INTERVENCIÓN SUBMARINA CON GUÍAS DISTENSIBLES
CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La recuperación de fluidos deseados, tales como fluidos basados en hidrocarburos se busca en los ambientes submarinos. La producción y la transferencia de fluidos desde los pozos submarinos se apoyan en instalaciones submarinas, líneas de flujo submarinas, y otros equipos. Adicionalmente, la preparación y el mantenimiento de los pozos submarinos se apoyan en la habilidad para conducir el trabajo de intervención submarino. El trabajo de intervención submarino implica varios retos no encontrados normalmente cuando se trabaja en pozos en tierra o en plataformas costa afuera. En la mayoría de los casos, la intervención en los pozos submarinos se lleva a cabo desde una plataforma flotante o un barco, extendiendo el pozo de perforación a una ubicación superficial por medio de un tubo extractor tensionado. Sin embargo el costo de tales plataformas es alto, y la disponibilidad de las embarcaciones capaces de llevar a cabo de manera adecuada este tipo de trabajos de intervención es limitada. Una variedad de técnicas existentes se usan actualmente para los trabajos de intervención. En las aguas poco profundas, por ejemplo los trabajos de intervención submarinos
se puede llevar a cabo con embarcaciones equipadas especialmente, que tenga lubricadores submarinos, equipo submarino de control de presión, y sistemas de compensación para el movimiento del oleaje. En la mayoría de los casos, se requiere de cables de guía que se extienden desde la boca del pozo hasta la embarcación, combinado con la ayuda de pilotos profesionales. Adicionalmente , esta técnica requiere que el equipo se transporte y se guié desde la embarcación hasta la instalación submarina a través de aguas abiertas. Una vez que el lubricador submarino se conecta con la instalación submarina y las herramientas están dentro, el cable de transporte queda expuesto a las aguas abiertas. Puesto que la capacidad existente de intervención sin aparejos se limita a operaciones con cables y línea pulida en aguas poco profundas, la mayoría de las intervenciones en pozos submarinos se lleva a cabo actualmente con unidades de perforación costosas y no lo suficientemente pesadas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En general, la presente invención proporciona una técnica para operaciones de intervención submarinas. Un buque de intervención se conecta con un sistema de pozo submarino por medio de una guía distensible. La estructura y el arreglo de la guía distensible permiten el paso de una variedad de herramientas de intervención y una variedad de mecanismos de
transporte para facilitar la ejecución de las operaciones de intervención. Las operaciones de intervención se pueden llevar a cabo en, por ejemplo, un pozo submarino o una línea de flujo submarina . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ciertas modalidades de la invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos anexos, en donde los números de referencia similares denotan elementos similares, y: La Figura 1 es una vista de elevación frontal esquemática de un sistema de intervención submarino de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es una vista de elevación frontal esquemática de otra configuración del sistema de intervención submarino, de acuerdo con una modalidad alterna de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la siguiente descripción, se definen varios detalles para proporcionar un entendimiento de la presente invención. Sin embargo, se debe entender por aquellas personas con experiencia ordinaria en la técnica que la presente invención se puede llevar a la práctica sin estos detalles y que pueden ser posibles numerosas variaciones o modificaciones de las modalidades descritas. La presente invención se refiere de manera general a una
técnica para intervenir en las instalaciones submarinas, tales como pozos submarinos o líneas submarinas. La técnica permite que las herramientas de intervención sean transportadas por diferentes métodos de transporte a través de una guía distensible, tal como una guía distensible, que se puede enrollar en un carrete, que se conecta entre la instalación submarina y el buque en la superficie del mar. La técnica también permite el uso de una variedad de transportadores en intervenciones sin aparejos en agua profundas. Las herramientas de intervención se transportan desde el buque en la superficie y a través de la guía distensible a un punto de entrada de la instalación submarina, la cual se puede localizar en el lecho marino. Para las herramientas o los componentes de completacion que tienen un diestro externo más grande, se puede usar un lubricador submarino para el despliegue. Un sello dinámico se coloca para evitar que los fluidos del pozo entren a la guía distensible, reduciendo así los problemas relacionados con la entrada de los hidrocarburos en la guía distensible. La técnica y la utilización de la guía distensible permiten las intervenciones submarinas en una variedad de escenarios diferentes, con una variedad de herramientas de intervención diferentes, y con una variedad de sistemas de transporte intercambiables. La guía distensible se puede adaptar para incorporar
sistemas de transporte flexibles de los tipos que por lo general no son adecuados para transmitir una fuerza de empuje, por ejemplo un sistema de transporte por cable. Esto permite el uso de sistemas de transporte por cable, por ejemplo, sistemas de transporte por cable o línea pulida, en operaciones de intervención en aguas profundas. La guía distensible es flexible y puede experimentar cambios de forma dinámicos y temporales (o de largo plazo) , para facilitar el paso de la sarta de herramientas cuando la sarta de herramientas se conecta a un sistema de transporte flexible. La habilidad para usar diferentes transportadores o para intercambiar los transportadores durante una operación dada mejora en gran medida la adaptabilidad del presente sistema a una variedad de ambientes y operaciones de intervención. Cuando se inicia un trabajo de intervención, la ejecución de ciertas operaciones depende del estado real de la instalación submarina, determinado una vez que se obtiene el acceso a la instalación. Durante la etapa de planeación de la intervención, un equipo de intervención considera todos los posibles escenarios y define los planes de contingencia para manejar las condiciones inesperadas. La presente técnica de intervención con guía distensible provee al equipo de intervención con gran flexibilidad para transportar a la instalación submarina una variedad de herramientas de
intervención con una variedad de transportadores. A manera de ejemplo, un "sistema de carrusel" convencional del lecho marino requeriría que todas las herramientas de intervención para el carrusel sean identificadas y cargadas en el sistema antes de que el sistema se baje al fondo del mar. La técnica presente, sin embargo, proporciona una manera relativamente simple para transportar las herramientas, permitiendo con ello el cambio de las herramientas de intervención en la superficie y el transporte de esas herramientas a la instalación submarina a través de la guía distensible. Esto proporciona operaciones de intervención que son más rápidas y más eficientes en tanto que se reducen los riesgos involucrados con las conexiones y desconexiones submarinas submarinas. Adicionalmente , la habilidad para cambiar los transportadores también aumenta en gran medida la eficiencia de la operación de intervención completa. Por ejemplo, si después de tener acceso al pozo submarino e intentar una operación de intervención con un tipo de trasportador, el equipo de intervención puede determinar que la operación sería más exitosa con otro tipo de transportador. En este escenario, la presente técnica permite que el transportador simplemente se cambie y se use con la misma guía distensible en lugar de requerir la substitución de todo el equipo involucrado. El uso de un sistema único para diferentes
transportadores también reduce el espacio de cubierta necesario para el buque en la superficie. Conectar una guía distensible entre la instalación submarina y el buque en la superficie también elimina la necesidad de sistemas de compensación de movimiento requeridos frecuentemente bajo otras circunstancias para compensar el movimiento relativo del buque en la superficie con respecto a la instalación submarina. Otra vez, esto simplifica los procedimientos de operación y reduce adicionalmente los requerimientos de espacio en cubierta del buque de intervención en la superficie. El uso de una guía distensible adjunta también permite una penetración más rápida de las herramientas de intervención. El operador puede dirigir las herramientas de intervención a la instalación submarina a velocidades mayores sin tener que preocuparse con respecto a la trayectoria exacta seguida por la sarta de herramientas y el transportador y sin tener que desplegar vehículos operador de manera remota para guiar la sarta de herramientas hacia un lubricador de la instalación submarina. Además, la colocación de un sello dinámico en la parte inferior de la guía distensible reduce el riesgo de contaminación ambiental. En el caso de que una fuga pequeña atraviese el sello dinámico, el fluido se contiene y se aisla dentro de la guía distensible. Adicionalmente, la
guía distensible adjunta permite el control sobre la presión dentro de la guía a través del uso de equipos superficiales de control de presión, para reducir el diferencial de presión a través del sello dinámico. Esto permite la construcción de un sello dinámico más simple. El sistema de guía distensible también reduce el riesgo de contaminación puesto que el operador no necesita desconectar para cada intercambio de herramientas. Además, la guía distensible es capaz de resolver el problema de la inyección submarina de grasa ya que el uso de la guía distensible bajo presión permite que un operador se beneficie de un diferencial de presión bajo y por lo tanto trabaje con un sello mucho más simple por debajo de la superficie. La inyección de grasa en la superficie se puede utilizar para el sellado en aplicaciones de presión diferencial alta. Refiriéndonos de manera general a la Figura 1, se ilustra un sistema 20 de intervención de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En esta modalidad, el sistema 20 comprende una guía 22 distensible la cual puede ser una guía distensible, que se puede enrollar en un carrete. La guía 22 distensible se conecta entre una instalación 24 submarina y un buque 26 en la superficie, tal como un buque de intervención localizado en la superficie 28 del mar. La instalación 24 submarina se puede localizar en el suelo 30 del lecho marino.
La guía 22 distensible es flexible y se puede disponer en una variedad de formas curvilíneas que se extienden entre el buque 26 de intervención y la instalación 24 submarina. Por ejemplo, la guía 22 distensible se puede disponer de manera general en un serpentín o forma de S que se curva a lo largo de los radios seleccionados para facilitar' el paso de las herramientas de intervención y los transportadores. La guía 22 distensible también se puede construir como un miembro tubular formado de una variedad de materiales que son los suficientemente flexibles, incluyendo materiales metálicos de sección transversal apropiada y materiales compuestos. Una guía 22 distensible se conecta entre la instalación 24 submarina y el buque 26 de intervención, las herramientas 32 de intervención se pueden transportar desde el buque 26 de intervención al fondo, a través de la guía 22 distensible y a la instalación 24 submarina vía un transportador 34. La guía 22 distensible también proporciona la trayectoria a través de la cual la herramienta o las herramientas 32 de intervención se pueden recuperar a la superficie. Por ejemplo, una herramienta o una sarta 32 de herramientas de intervención se pueden enviar a la instalación submarina y tras la terminación de una operación de intervención específica, la herramienta 32 se puede recuperar a la superficie y se intercambia con otra herramienta o sarta de herramientas. Este proceso se repite
fácilmente tantas veces como sea necesario para completar la operación de intervención completa. El transportador 36 puede ser un transportador por cable, flexible, tal como un cable o línea pulida. Sin embargo, el transportador 34 también puede comprender mecanismos de rigidez que incluyen tubería continua y varilla enrollada. Cuando se usa un transportador 34 de cable, para transportar la sarta 32 de herramientas de intervención, la guía 22 distensible se adapta para facilitar el paso de la sarta 32 de las herramientas de intervención sin requerir una fuerza de empuje. En otras palabras, la configuración curvilínea de la guía 22 distensible se puede ajustar fácilmente vía, por ejemplo, ubicar el buque 26 de intervención para evitar curvas o secciones desviadas que podrían interferir con el paso de la sarta 32 de herramientas de intervención. La flexibilidad de la guía 22 distensible permite que su configuración se ajuste, si es necesario, simplemente moviendo el buque 26 de intervención en una dirección apropiada, por ejemplo, una dirección como se indica por una de las flechas 36 o 38. Se pueden hacer cambios dinámicos temporalmente a la guía 22 distensible para cambiar la forma de la guía distensible, para facilitar el paso de una sarta de herramientas. En algunas aplicaciones, también se puede usar un tractor 40 para jalar el transportador a través de la guía 22 distensible. El
tractor 40 puede ser incluido en la sarta 32 de herramientas.
Aunque se puede utilizar una variedad de instalaciones 24 submarinas, dependiendo del ambiente particular y el tipo de las operaciones de intervención, se ilustra un ejemplo en la Figura 1. En este ejemplo, la instalación 24 submarina comprende una boca 42 de pozo submarina llamada algunas veces como un árbol de navidad. Adicionalmente , un sello 46 dinámico submarino se coloca por lo general en la parte inferior de la guía 22 distensible para ayudar a bloquear la entrada de los fluidos del pozo hacia el interior 48 de la guía distensible. Se debe notar que el interior 48 se puede llenar con un fluido 50 amortiguador, el cual se puede usar, por ejemplo para regular el diferencial de presión que actúa sobre el sello 46 dinámico. También, el sello 46 dinámico se puede montar como un sello recuperable o un sello estacionario que se abre y se cierra selectivamente para el paso de la sarta de herramientas y se cierra selectivamente sobre el transportador 34 para proporcionar el sellado deseado. En la modalidad ilustrada, el sello 46 dinámico se coloca por lo general en el extremo superior de un lubricador 52 submarino de la instalación 24 submarina. En algunas aplicaciones, la porción inferior de la guía 22 distensible también se puede utilizar como parte del lubricador para permitir el uso de sartas de herramientas mucho más largas y/o
en la reducción de la longitud del lubricador 52 submarino. A manera de ejemplo, el sello 46 dinámico se puede conectar en el extremo inferior de la guía 22 distensible, o este se puede montar en la parte superior del lubricador 52 submarino. En algunas modalidades que tienen el sello dinámico combinado con un ambiente cerrado de la guía 22 distensible se reduce o elimina la necesidad de un sistema submarino de inyección de grasa cuando se usa un transportador 34 flexible, por ejemplo, un transportador de línea eléctrica o de línea trenzada. También se debe notar que el lubricador 52 submarino se puede emplear para desplegar herramientas que tengan un diámetro externo relativamente grande. La instalación 24 submarina también puede comprender una variedad de componentes adicionales. Como se ilustra, la instalación 24 submarina comprende una válvula 54 de lubricación que se puede desplegar directamente arriba de la boca 42 del pozo submarino. La válvula 54 de lubricación se puede usar para cerrar el pozo de perforación del pozo 44 submarino durante ciertas operaciones de intervención, tales como la substitución de herramientas. Un accesorio 56 impide-reventones se puede colocar arriba de la válvula 54 de lubricación y puede comprender uno o más arietes de corte y sellado capaces de cortar a través del interior de la instalación submarina y sellar la instalación submarina
durante una desconexión de emergencia. La instalación 24 submarina también puede comprender un segundo accesorio 60 impide-reventones colocado arriba del accesorio 56 impide-reventones y que comprende uno o más arietes 62 de sellado capaces de sellar contra el transportador 34. Adicionalmente, un dispositivo 64 de desconexión de emergencia se puede colocar en una ubicación adecuada arriba del accesorio 60 impide-reventones . El dispositivo 64 de desconexión de emergencia se puede usar cuando el operador desea llevar a cabo una desconexión de emergencia en la instalación 24 submarina . La guía 22 distensible también se puede usar en cooperación con una variedad de componentes que faciliten las operaciones de intervención. Algunos de estos componentes facilitan el transporte y la recuperación de las herramientas 32 de intervención de, por ejemplo, ubicaciones en aguas profundas, con una variedad de transportadores, incluyendo mecanismos con cables. Otros componentes mejoran la longevidad del sistema o ayudan a llevar a cabo procedimientos de emergencia. Por ejemplo, un sello 66 dinámico se puede colocar en o arriba del extremo 68 superior de la guía 22 distensible. El sello 66 dinámico permite la presurización selectiva del fluido 50 dispuesto en el interior 48 de la guía 22
distensible. Como se describe arriba, la habilidad para presurizar el fluido 50 permite, por ejemplo, el control sobre las presiones diferenciales ejercidas sobre el sello 46 dinámico submarino, mejorando con ello la vida del sello y/o bajando las especificaciones funcionales requeridas para el sello . Un dispositivo 70 de desconexión de emergencia también se puede colocar en el extremo 68 superior de la guía 22 distensible. El dispositivo 70 de desconexión de emergencia comprende capacidades de corte y sellado para permitir la desconexión de la guía 22 distensible en tanto que se proporciona sellado de presión positiva en el extremo superior de la guía distensible. En esta modalidad, el dispositivo 70 de desconexión de emergencia comprende un miembro 72 flotante. Un miembro 72 flotante mantiene el extremo 68 superior de la guía 22 distensible suspendido en el agua para su recuperación posterior por el buque 26 de intervención, una vez que se termina la situación de desconexión de emergencia y las operaciones de intervención se puede reiniciar. Una o más conexiones giratorias también se pueden formar a lo largo de la guía 22 distensible. Para algunas aplicaciones, las conexiones giratorias se pueden usar para reducir o eliminar el torque aplicado por la guía 22 distensible a la instalación 24 submarina. Adicionalmente , la
una o más conexiones giratorias extienden la envoltura de operación para el buque 26 de intervención. Por ejemplo, la habilidad de la guía 22 distensible para girar permite que el buque 26 de intervención ajuste la configuración de la guía 22 distensible y/o se oriente por si mismo a una dirección deseada. El buque de intervención puede girar para orientarse con su proa contra el viento, las olas y las corrientes y para desplegar la serpentina, es decir, la guía 22 distensible con forma de S en cualquier dirección con respecto a la instalación 24 submarina. La orientación deseada de la guía distensible puede cambiar de una operación de intervención a otra o durante una operación de intervención dada, dependiendo de parámetros tales como las corrientes, los obstáculos submarinos, los obstáculos superficiales y otros factores ambientales. A manera de ejemplo, una conexión 74 giratoria se puede ubicar cerca del extremo 76 inferior de la guía 22 distensible, y una conexión 28 giratoria se puede ubicar cerca del extremo 68 superior de la guía 22 distensible. Una configuración alternativa es ubicar una conexión 80 giratoria en general, en una región media de la guía 22 distensible. En una modalidad, una guía 22 distensible se adapta para facilitar el transporte de las herramientas 32 de intervención con transportadores 34 por cable, conectando el extremo 68 superior al buque 26 de intervención y suspendiendo una
sección relativamente larga de la guía distensible por debajo del buque de intervención. Más cerca del extremo 76 inferior de la guía 22 distensible, un dispositivo 82 de flotación se conecta a la guía distensible para proporcionar una fuerza de flotación, ascendente. Esto mantiene la guía 22 distensible en una configuración general de serpentina o con forma de S conducente al paso de las herramientas 32 de intervención a una ubicación de aguas profundas o la ubicación de la instalación submarina. El dispositivo o los dispositivos 82 de flotación se pueden sujetar con abrazaderas o sujetar de otra manera a la guía distensible para mantener la curvatura de la guía distensible dentro de un rango deseado sin crear ninguna curva que tenga radios menores que los deseados para el paso adecuado de las herramientas 32 de intervención. El dispositivo o los dispositivos 82 de flotación se pueden diseñar como refuerzos de curvatura para mantener adicionalmente una curvatura deseada a través de al menos una sección de la guía 22 distensible. Uno o más reductores 84 de doblado también se pueden combinar con la guía 22 distensible para ayudar a prevenir el doblado indebido de la guía distensible. Por ejemplo, un reductor 84 de doblado se puede instalar en el lado del buque de la guía 22 distensible cerca, por ejemplo, del extremo 68 superior. En configuraciones tales como aquella ilustrada, la guía 22 distensible puede ser
utilizada en una variedad de ambientes sin requerir correas de amarre . Para algunas operaciones de intervención, una manguera 86 de retorno (mostrada en líneas discontinuas) se puede usar para permitir procedimientos que se benefician del movimiento de los fluidos. Por ejemplo, la manguera 86 de retorno se puede usar para hacer circular fluidos a través de la guía 22 distensible, para evacuar la guía distensible, bombear las herramientas arriba y abajo dentro de la guisa distensible, y para otros procedimientos basados en fluidos. En muchas de estas aplicaciones, la manguera 86 de retorno se conecta entre el árbol 42 de navidad y los tanques y/o colectores de fluido apropiados en el buque 26 de intervención. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, la guía 22 distensible se usa para facilitar las operaciones de intervención en un pozo submarino. Sin embargo, el sistema 20 puede comprender una variedad de otros componentes y se puede usar en una variedad de otras operaciones de intervención, por ejemplo, una operación de intervención en una línea de flujo submarina como se ilustra en la Figura 2. En esta última modalidad, la instalación 24 submarina comprende un cabezal 88 de línea de flujo submarina en lugar de la boca 42 del pozo submarino. El cabezal 88 de la línea de flujo submarina se conecta con una línea 90 de flujo submarina apropiada.
Dependiendo del ambiente y las operaciones de intervención especificas, se puede incorporar una variedad de otros componentes en la instalación 24 submarina y/o se usan con la guía 22 distensible. Por ejemplo, dispositivos 82 de flotación, reductores 84 de curvatura, mangueras 86 de retorno, y otros componentes se pueden usar con la guía 22 distensible, como se describe arriba. Adicionalmente , una variedad de otros componentes se puede usar con la instalación 24 submarina, como se ilustra en la Figura 2 y como se describe arriba con referencia a la Figura 1. El sistema 20 de intervención y la guía 22 distensible se pueden adaptar a una variedad de operaciones y ambientes de intervención. En cada uno de estos casos, el sistema permite una operación global más eficiente y la adaptación a parámetros cambiantes. El sistema 20 de intervención permite la intercambiabilidad de una variedad de herramientas de intervención y trasportadores de intervención. Adicionalmente, el sistema facilita el uso de transportadores por cable y otros transportadores flexibles, para transportar las herramientas de intervención a una variedad de ubicaciones, incluyendo ubicaciones en aguas profundas. La configuración de la guía distensible también se puede ajustar durante o entre las operaciones de intervención. De acuerdo con esto, aunque sólo se han descrito en
detalle arriba unas cuantas modalidades de la presente invención, aquellas personas con experiencia ordinaria en la técnica apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones sin apartarse materialmente de las enseñanzas de esta invención. Por lo tanto, tales modificaciones están proyectadas para ser incluidas dentro del ámbito de esta invención como se define en las reivindicaciones.