar el cable sumergible 130 como se describe en referencia a las Figuras 6 y 10 se puede utilizar para desconectar el cable sumergible 130 en circunstancias normales. Bajo circunstancias normales, el sistema de desconexión de emergencia 816 no envía una señal al uno o más sujetadores 812 para liberar el extremo 220 del cable sumergible 130. Sin embargo, el controlador 810 recibe una instrucción de desconexión. Por ejemplo, el controlador 810 recibe una señal de una instrucción manual introducida por un operador en un panel de control. En algunos ejemplos, el controlador 810 puede determinar de forma autónoma una desconexión normal del cable sumergible 130. Una vez que el controlador 810 recibe o determina la instrucción para desconectar, el controlador 810 envía una señal al uno o más sujetadores 812 para liberar el extremo 220 del cable sumergible 130. La liberación del extremo 220 del cable sumergible 130 es la misma que se ha descrito anteriormente.

Opcionalmente, el extremo 220 del cable sumergible 130 comprende una "conexión húmeda" o una conexión de "acoplamiento húmedo". Esto significa que el cable sumergible 130 está dispuesto para realizar y deshacer conexiones bajo el agua y por encima de la superficie 104 del agua. Esto significa que, si el cable sumergible 130 se deja caer al agua que todavía está con energía, entonces, no habrá un problema de seguridad eléctrica.

En algunos ejemplos, el controlador 810 puede estar dispuesto para enviar una señal al aparato de maniobra 802 para eliminar cualquier carga en el cable sumergible 130 antes de desconectar el cable sumergible 130. Además, un disyuntor (no mostrado) asociado con el cable sumergible 130 se abre antes de la desconexión del cable sumergible 130. Esto evita chispas o arcos en el conector del cable 212 durante la desconexión.

En algunos ejemplos, el controlador 810 puede ser de carácter de software puro e incluir instrucciones de programación descritas en el presente documento para la detección de las condiciones de entrada y el control de las condiciones de salida, ilustrado en la Figura 8 y discutido por todo el documento. Las instrucciones de programación se pueden almacenar en una memoria del controlador 810, no mostrada. En algunos ejemplos, las instrucciones de programación corresponden a los procesos y funciones descritos en el presente documento. El controlador 810 puede ejecutarse mediante un procesador de hardware. Las instrucciones de programación se pueden implementar en C, C +, JAVA o cualquier otro lenguaje de programación adecuado. En algunos ejemplos, algunas o todas las partes del controlador 810 se pueden implementar en circuitos de aplicación específica tales como ASIC y FPGA.

Los métodos descritos en referencia a las Figuras 1 a 10 se han realizado en referencia al controlador 810 que controla de forma remota y autónoma la captura y conexión del cable sumergible 130. Sin embargo, en ejemplos alternativos, uno o más pasos se pueden llevar a cabo manualmente. Por ejemplo, el control de uno o más del cabestrante de elevación de cable 226, la pinza del cabrestante de elevación 230, los sujetadores magnéticos activos 812, el ROV 300 y la pinza del ROV 302 se puede lograr de forma remota y manual.

En otro ejemplo se combinan dos o más ejemplos. Las características de un ejemplo se pueden combinar con las características de otros ejemplos.

Se han discutido ejemplos de la presente invención con referencia particular a los ejemplos ilustrados. Sin embargo, se apreciará que se pueden realizar variaciones y modificaciones a los ejemplos descritos dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un buque de perforación en alta mar configurado para tener energía por al menos un cable sumergible (130), y que comprende:

- un casco (102);

- al menos una abertura (200) en el casco (102) dispuesta para recibir un extremo (220) de al menos un cable sumergible (130); y

- un conector del cable (212) configurado para acoplarse al extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) cuando el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) está en la posición elevada de modo que el buque de perforación en alta mar (100) comprende una conexión de alimentación a través del cable sumergible (130),

caracterizado por queel buque de perforación comprende un mecanismo de captura de cable (224) configurado para levantar el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) a través de la al menos una abertura (200) desde una posición sumergida hasta una posición elevada.

2. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conector del cable está montado en una sala del tablero de distribución (204) del buque de perforación en alta mar, y en donde el al menos un cable sumergible (130) está conectado a un aparato de maniobra (802) en la sala del tablero de distribución (204) de modo que el cable sumergible esté conectado a un bus de energía (804) para la distribución de energía eléctrica al buque de perforación en alta mar (100).

3. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además uno o más interruptores de red (806) conectados a una red de datos del buque (808) del buque de perforación en alta mar (100) y adaptados para la comunicación de datos a través del al menos un cable sumergible (130).

4. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriorescaracterizado por queel conector del cable (212) comprende un anillo colector (214) para permitir el movimiento de rotación relativo entre el extremo (220) del cable sumergible (130) y el buque de perforación en alta mar (100).

5. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 4,caracterizado por queel conector del cable (212) comprende una porción (218) montada en el buque de perforación en alta mar (100) acoplable con otra porción (216) montada en el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) y por que la primera porción (216) y la segunda porción (218) son acoplables selectivamente.

6. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 5caracterizado por quela primera porción (216) y la segunda porción (218) se pueden acoplar selectivamente entre sí con uno o más sujetadores magnéticos (812).

7. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6caracterizado por quela primera porción (216) está montada en el anillo colector (214).

8. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1caracterizado por queel mecanismo de captura de cable (224) comprende un cable de elevación (228) y un cabrestante (226) para levantar el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) entre la posición sumergida y la posición elevada.

9. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 8caracterizado por queel mecanismo de captura de cable (224) comprende un vehículo submarino (300) operado remotamente para capturar el extremo libre (220) del al menos un cable sumergible (130) en la posición sumergida, o

caracterizado por queel cable de elevación (228) comprende una pinza (230) que se puede acoplar selectivamente con el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130).

10. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1caracterizado por queel casco (102) comprende un conducto (202) que se extiende entre la al menos una abertura (200) y el conector del cable (212), y por que el conducto (202) comprende al menos una válvula (222) para permitir selectivamente el paso del al menos un cable sumergible (130) a través del conducto (202).

11. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1caracterizado por queel buque de perforación en alta mar (100) es una plataforma de perforación semisumergible y la al menos una abertura (200) está ubicada en uno o más pontones del buque.

12. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1caracterizado por queel conector del cable (212) comprende un mecanismo de expulsión del cable (600).

13. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 12caracterizado por queel mecanismo de expulsión del cable (600) libera el extremo (220) del al menos un cable sumergible (130) del conector del cable (212).

14. El buque de perforación en alta mar de acuerdo con la reivindicación 1caracterizado por queel buque de perforación en alta mar (100) comprende un sensor de tensión del cable (818) para detectar la tensión en el cable sumergible (130).

15. Un método para conectar un buque de perforación en alta mar a un cable sumergible para proporcionar una conexión de alimentación externa, comprendiendo el método:

- recibir un extremo de al menos un cable sumergible a través de al menos una abertura en el casco del buque de perforación en alta mar;

- levantar el extremo del al menos un cable sumergible a través de la al menos una abertura desde una posición sumergida hasta una posición elevada; y

- acoplarse al extremo del al menos un cable sumergible cuando el extremo del al menos un cable sumergible está en la posición elevada para proporcionar una conexión de alimentación a través del cable sumergible (130).