MX2014002865A - Ensamblado para transferir fluidos entre un buque y una estructura de torreta montada en dicho buque. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un ensamblado para transferir fluidos entre un buque y una estructura de torreta montada en dicho buque para una rotación alrededor de un eje de torreta sustancialmente vertical; dicha estructura de torreta comprende un eslabón que tiene al menos una vía de fluido que está conectada con un extremo de una tubería de fluido de la cual el segundo extremo está conectado al buque; el ensamblado adicionalmente comprende una torre de eslabón montada alrededor del eslabón y que engancha el resto de la estructura de torreta por medio de un soporte de torre de eslabón para una rotación relativa con respecto a dicho resto de la estructura de torreta alrededor del eje de torreta; la torre de eslabón, por medio de un mecanismo de bloqueo de torsión, está sustancialmente bloqueada al buque para una rotación de la misma; la tubería de fluido comprende un primer segmento de tubería de fluido que se extiende libremente entre el buque y la torre de eslabón y un segundo segmento de tubería de fluido que se extiende entre la torre de eslabón y la vía de fluido del eslabón; los primero y segundo segmentos de tubería de fluido están unidos en una interconexión en donde la tubería de fluido está sustancialmente fija a la torre de eslabón por medio de medios de fijación.

Description

ENSAMBLADO PARA TRANSFERIR FLUIDOS ENTRE UN BUQUE Y UNA ESTRUCTURA DE TORRETA MONTADA EN DICHO BUQUE MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se relaciona con un ensamblado para transferir fluidos entre un buque y una estructura de torreta montada en dicho buque para una rotación alrededor de un eje de torreta sustancialmente vertical, en donde dicha estructura de torreta comprende un eslabón que tiene al menos una vía de fluido y en donde la vía de fluido está conectada con un extremo de una tubería de fluido de la cual el segundo extremo está conectado al buque.

Se hace notar que la indicación "buque" también se puede referir a partes de una estructura fija al buque. Se conoce en la industria de alta mar (y especialmente en la producción de fluidos como petróleo y gas) el uso de buques que comprenden una estructura de torreta montada en un pozo de sondeo para una rotación alrededor de un eje de torreta sustancialmente vertical. La estructura de torreta (o una boya desconectable conectada a una parte inferior de la misma) se puede amarrar al lecho marino por medio de líneas de amarre y conecta elevadores a través de los cuales se suministra el fluido a una entrada de fluido en la parte geoestacionaria del eslabón, el cual típicamente se monta en la parte superior de la estructura de torreta o sobre una placa giratoria que está basada en y forma parte de la estructura de torreta. El fluido se transfiere desde la parte rotatoria del eslabón a equipo apropiado a bordo del buque a traves de la tubería de fluido que conecta la salida de fluido del eslabón con el buque (por ejemplo, una estructura llamada de acceso de torreta, TAS, que porta una estructura de torre que rodea al eslabón). Se hace notar que los fluidos se pueden transferir en dos direcciones, tanto desde los elevadores al buque como viceversa.

Para claridad aquí sólo se menciona la dirección hacia el buque, pero se debe tomar en cuenta que las indicaciones "entrada" y "salida" son intercambiables.

La estructura de torreta, incluyendo su placa giratoria, el eslabón, así como el buque (por ejemplo, la TAS) a menudo se someten a cargas considerables que tienden a deformar dichos componentes. Las cargas se pueden originar de, entre otros, gravedad, movimientos, aceleraciones, deformaciones del buque, diferencias de temperatura, presión, fuerzas de amarre, fuerzas de elevador, olas, corriente y viento. Debido a que estos componentes generalmente tienen una rigidez diferente y se someterán a diferentes cargas, sus deformaciones serán diferentes causando desplazamientos relativos entre estos componentes.

Las deformaciones relativas entre la parte rotatoria del eslabón y el buque (o TAS) deforman la tubería de fluido entre ellos, lo cual causa estreses sobre el eslabón y sus salidas.

Estos estreses pueden ser bajos cuando la tubería es flexible y así fácilmente se ajusta a las deformaciones relativas, pero también pueden ser muy altos cuando la tubería es sustancialmente rígida, por ejemplo, para tubería de alta presión con un diámetro grande. Estos estreses pueden interferir con la operación del eslabón, por ejemplo, dañándolo o causando que sus sellos tengan fugas.

La práctica conocida para reducir los estreses mencionados es la de incrementar la flexibilidad de la tubería de fluido (por ejemplo, permitiendo múltiples flexiones en la tubería de fluido con secciones largas de tubería entre las flexiones sucesivas), junto con los puntos de anclaje para la tubería de fluido suficientemente lejos del eslabón.

Sin embargo, el agregar dichas longitudes de tubería de fluido es costoso e incrementa el peso general que actúa sobre la parte superior del buque o TAS, incrementando adicionalmente la deformación perjudicial del mismo con un incremento resultante de la deformación relativa entre el buque (o TAS) y el eslabón.

Otra práctica conocida para reducir estos estreses es la de incrementar la rigidez de los componentes (como la estructura de torreta y la TAS) para reducir sus deformaciones (relativas). Sin embargo, esto involucra el uso de material extra (como acero) con un incremento asociado del costo y del peso.

La efectividad de los metodos conocidos anteriores de reducción del estrés disminuye cuando las estructuras (TAS, buque, torreta, eslabón, etc.) incrementan su tamaño. Las estructuras más grandes se someterán a deformaciones relativas más grandes, a la vez que se requiere más acero para endurecerlas y/o se necesitan más dobleces de tubería y longitudes para alojar las deformaciones relativas. Esto se vuelve prohibitivo en terminos de la cantidad requerida de masa de material constructivo (acero, tubería) y del costo.

En vista de lo anterior, es un objetivo de la presente invención el de proporcionar un ensamblado mejorado del tipo referido anteriormente.

Así, de acuerdo con la presente invención, el ensamblado comprende adicionalmente una torre de eslabón montada alrededor del eslabón y que engancha el resto de la estructura de torreta por medio de un soporte de torre de eslabón para una rotación relativa con respecto a dicho resto de la estructura de torreta alrededor del eje de torreta, en donde dicha torre de eslabón, por medio de un mecanismo de bloqueo de torsión, está sustancialmente bloqueada al buque para una rotación del mismo, y en donde la tubería de fluido comprende un primer segmento de tubería de fluido que se extiende libremente entre el buque y la torre de eslabón y un segundo segmento de tubería de fluido que se extiende entre la torre de eslabón y la vía de fluido del eslabón y en donde dichos primero y segundo segmentos de tubería de fluido están unidos en una interconexión en donde la tubería de fluido está sustancialmente fija a la torre de eslabón por medio de medios de fijación.

Debido a que la torre de eslabón engancha el resto de la estructura de torreta directamente a través del soporte de torre de eslabón y debido a que el eslabón es parte de la estructura de torreta, los desplazamientos relativos entre la torre de eslabón y el eslabón se reducen en gran medida y el segundo segmento de tubería de fluido no se someterá a deformaciones sustanciales, como resultado de lo cual se minimizarán las cargas sobre el eslabón causadas por deformaciones. Las cargas en el primer segmento de tubería de fluido (el cual debido a su extensión libre es capaz de deformarse) que son causadas por las deformaciones relativas entre el buque y la torre de eslabón son portadas por medio de la torre de eslabón y se transfieren sustancialmente a la estructura de torreta a traves del soporte de torre de eslabón y así no alcanzarán al eslabón.

La tubería de fluido está fija a la torre de eslabón en la interconexión entre los primero y segundo segmentos de tubería de fluido (a través de medios de fijación), eso significa de una manera estacionaria (sustancialmente rígida). Por ejemplo, los medios de fijación pueden comprender puntos de soporte de tubería de fluido que se colocan sobre la torre de eslabón para mitigar las cargas de deformación (que actúan principalmente en el primer segmento de tubería de fluido y son causadas por los desplazamientos relativos entre componentes, como se dilucidó anteriormente) sobre el eslabón.

Adicionalmente, debido a que las deformaciones entre la torre de eslabón y el eslabón son muy limitadas, se pueden proporcionar los llamados brazos de manejo para el eslabón entre la torre de eslabón y el eslabón que tienen capacidades más pequeñas para desviaciones que los brazos de manejo normalmente aplicados entre el buque y el eslabón. Ahora sólo se requiere un solo brazo de manejo con capacidades más grandes para desviaciones para conectar la torre de eslabón al buque (y así definir el mecanismo de bloqueo de torsión).

Una ventaja adicional del uso de dicha torre de eslabón es que, en comparación con un estado de la téenica en el que una estructura de torre está soportada por una estructura de acceso de torreta, dicha estructura de acceso de torreta ahora tendrá un centro de gravedad inferior debido a que dicha estructura de torre se reemplaza con la torre de eslabón, la cual descansa sobre la estructura de torreta. Así, dicha estructura de acceso de torreta se someterá a cargas más pequeñas y se puede construir más ligera y con menor costo. Incluso es posible eliminar completamente dicha estructura de acceso de torreta.

La torre de eslabón también puede servir para proporcionar acceso al eslabón para mantenimiento, inspección, etc.

Como se ha mencionado, la torre de eslabón está sustancialmente bloqueada al buque por medio de un mecanismo de bloqueo de torsión que asegura que la torre de eslabón y el buque roten al unísono. Dicho mecanismo de bloqueo de torsión puede ser pasivo o activo. Se hace notar que "bloqueada al buque" no excluye la posibilidad de una rotación (moderada) relativa limitada entre la torre de eslabón y el buque.

En caso de que las deformaciones relativas entre el eslabón y la torre de eslabón aún fueran significativas, por ejemplo, cuando sus ejes de rotaciones estén ligeramente desalineados, se puede colocar un bucle de tubería de fluido en o alrededor de la torre de eslabón. Este bucle tiene suficiente flexibilidad para alojar dichas deformaciones relativas sin introducir estreses inaceptables sobre el eslabón.

En una modalidad del ensamblado el buque comprende una estructura de acceso de torreta posicionada adyacente a la estructura de torreta y que comprende un miembro de cubierta que se extiende sustancialmente de un lado a otro de la estructura de torreta y que se proporciona con una abertura para el pasaje libre del eslabón con la torre de eslabón circundante, en donde el primer segmento de tubería de fluido se extiende entre la torre de eslabón y dicho miembro de cubierta.

El miembro de cubierta de dicha estructura de acceso de torreta entonces sirve como un punto de aterrizaje para el primer segmento de tubería de fluido, en donde la prolongación de dicho primer segmento de tubería de fluido hacia el buque puede ser soportada por una estructura de acceso de torreta, por ejemplo, usando al menos una guía de tubería para guiar la tubería de fluido. Es posible que la tubería de fluido en dicha guía de tubería se extienda en forma de bucle, incrementando así la posibilidad de que la tubería de fluido se ajuste a las deformaciones entre el buque y la torre de eslabón.

Preferiblemente la guía de tubería permite un desplazamiento relativo de la tubería de fluido. Además es posible que la al menos una guía de tubería se proporcione sobre el miembro de cubierta.

En otra modalidad, el mecanismo de bloqueo de torsión está soportado por medio de la estructura de acceso de torreta, usando así tambien dicha estructura de acceso de torreta para esta función.

En una modalidad alternativa del ensamblado de conformidad con la presente invención, la torre de eslabón se proporciona con una extensión que se extiende en una dirección lejos del eje de torreta, en donde parte del primer segmento de tubería de fluido está soportada por dicha extensión y en donde otra parte de dicho primer segmento de tubería de fluido se extiende libremente entre dicha extensión y el buque.

Cuando se usa dicha extensión, no se requiere de una estructura de acceso de torreta que proporcione una abertura para el pasaje del eslabón y de la torre de eslabón.

También en dicha modalidad es posible proporcionar la extensión de la torre de eslabón con al menos una guía de tubería para guiar la tubería de fluido que, preferiblemente, permita un desplazamiento relativo de la tubería de fluido.

En otra modalidad, la torre de eslabón, a un nivel por arriba del soporte de torre de eslabón, se proporciona con al menos un soporte auxiliar que engancha el eslabón. Dicho soporte (que engancha el eslabón o las partes del eslabón) también se puede llevar a cabo como un llamado brazo de manejo.

Cuando el soporte de torre de eslabón conecta la torre de eslabón con el eslabón de manera tal que la torre de eslabón y el eslabón definan un miembro unitario que se pueda levantar levantando la torre de eslabón (así, cuando el soporte de torre de eslabón es capaz de portar cargas provenientes de dicha manipulación de la torre de eslabón sin que se haya desprendido), es posible montar o desmontar dicho miembro unitario en un solo paso como una sola parte. Esto permite, por ejemplo, ensamblar completamente el eslabón en la fábrica por parte de personas altamente calificadas (reduciendo el riesgo de un ensamblado incorrecto del mismo cuando se lleva a cabo en el buque). Dicho miembro unitario ya se puede proporcionar con todo el equipo y tubería necesarios y sólo se tiene que conectar al equipo y tubería correspondientes del buque.

El soporte de torre de eslabón se puede ubicar por arriba o por debajo del nivel de una entrada de fluido del eslabón, o se puede ubicar sustancialmente al nivel de una entrada de fluido del eslabón. Dicha entrada de fluido se refiere como un recolector de entrada. La elección específica puede depender de otras elecciones de diseño y de requerimientos específicos.

En una modalidad, el soporte de torre de eslabón se posiciona sobre una parte de base de eslabón (posiblemente agrandada). Así, se puede proporcionar una parte de base de eslabón con un diámetro que es más grande que el diámetro del resto del eslabón, en donde el soporte de torre de eslabón se posiciona sobre dicha parte de base de eslabón. Esto incrementa la estabilidad de la torre de eslabón (con respecto al eslabón) y reduce adicionalmente las deformaciones entre el eslabón y la torre de eslabón.

En lo sucesivo, la invención se dilucidará haciendo referencia a los dibujos, en los que: La Figura 1 muestra esquemáticamente un ensamblado del estado de la téenica; La Figura 2 muestra esquemáticamente una primera modalidad del ensamblado de conformidad con la presente invención; La Figura 3 muestra una sección transversal de conformidad con A-A en la Figura 2, y La Figura 4 muestra esquemáticamente una segunda modalidad del ensamblado de conformidad con la presente invención.

Haciendo referencia primero a la Figura 1, se ilustra un ensamblado del estado de la técnica para transferir fluidos entre un buque 1 y una estructura de torreta 2 montada en dicho buque para una rotación alrededor de un eje de torreta sustancialmente vertical 3. En su parte superior, la estructura de torreta 2 comprende un eslabón 4 que tiene al menos una salida de fluido 5 que está conectada a un extremo de una tubería de fluido 6 de la cual el segundo extremo está conectado al buque 1 o a una estructura 7 (por ejemplo, una llamada estructura de acceso de torreta TAS) fija al buque.

La estructura de torreta 2 está montada en un pozo de sondeo 8 por medio de un soporte de torreta 9 y está amarrada al lecho marino por medio de líneas de amarre 10. Los elevadores 11 se extienden desde el lecho marino a través de la estructura de torreta y están conectados a la parte inferior (entrada de fluido de eslabón, no se muestra a detalle) del eslabón 4, ya sea a través de un procedimiento de tubo múltiple o no.

La estructura de torreta 2 permite que el buque se aproe al viento alrededor de la estructura de torreta, como se sabe generalmente. La parte inferior de la estructura de torreta 2 se puede representar como una parte de boya desconectable, como se sabe generalmente.

El ensamblado del estado de la téenica ilustrado además comprende una estructura de torre 42 soportada por la estructura 7.

Debido a que esta estructura de torre 42 está soportada por la estructura 7, experimentará las mismas deformaciones relativamente grandes con respecto al eslabón 4, como es el caso del buque 1.

Como será aparente a partir de la siguiente descripción de modalidades del ensamblado de conformidad con la invención mientras se hace referencia a las Figuras 2 a 4, dicho ensamblado adicionalmente comprende una torre de eslabón 12 montada alrededor del eslabón 4 y que engancha el resto de la estructura de torreta 2 por medio de un soporte de torre de eslabón 13 para una rotación relativa con respecto a dicho resto de la estructura de torreta alrededor del eje de torreta 3.

Refiriéndose primero a la Figura 2, se puede ver que la torre de eslabón 12, por medio de un mecanismo de bloqueo de torsión 14, está sustancialmente bloqueada al buque 1 (o, en la presente modalidad, a una estructura de acceso de torreta 7 a dilucidarse más adelante) para una rotación de la misma. Dicho mecanismo de bloqueo de torsión 14 previene sustancialmente un desplazamiento rotatorio relativo entre el buque 1 y la torre de eslabón 12 a la vez que permite un desplazamiento entre los mismos causado por deformaciones relativas (por ejemplo, usando un mecanismo de articulación 15).

La tubería de fluido 6 que se extiende entre el eslabón 4 y el buque 1 comprende un primer segmento de tubería de fluido 16 que se extiende libremente entre el buque 1 (o, en la presente modalidad, la estructura de acceso de torreta 7 unida al buque 1) y la torre de eslabón 12 y un segundo segmento de tubería de fluido 17 que se extiende entre la torre de eslabón 12 y la salida de fluido 5 (vía de fluido) del eslabón 4.

Dichos primero y segundo segmentos de tubería de fluido 16, 17 están unidos en una interconexión en donde la tubería de fluido está fija a la torre de eslabón por medio de medios de fijación 18 de una manera estacionaria (sustancialmente rígida). Por ejemplo, los medios de fijación 18 pueden comprender puntos de soporte de tubería de fluido que se colocan sobre la torre de eslabón 12 para mitigar las cargas de deformación (que actúan principalmente en el primer segmento de tubería de fluido 16 y son causadas por los desplazamientos relativos entre el buque 1 y la torre de eslabón 12) sobre el eslabón 4.

En la modalidad ilustrada en la Figura 2, la estructura de acceso de torreta 7 está posicionada adyacente a la estructura de torreta 2 y comprende un miembro de cubierta 19 que se extiende sustancialmente de un lado a otro de la estructura de torreta y que se proporciona con una abertura 20 para el pasaje libre del eslabón 4 con la torre de eslabón circundante 12. El primer segmento de tubería de fluido 16 se extiende entre la torre de eslabón 12 y dicho miembro de cubierta 19. La parte de la tubería de fluido 16 que conecta con el primer segmento de tubería de fluido 16 y con el buque 1 es guiada por al menos una guía de tubería 21 proporcionada sobre el miembro de cubierta 19 de la estructura de acceso de torreta 7. También se pueden proporcionar otras guías de tubería.

Como se ¡lustra en la Figura 3, la tubería de fluido 6 en la guía de tubería 21 se extiende en forma de bucle. Además esta Figura muestra un brazo de manejo conocido 22 para el eslabón 4.

Ahora con referencia a la Figura 4, una modalidad del ensamblado se ilustra en donde la torre de eslabón 12 se proporciona con una extensión 23 que se extiende en una dirección lejos del eje de torreta 3. La parte 16' del primer segmento de tubería de fluido está soportada por dicha extensión 23 (por ejemplo, usando guías de tubería 21) en donde otra parte 16" de dicho segundo segmento de tubería de fluido se extiende libremente entre un extremo exterior de dicha extensión 23 y el buque 1 (o, en la modalidad ilustrada, una estructura 7' que está unida al buque 1 de manera estacionaria).

También en esta modalidad se proporciona un mecanismo de bloqueo de torsión 14 entre la torre de eslabón 12 y el buque 1 (en esta modalidad, una torre delantera 24 del buque).

En ambas modalidades descritas anteriormente el soporte de torre de eslabón 13 está posicionado sobre una parte de base de eslabón agrandada 25, como resultado de la cual la posición de la torre de eslabón 12 es muy estable.

La invención no está limitada a las modalidades que se describieron antes, que pueden variar ampliamente dentro del alcance de la invención, que está definida por las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un ensamblado para transferir fluidos entre un buque y una estructura de torre montada en dicho buque para una rotación alrededor de un eje de torreta sustancialmente vertical, en donde dicha estructura de torreta comprende un eslabón que tiene al menos una vía de fluido y en donde la vía de fluido está conectada con un extremo de una tubería de fluido de la cual el segundo extremo está conectado al buque, caracterizado porque el ensamblado comprende adicionalmente una torre de eslabón montada alrededor del eslabón y que engancha el resto de la estructura de torreta por medio de un soporte de torre de eslabón para una rotación relativa con respecto a dicho resto de la estructura de torreta alrededor del eje de torreta, en donde dicha torre de eslabón, por medio de un mecanismo de bloqueo de torsión, está bloqueada al buque para una rotación del mismo, y en donde la tubería de fluido comprende un primer segmento de tubería de fluido que se extiende libremente entre el buque y la torre de eslabón y un segundo segmento de tubería de fluido que se extiende entre la torre de eslabón y la vía de fluido del eslabón y en donde dichos primero y segundo segmentos de tubería de fluido están unidos en una interconexión en donde la tubería de fluido está sustancialmente fija a la torre de eslabón por medio de medios de fijación.

2.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el buque comprende una estructura de acceso de torreta posicionada adyacente a la estructura de torreta y que comprende un miembro de cubierta que se extiende sustancialmente de un lado a otro de la estructura de torreta y que se proporciona con una abertura para el pasaje libre del eslabón con la torre de eslabón circundante, en donde el primer segmento de tubería de fluido se extiende entre la torre de eslabón y dicho miembro de cubierta.

3.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la estructura de acceso de torreta se proporciona con al menos una guía de tubería para guiar la tubería de fluido.

4.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la tubería de fluido en la guía de tubería se extiende en forma de bucle.

5.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado además porque la guía de tubería permite un desplazamiento relativo de la tubería de fluido.

6.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado además porque la al menos una guía de tubería se proporciona sobre el miembro de cubierta.

7.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado además porque el mecanismo de bloqueo de torsión está soportado por la estructura de acceso de torreta.

8.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la torre de eslabón se proporciona con una extensión que se extiende en una dirección lejos del eje de torreta, en donde parte del primer segmento de tubería de fluido está soportada por dicha extensión y en donde otra parte de dicho primer segmento de tubería de fluido se extiende libremente entre dicha extensión y el buque.

9.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la extensión de la torre de eslabón se proporciona con al menos una guía de tubería para guiar la tubería de fluido.

10.- El ensamblado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la guía de tubería permite un desplazamiento relativo de la tubería de fluido.

11.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la torre de eslabón, a un nivel por arriba del soporte de torre de eslabón, se proporciona con al menos un soporte auxiliar que engancha el eslabón.

12.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el soporte de torre de eslabón conecta la torre de eslabón con el eslabón de manera tal que la torre de eslabón y el eslabón definen un miembro unitario que se puede levantar levantando la torre de eslabón.

13.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el soporte de torre de eslabón está ubicado por arriba o por debajo del nivel de una entrada de fluido del eslabón.

14.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado además porque el soporte de torre de eslabón está ubicado sustancialmente al nivel de una entrada de fluido del eslabón.

15.- El ensamblado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el soporte de torre de eslabón está posicionado sobre una parte de base de eslabón (posiblemente agrandada).