MX2011004332A - Disposicion de aljibe de cubierta superior. - Google Patents

Abstract

Una disposición de aljibe de cubierta superior en donde un dispositivo de aljibe de flotación ajustable (ABCD) se dispone dentro del aljibe de la estructura. El dispositivo de aljibe de flotación ajustable se conecta rígidamente a las paredes interiores del tanque blindado y define un dispositivo de aljibe de flotación ajustable dentro del aljibe. La unidad de flotación variable ajustable es una cámara de flotación hermética al aire y al agua que permite que el lastre interno se cambie cuando se requiere. Este dispositivo también puede utilizarse como unidad de almacenamiento para fluidos a bordo y otros hidrocarburos producidos.

Description

DISPOSICIÓN DE ALJIBE DE CUBIERTA SUPERIOR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona de manera general con estructuras flotantes marítimas y de manera más particular a la disposición de aljibe de un guindaste tipo cubierta.

Existen una serie de diseños de cubiertas superiores disponibles en la industria de petróleo y perforación y producción de gas marítima. Estos incluyen el guindaste de cercha, guindaste clásico, y guindaste de celdas. El término estructura de cubierta superior descrita en la presente se refiere a cualquier plataforma de estructura flotante, las cuales, aquellos con experiencia ordinaria en la industria marítima entenderán como cualquier producción flotante y/o plataforma de perforación o embarcación que tiene una configuración de aljibe abierto.

Una cubierta superior se diseña para soportar una plataforma de superestructura y un sistema de tubo vertical de ascenso que se utiliza para extraer hidrocarburos de los depósitos debajo del fondo del mar. La superestructura soporta el equipo para procesar los hidrocarburos para exportar hacia tuberías de transporte o a un buque tanque para transporte. La superestructura también puede soportar equipo de perforación para perforar y completar los pozos que penetran el depósito. El producto de estos pozos se saca hacia la plataforma de producción en la superestructura por medio de los tubos verticales de ascenso. Los sistemas de tubos verticales de acenso pueden ser ya sea tubos verticales de ascenso flexibles o catenarios de acero (SCR) o tubos verticales de ascenso con tensión en la parte superior (TTR) o una combinación de ambos .

Los tubos verticales de ascenso catenarios pueden unirse en cualquier punto a la cubierta superior y enrutarse al equipo de producción en la superestructura. La ruta puede ser por el exterior de la cubierta o a través del interior de la cubierta. Los TTR generalmente se enrutan desde el cabezal de pozo en el fondo del mar al equipo de producción en la plataforma de superestructura a través de aljibe abierto.

Estos TTR pueden utilizarse ya sea como tubos verticales de ascenso de producción para sacar el producto del depósito o como tubos verticales de ascenso de perforación para perforar los pozos y para proporcionar acceso a los depósitos. En algunos diseños donde se utilizan los TTR, ya sea como cilindros de flotación o tensores neumáticos-hidráulicos pueden soportar (sostener) estos tubos verticales de ascenso. Cuando se utilizan los cilindros de flotación, la flotación para sostener los tubos verticales de ascenso se proporciona de manera independiente de la cubierta y cuando se utilizan los tensores, estos tensores se montan en la cubierta superior para que así la flotación para sostener los tubos verticales de ascenso se suministre por medio de la cubierta superior. En cualquier método para soportar los tubos verticales de ascenso, los TTR generalmente se disponen en una configuración de matriz dentro del aljibe abierto. La separación entre los tubos verticales de ascenso en esta ubicación del aljibe se establece para crear una distancia entre los tubos verticales de ascenso que permite un acceso manual a los árboles de producción se montados en la parte superior de los tubos verticales de ascenso superiores.

La estructura tipo guindaste que soporta la superestructura comprende un tanque blindado y otras secciones estructurales tal como una cercha y un tanque flexible o la cubierta puede estar completamente cerrada como un cilindro. El tanque blindado suministra la mayoría de la flotación para soportar la estructura de cubierta, tubos verticales de ascenso y la plataforma de la superestructura. El tanque blindado se divide en secciones en una pluralidad de cámaras entre las cuales el balasto puede moverse para controlar la estabilidad de la cubierta.

La configuración del aljibe forma un volumen abierto en el centro del tanque blindado referido como el aljibe abierto. Debido a que el aljibe está abierto al mar no contribuye al flotamiento de la estructura de la cubierta. Esto ofrece un potencial para desplazar el agua de mar en el aljibe y captar la flotación. La ventaja principal de la captación de esta flotación es que puede reducirse el diámetro del tanque blindado. Esto ofrece beneficios específicos en la construcción, transportación e instalación de la cubierta superior.

La presente invención menciona las desventajas en la técnica conocida y se dirige a una disposición de aljibe abierto de cubierta superior donde una unidad de dispositivo de aljibe de flotación ajustable (ABCD) se dispone dentro del aljibe abierto de la estructura. El ABCD se conecta rígidamente a las paredes interiores del tanque blindado y define un dispositivo de compartimento de flotación ajustable dentro del aljibe. El ABCD es una cámara de flotación hermética al aire y al agua que permite que el balasto interior se cambie cuando se requiera.

Las diversas características de novedad que caracterizan la invención se señalan con particularidad en las reivindicaciones anexas a y que forman parte de esta descripción. Para una mejor comprensión de la presente invención, y las ventajas operativas conseguidas por su uso, se hace referencia a los dibujos anexos y la materia descriptiva, que forman parte de esta descripción, en la cual se ilustra una modalidad preferida de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos anexos, que forman parte de esta especificación y en los cuales los números de referencia mostrados en los dibujos designan partes similares o correspondientes a lo largo de los mismos: La FIGURA 1 es una vista en corte de un guindaste de cercha típico con un aljibe abierto.

La FIGURA 2 ilustra esquemáticamente la instalación de la invención durante la construcción del guindaste.

La FIGURA 3 es una vista en corte de un tanque blindado de guindaste con la invención instalada.

La FIGURA 4 es una vista en corte lateral de un tanque blindado de guindaste con la invención instalada.

La FIGURA 5 es una vista en corte que ilustra una forma alterna de la invención instalada en el guindaste.

Las FIGURAS 6 - 8 ilustran disposiciones alternas de la invención.

La Figura 1 es una vista en corte de un guindaste 10 de cercha con un aljibe 12 abierto tradicional. Se ve que los tubos 14 verticales de ascenso se reciben en el aljibe 12 abierto. Como se describe en los antecedentes mencionados anteriormente, el aljibe 12 abierto tradicional está abierto al agua 28 de mar. La sección 30 de cercha se extiende descendentemente desde el tanque 18 blindado. Se utiliza un tanque 32 flexible en el extremo inferior de la sección 30 de cercha para ajustar la flotación según se necesite.

La Figura 2 ilustra la invención 16, generalmente referida como el dispositivo de aljibe de flotación ajustable (ABCD) , que se eleva en su lugar durante la construcción del guindaste 10. Debido al tamaño (típicamente 24 - 46 metros (80 - 150 pies) de diámetro y como máximo 61 - 91 metros (200 - 300 pies) de largo, el tanque 18 blindado del guindaste típicamente se construye en secciones con el guindaste 10 en la posición horizontal. De este modo, el ABCD 16 se instala más fácilmente cuando el guindaste se encuentra de su lado y el aljibe 12 se encuentra más fácilmente accesible. Existen diversos métodos de construcción para instalar el ABCD, dependiendo de la instalación y capacidades de la construcción. Como puede verse en las Figuras 2 y 3, el ABCD 16 se dimensiona para que tenga dimensiones externas que sean menores que las dimensiones internas del aljibe en el guindaste terminado. Cuando se instala y sostiene en posición, esto define un espacio 20 entre la superficie externa del ABCD 16 y la superficie interna del aljibe 12. El ABCD 16 es una estructura rígida elaborada de un material adecuado para el entorno marítimo, tal como acero, y se cierra en la parte inferior para evitar la entrada de agua de mar y proporcionar flotación adicional a la estructura del guindaste. El ABCD 16 puede proporcionarse con una pluralidad de cámaras 26 hermética al aire y hermética al agua separadas para selectivamente ajustar la flotación según se requiera durante las operaciones de perforación y producción marítimas.

La Figura 3 ilustra el ABCD 16 instalado en el tanque 18 blindado de la estructura de guindaste. Una pluralidad de placas 22 de esfuerzo cortante se une rígidamente entre el ABCD 16 y el tanque 18 blindado para sostener el ABCD en su lugar y definir el espacio 20 entre el ABCD 16 y el tanque 18 blindado. El espacio 20 proporciona espacio para los tubos 14 verticales de ascenso. La separación entre los tubos 14 verticales de ascenso se indica por medio del número 24.

La Figura 4 es una vista en corte lateral parcial que ilustra el ABCD 16 instalado en el guindaste. Para facilitar la ilustración, no se muestran en esta figura los tubos verticales de ascenso.

La Figura 5 ilustra una modalidad alterna donde el aljibe 12 del guindaste y el ABCD 16 ambos son circulares en un corte transversal .

La Figura 6 muestra una modalidad alterna en la cual el espacio 20 para los tubos verticales de ascenso se proporciona en únicamente dos lados del ABCD 16. En esta modalidad, el ABCD 16 es de forma rectangular con dos lados opuestos que tienen dimensiones externas menores que las dimensiones internas del aljibe 12 y los dos lados opuestos restantes del ABCD 16 tienen dimensiones externas que casi concuerdan con las dimensiones internas del aljibe 12.

La Figura 7 muestra una modalidad alterna en la cual se proporcionan tres espacios 20 para tubos verticales de ascenso. Esto es similar a la modalidad de la Figura 6, con un espacio extra en el centro. Esto requerirá ya sea el uso de dos unidades 16 del ABCD separadas unidas al aljibe 12 o una sola unidad 16 del ABCD que incluye un recorte central para proporcionar un espacio para los tubos verticales de ascenso .

La Figura 8 muestra una modalidad alterna en la cual se proporciona el espacio 20 para los tubos verticales de ascenso a través del centro en lugar del perímetro. De nuevo, esto requerirá ya sea el uso de dos unidades 16 del ABCD unidas dentro del aljibe 12 o una sola unidad 16 del ABCD que incluye un recorte central para proporcionar un espacio entre los tubos verticales de ascenso. Como una sola unidad 16 del ABCD, tendrá dimensiones externas que casi concuerdan con las dimensiones internas del aljibe 12 y un recorte a través del centro para proporcionar un espacio para los tubos verticales de ascenso.

La configuración de la Figura 3 también puede utilizarse para almacenar fluidos y otros materiales dentro del ABCD 16. Esto proporciona un almacenamiento de fluido dentro del tanque 18 blindado de guindaste y protege el contenedor de almacenamiento de fluido (ABCD 16) de la colisión al mismo tiempo que mantiene la arquitectura de guindaste tradicional.

La configuración de la Figura 6 también puede utilizarse para almacenamiento de fluido dentro del ABCD 16. En esta configuración la unidad 16 de almacenamiento del ABCD se conecta a mamparos del aljibe interno mientras que el tanque 10 blindado proporciona compartimentos de flotación de manera normal .

La invención proporciona diversas ventajas por encima de la técnica conocida, incluyendo la flotación aumentada, tamaño y peso reducidos (diámetro de cubierta reducido) , y medios simples y efectivos para ajustar la flotación de la plataforma conforme cambian las condiciones, El efecto de estas ventajas se explica en lo siguiente.

La construcción y entrega del guindaste incluye un número de etapas donde la cubierta superior se encuentra en la posición horizontal. La cubierta puede transportarse sobre una embarcación para carga pesada y llevarse a una ubicación de costa cercana de agua no profunda donde se retirará de la embarcación de transporte. De manera alternativa, la cubierta puede construirse cerca de su sitio de despliegue y transferirse al agua sin transporte. En cualquier caso, es típico que la cubierta se amarre temporalmente a un puerto o terreno al costado de un muelle para trabajo adicional mientras se encuentra en la posición horizontal antes de remolcarse al sitio de instalación en agua abierta profunda y después al mar. La profundidad del agua en las inmediaciones de los puertos adecuada para construir tal estructura, tal como un astillero, normalmente poco profundo, se encuentra en un margen de 12 a 14 metros (40 a 45 pies) . Es muy importante que la cubierta no tenga contacto con el lecho marino durante esta operación. El diámetro de cubierta reducido proporciona la ventaja de la capacidad de flotar en tales áreas de puerto poco profundas .

La mayoría de los guindastes, ya sea la Patente Estadounidense 4,702,321 (conocidas en la industria como Guindastes Clásicos) o de la Patente Estadounidense 5,558,467 (conocida en la industria como Guindastes de Cercha) , se equipan con tracas helicoidales en el exterior de la cubierta. El propósito de estas tracas es el de reducir los movimientos provocados por la restricción de vórtices. En la práctica general la distancia a la que se extienden las tracas fuera de la pared superior es de 13% a 15% del diámetro del tanque blindado. Las cubiertas superiores construidas a la fecha tienen un diámetro de cubierta desde 24 a 46 metros (80 a 150 pies) . Esto significa que la traca se extenderá radialmente desde la cubierta una distancia de aproximadamente 3 a 7 metros (10.4 a 22.5 pies), dependiendo del diámetro de la cubierta. Esta altura de la traca es una consideración cuando se remolca la cubierta en aguas poco profundas o cerca de un terreno al costado de un muelle utilizado en la construcción de la cubierta superior. Cuando el diámetro del guindaste es grande o el agua sea poco profunda, la traca puede entrar en contacto con el lecho marino. En los casos donde la traca entre en contacto con el lecho marino, la solución es cortar la traca para proporcionar la holgura necesaria. La consecuencia de cortar la punta de la traca es la disminución en la efectividad para reducir los movimientos provocados por la restricción de vórtices. Si la traca se mantiene en el tamaño estándar, entonces la consecuencia es la necesidad de unir la traca o tracas en aguas más profundas lejos del astillero de construcción, lo cual incrementa la complejidad y el costo del trabajo. Reducir el diámetro de la cubierta reduce la altura de la traca y proporciona una holgura incrementada debajo de la guilla.

El diámetro de una cubierta superior es altamente dependiente de la carga útil que soporta. Alguna ventaja debe obtenerse del alargamiento de la cubierta superior. Sin embargo, para ilustrar la efectividad del ABCD para reducir el diámetro de la cubierta, se supone que el largo total del Guindaste se mantiene constante a 169 metros (555 pies) . El diámetro de un Guindaste de Cercha de este largo y que tiene un aljibe abierto se requiere para soportar un margen de pesos de superestructura se muestra en la gráfica siguiente. La misma gráfica muestra el diámetro del guindaste cuando se utiliza el ABCD de la invención. 20,000 25,000 Carga útil de la superestructura (st) La gráfica a continuación compara las alturas de la traca en las cubiertas. La gráfica muestra que la altura de la traca se reduce por aproximadamente 60.96 centímetros (dos pies) por el guindaste con el ABCD de la invención. 20,000 25.000 Carga útil de la superestructura (st) Puede montarse un árbol de válvulas en la parte superior de un tubo vertical de ascenso superior (TTR) . El propósito de este árbol es el de proporcionar acceso a los pozos de depósito para llevar a cabo intervenciones que estimulen y controlen el pozo como parte de las operaciones normales. El puerto de acceso a los pozos es en este árbol. Cuando se monta el árbol en un cabezal de pozo en el fondo del mar, se le conoce como árbol húmedo. En el caso del árbol húmedo, una embarcación adicional conocida como unidad de perforación marítima móvil (MODU) se conecta al árbol debajo del mar para lograr el acceso al pozo para llevar a cabo la intervención. Cuando se monta el árbol en la parte superior del TTR, se conoce como un árbol seco y las intervenciones pueden llevarse a cabo directamente desde la embarcación que soporta los TTR y, por lo tanto, no se requiere la MODU. Las ventajas económicas del árbol seco sobre el árbol húmedo son bien conocidas en la industria.

En el aljibe abierto tradicional, los TTR se disponen en una formación de matriz. Se utiliza un aparato de arrastre que atraviesa el aljibe en dos direcciones para mover el equipo de intervención por encima de los árboles e ingresar a los pozos. En el aljibe abierto tradicional, el espacio dentro del aljibe se ocupa por los tubos verticales de ascenso y no pueden utilizarse de otra manera. Cuando se instala el ABCD en el aljibe, los tubos verticales de ascenso se disponen nuevamente para ocupar el espacio libre en el perímetro del ABCD como se ilustra en la Figura 3. Disponer los tubos verticales de ascenso en este patrón ofrece una serie de ventajas en el diseño general de la cubierta. Por ejemplo, permite el acceso al espacio dentro del aljibe por encima del ABCD el cual puede utilizarse para otras funciones tal como la instalación del equipo de perforación o producción, almacenamiento a bordo, o como un área de entregar en general .

Mientras que las modalidades específicas y/o detalles de la invención se han mostrado y descrito en lo anterior para ilustrar la solicitud de los principios de la invención, se entiende que esta invención puede representarse como se describe más detalladamente en las reivindicaciones, o de otra manera conocida por aquellos con experiencia en la técnica (incluyendo cualquier o todos los equivalentes), sin apartarse de tales principios.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Una disposición de aljibe de cubierta superior, caracterizada porque comprende: a. un dispositivo de flotación ajustable colocado en el aljibe de la cubierta superior; b. el dispositivo de flotación se conecta rígidamente al aljibe por un pluralidad de placas de esfuerzo cortante; y c. el dispositivo de flotación que tiene dimensiones externas menores que las dimensiones internas del aljibe tal que se define un espacio entre el dispositivo de flotación y el aljibe.

2. La disposición de aljibe de cubierta superior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de flotación ajustable se configura para el almacenamiento de fluidos.

3. Una disposición de aljibe de cubierta superior, caracterizada porque comprende: a. un dispositivo de flotación ajustable colocado en el aljibe de la cubierta superior; b. el dispositivo de flotación es de forma rectangular y se conecta rígidamente al aljibe; y c. el dispositivo de flotación que tiene dimensiones externas en dos lados opuestos que son menores que las dimensiones internas del aljibe de modo que se define un espacio entre dos lados opuestos de menores dimensiones que el aljibe y dimensiones externas en los lados opuestos restantes del dispositivo de flotación que casi concuerdan con las dimensiones del aljibe.

4. La disposición de aljibe de cubierta superior de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el dispositivo de flotación ajustable además incluye un espacio abierto a través del centro que dimensiona al tamaño para recibir los tubos verticales de ascenso.

5. La disposición de aljibe de cubierta superior de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el dispositivo de flotación ajustable se configura para el almacenamiento de fluidos.

6. Una disposición de aljibe de cubierta superior, caracterizada porque comprende: a. un dispositivo de flotación ajustable colocado en el aljibe de la cubierta superior; b. el dispositivo de flotación que tiene dimensiones externas que casi concuerdan con la dimensión interna del aljibe y que se conecta rígidamente al aljibe; y c. el dispositivo de flotación que tiene un espacio a través del centro y que se dimensiona al tamaño para recibir los tubos verticales de ascenso.

7. La disposición de aljibe de cubierta superior de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de flotación ajustable se configura para almacenamiento de fluidos.