MX2012011657A - Sistema submarino de orientacion y control. - Google Patents

Abstract

La invención proporciona una herramienta para la instalación submarina y ensayo de módulos de cabezal de pozo, tales como árboles de navidad y equipo similar, desde un barco utilizando una grúa flotante, caracterizada porque la herramienta comprende una unidad submarina que comprende un conector para la conexión liberable a los módulos de el cabezal de pozo submarino o equipo, medios de posicionamiento y medios para la prueba, y un conector de energía eléctrica y un control eléctrico y/u óptico. Método que utiliza la herramienta.

Description

SISTEMA, SUBMARINO DE ORIENTACIÓN Y CONTROL DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a columnas de cabezal de pozo submarino. Más específicamente, la invención se refiere a herramientas y métodos para la instalación de columnas de cabezal de pozo, tales como cabezal de pozo XT (árboles de navidad) y equipo asociado.

Actualmente, las columnas de cabezal de pozo submarino se instalan normalmente utilizando un equipo de perforación y una sarta de tubería de perforación para el despliegue. Un cable umbilical separado del equipo de perforación al equipo del cabezal de pozo proporciona fluidos presurizados para las pruebas y la puesta en marcha, además de energía eléctrica y líneas de control. Típicamente uno o más de ROV también se utilizan en la operación. El tiempo y el equipo utilizado son muy costosos. En aguas poco profundas, si el equipo de perforación se encuentra en el campo y ha iniciado la perforación y luego se utiliza para instalar unos cuantos XT (árboles de navidad) de producción y otros equipos relacionados, esto puede ser sensato, sobre todo si el equipo de perforación aún está bajo contrato. Sin embargo, en aguas profundas, que pueden ser miles de metros de profundidad, y con un gran número de cabezales de pozo, el costo puede ser enorme. Algunas veces, el equipo de perforación debe regresar para pruebas adicionales o instalación, lo cual se añade a los costos. La operación de conectar tuberías de perforación a una longitud de hasta varios miles de metros, y tambores grandes con cables umbilicales, instalaciones de unidades de energía hidráulica, almacenamiento líquido hidráulico y gas para la prueba, todos son caros y requieren mucho tiempo. El gran peso y tamaño requieren un espacio grande, y puede requerir varios contenedores en la cubierta en el equipo de perforación. Por lo tanto, existe una demanda para tecnología útil para la instalación y pruebas de las columnas en el cabezal de pozo submarino sin utilizar un equipo de perforación, y la tecnología que realizar cortes significativos en el equipo requerido y el periodo de tiempo para tal operación.

La presente invención cumple la demanda antes mencionada.

Más específicamente, la invención proporciona una herramienta para la instalación submarina y pruebas de módulos de cabezal de pozo, tales como árboles de navidad y equipos similares, desde un barco mediante una grúa flotante, caracterizada porque la herramienta comprende una unidad submarina que comprende un conector para la conexión liberable a los módulos de cabezal de pozo submarino o equipos, medios de posicionamiento y medios para la prueba, y un conector de energía eléctrica y control eléctrico y/u óptico.

La herramienta no tiene suministro de líquido hidráulico o gas a través del cable umbilical u otra línea presión desde la superficie, ya que sólo las señales de energía eléctrica y el control eléctrico y/u óptico son transferidas entre la posición de la superficie y el área de cabezal de pozo. La herramienta se adapta para manejarse por una grúa flotante, como colgando en un alambre o cuerda conectada a través de orejetas de izado, una cruceta o medios similares. La herramienta comprende medios de control de superficie y conexión a medios de energía eléctrica y de control, además de la unidad submarina. La unidad submarina se encuentra conectada a las instalaciones de la parte superior por un cable umbilical eléctrico/óptico, opcionalmente a través de un ROV conectado a la unidad submarina, es decir, el cable umbilical de un sistema de trabajo-ROV puede utilizarse para alimentación y control. Por consiguiente, no existe un tubo vertical elevador o manguera de fluido a presión desde el barco hasta la herramienta, ni para la instalación, puesta en marcha ni pruebas, que proporciona una gran ventaja de la invención sobre la tecnología convencional, en particular cuando la profundidad es grande y las columnas de cabezal de pozo son muchas.

La herramienta es útil para la instalación y prueba de todas las funciones, y la comunicación a todos los sensores, los equipos submarinos de producción, particularmente árboles de navidad para producción de cabezales de pozo, módulos, bombas, compresores y unidades de diferentes tipos, particularmente el equipo que es demasiado pesado y/o grande para instalarse y probarse usando sistemas de ROV convencionales y herramientas.

De preferencia, la herramienta comprende medios para conectar la unidad submarina a un ROV (vehículo de control remoto) para la alimentación y el control de la unidad submarina de una unidad de control superior a través del ROV y su cable umbilical. Los medios para conectar a un ROV son de preferencia una o más estaciones de acoplamiento con receptáculos y conectores operativamente conectables con los medios correspondientes del ROV. Los conectores se encuentran separados o son comunes para energía hidráulica, energía eléctrica y señales, la mayoría de los operadores de ROV puede proporcionar conectores, por ejemplo conexiones hidráulicas de alta presión con conectores inductivos o de contacto de energía eléctrica y/o señales.

Los medios de posicionamiento comprenden de preferencia propulsores integrados en la herramienta y fuerza de empuje aplicada desde los ROVs acoplados opcionales, además de una grúa en el barco. También las orejetas de izado, crucetas, etc., pueden considerarse como medios de posicionamiento, lo que permite la colocación al estar colgado en un cable de grúa o cuerda.

La unidad submarina de preferencia comprende medios para determinar la posición y orientación, que comprende un giroscopio en la unidad submarina, el sistema de posicionamiento de un ROV opcionalmente conectado, y sensores de posición adicionales opcionales en la unidad submarina, los módulos de cabezal de pozo y equipamiento, y la instrumentación de cabezal de pozo, y cámaras opcionales sobre la herramienta y los módulos de cabezal de pozo o equipo .

La herramienta comprende medios para la prueba y puesta en marcha, que comprende bancos de fluidos, tales como acumuladores de gas de nitrógeno y los cilindros para la prueba de sellado y presión, y medios para la conexión mecánica al cabezal de pozo y la desconexión de la unidad submarina después de la prueba de funcionamiento de las funciones mecánicas, tales como funciones de válvula, y relleno de liquido hidráulico, tales como los bancos de MEG y la unidad de energía hidráulica en la unidad submarina o en un sistema de ROV opcional conectado a través de conexiones hidráulicas de alta presión o similares. De preferencia, la unidad submarina tiene una unidad de energía hidráulica que comprende un motor hidráulico accionado por la hidráulica del ROV, los circuitos hidráulicos de la unidad submarina que convenientemente utilizan MEG como fluido hidráulico.

La invención también proporciona un método para la instalación de módulos o equipos de cabezal de pozo submarino, tales como un XT (árbol de navidad) , desde un barco utilizando una grúa flotante, utilizando la herramienta de la invención, caracterizado por el despliegue del módulo o equipo de cabezal de pozo conectado de modo liberable a la unidad submarina de tal herramienta, utilizando un conector mecánico y la grúa flotante, pero sin el cable umbilical o conducto que proporciona liquido o gas de la superficie, aunque el uso de la herramienta cuando se conecta a un cable umbilical eléctrico sin liquido o eléctrico-óptico o un ROV para el posicionamiento y la conexión a un cabezal de pozo submarino .

De preferencia, el método también comprende los pasos para la prueba de presión y de función, y desconectar la herramienta del módulo de cabezal de pozo o equipo después de tal prueba.

Además, la invención proporciona medios para la prueba de presión de los módulos de cabezal de pozo submarino o equipo, caracterizados porque el medio comprende un gas y un acumulador lleno de gas y un cilindro lleno de gas, que tiene conectores para conexión herméticamente mecánica y conectores de energía y control, para conectar operativamente al módulo de cabezal de pozo submarino o equipo para la prueba. El medio está incluido en la herramienta de la invención o se encuentra incluido o conectado de modo liberable a otro equipo submarino, como bombas, compresores y módulos de submarinos.

También, la invención proporciona un método para la instalación de módulos de cabezal de pozo submarino, tales como árboles de navidad y equipo similar, de un barco utilizando una grúa flotante, utilizando la herramienta de la invención, caracterizada porque: conectar herméticamente un acumulador lleno de gas y un cilindro lleno de gas, y conectores de energía y control, para el módulo submarino o equipo, evacuar agua desde el volumen a probarse, mediante la apertura del acumulador con el fin de desplazar el agua con gas, presurizar a la presión de prueba, mediante la operación del cilindro, y monitorear la presión durante un periodo de tiempo prescrito.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se ilustra con cuatro figuras, de los cuales : La Figura 1 ilustra una herramienta de acuerdo con la invención, antes de la conexión a un cabezal de pozo, La Figura 2 ilustra la herramienta de la Figura 1, aún antes de la conexión a un cabezal de pozo, pero como se conecta a un ROV, La Figura 3 ilustra la herramienta de las Figuras números 1 y 2, cuando se conecta a un cabezal de pozo, y la Figura 4 es una ilustración más detallada de una herramienta de la invención.

Se hace referencia a la Figura 1, que ilustra una herramienta de acuerdo con la invención, más específicamente una unidad 1 submarina de la herramienta, cuando se conecta de modo liberable a un árbol 2 de navidad submarino, para la conexión a un cabezal de pozo 3 submarino. El ensamble se despliega como colgando de un buque 4. También, se ilustra un ROV 5, operado desde el barco. Se hace entonces referencia a la Figura 2, que ilustra que el ROV se ha acoplado a la unidad 1 submarina. En la modalidad ilustrada, el ensamble de la unidad 1 submarina y el árbol 2 de navidad cuelga en una cuerda del barco, y la energía eléctrica y las señales de control se proporcionan a través del ROV, a través del cable umbilical eléctrico-óptico del ROV, utilizando la unidad de energía hidráulica del ROV para la conducción de un sistema hidráulico de la unidad submarina a través de una bomba del convertidor hidráulico. Alternativamente, la unidad submarina podría estar directamente conectada a un cable umbilical sin líquido, la unidad submarina de por sí incluyendo todos los medios para el funcionamiento y la prueba mecánica, eléctrica y cualesquier otros dispositivos, o los medios podrían proporcionarse desde el sistema de ROV en una proporción completa o mayor. También, un ROV observación puede utilizarse para facilitar la operación. La unidad submarina ilustrada pesa alrededor de 24 toneladas métricas, el árbol de navidad liberablemente conectado pesa alrededor de 40 toneladas métricas. La Figura 3 ilustra el árbol 2 de navidad, cuando se conecta al cabezal de pozo 3. Después de probar la conexión, las funciones de válvulas y la comunicación con todos los sensores en el sistema submarino, la unidad 1 submarina se desconecta del árbol de de navidad.

La Figura 4 es una ilustración más detallada de una herramienta de la invención. Elementos similares se designan con el mismo número de referencia en todas las figuras. La figura 4 claramente muestra, entre otras cosas una estación de acoplamiento del ROV en la unidad submarina, cuando se ilustran los receptáculos 6 y lumbreras 7 de conexiones hidráulicas de alta presión.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta para la instalación submarina y la prueba de módulos de cabezal de pozo, tales como árboles de navidad y equipos similares, desde un barco utilizando una grúa flotante, caracterizada porque la herramienta comprende una unidad submarina que comprende un conector para la conexión liberable a los módulos de cabezal de pozo submarino o equipo, medios para el posicionamiento y medios para la prueba, y un conector para energía eléctrica y control eléctrico y/u óptico.

2. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la herramienta no tiene ningún suministro de líquido hidráulico o gas a través del cable umbilical o otra línea de presión de la superficie, ya que sólo la energía eléctrica y las señales de control eléctrico y/u óptico se transfieren entre la posición superficial y el área de cabezal de pozo.

3. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque comprende medios para conectar la unidad submarina a un ROV (vehículo de control remoto) para la alimentación y el control de la unidad submarina de una unidad de control desde la parte superior a través del ROV y su cable umbilical.

4. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de posicionamiento comprenden propulsores integrados en la herramienta y la fuerza de empuje aplicada desde los ROVs acoplados opcionales, además de una grúa en el barco.

5. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad submarina comprende medios para determinar la posición y orientación, que comprende un giroscopio en la unidad submarina, el sistema de posicionamiento de un ROV opcionalmente conectado y sensores de posición adicionales opcionales en la unidad submarina, módulos de cabezal de pozo y equipo e instrumentación en cabezal de pozo, y cámaras opcionales sobre la herramienta y los módulos de cabezal de pozo o equipo .

6. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque la herramienta comprende medios para la prueba y la puesta en marcha, que comprende bancos de fluidos, tales como acumuladores de gas de nitrógeno y los cilindros para la prueba de sellado y presión, y medios para la conexión mecánica al cabezal de pozo y la desconexión de la unidad submarina después de la prueba de funcionamiento de las funciones mecánicas, tales como funciones de válvula, y relleno de liquido hidráulico, tales como los bancos de MEG y la unidad de energía hidráulica en la unidad submarina o en un sistema de ROV opcional conectado a través de conexiones hidráulicas de alta presión o similares.

7. El método para la instalación de módulos de cabezal de pozo submarino, tales como árboles de navidad y equipos similares, desde un barco utilizando una grúa flotante, utilizando la herramienta de cualesquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por el despliegue del módulo de cabezal de pozo o equipo cuando se conecta de modo liberable a la unidad submarina de tal herramienta, utilizando la grúa flotante, pero sin ningún cable umbilical o conducto que proporciona liquido o gas de la superficie, aunque el uso de la herramienta cuando se conecta a un cable umbilical eléctrico sin liquido o eléctrico-óptico o un ROV para el posicionamiento y la conexión a un cabezal de pozo submarino.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el método también comprende los pasos para la prueba de presión y de función, y desconectar la herramienta del módulo de cabezal de pozo o equipo después de tal prueba.

9. El medio para la prueba de presión de los módulos de cabezal de pozo submarino o equipo, caracterizado porque el medio comprende un acumulador lleno de gas y un cilindro lleno de gas, que tiene conectores para conexiones de sello mecánico y conectores de energía y control, para conectar operativamente al módulo de cabezal de pozo submarino o equipo para la prueba.

10. El método para la prueba de presión de los módulos de cabezal de pozo submarino o equipo, utilizando los medios de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado por conectar herméticamente un acumulador lleno de gas y un cilindro lleno de gas, y conectores de energía y control, para el módulo submarino o equipo, evacuar agua desde el volumen a probarse, mediante la apertura del acumulador con el fin de desplazar el agua con gas, presurizar a la presión de prueba, mediante la operación del cilindro, y monitorear la presión durante un periodo de tiempo prescrito.