UNA INSTALACIÓN DE CONEXIÓN PARA UNA TUBERÍA SUBTERRÁNEA CONECTADA A UN TUBO ASCENDENTE
La presente invención se refiere a una instalación de conexión del fondo de la superficie para al menos una tubería submarina instalada a gran profundidad, siendo la instalación del tipo de torre híbrida. El campo técnico de la invención es el campo de la elaboración e instalación de columnas de producción vertical para la extracción de petróleo, gas u otro material soluble o fusionable o una suspensión de material mineral proveniente de un cabezal de pozo submarino para utilizarse en el desarrollo de campos de producción instalados en el mar, en mar abierto. Estas columnas se conocen como "tubos ascendentes". La aplicación principal e inmediata de la invención yace en el campo de producción petrolera. En general, un soporte flotante tiene medios de anclaje para mantenerse en posición a pesar de los efectos de las corrientes, vientos y marejadas. Generalmente, también comprende medios para almacenar y procesar petróleo y medios para transferirlo a buques petroleros de descarga, los cuales acuden a intervalos regulares para descargar producción. Tales soportes de flotación son referidos a continuación por el acrónimo "FPSO" que significa descarga de almacenamiento de la producción flotante. Debido a la multiplicidad de tuberías que existen en ese tipo de instalación, ha sido necesario implementar conexiones del fondo a la superficie del tipo de torre híbrida en las cuales las tuberías rígidas - 2 -substancialmente verticales referidas en la presente como "tubos ascendentes verticales" proporcionan conexiones entre las tuberías submarinas que descansan en el fondo del mar y conducen una torre hacia una profundidad que es cercana a la superficie y, desde esta profundidad, las tuberías flexibles proporcionan conexiones entre las partes superiores de las torres, es decir, las partes superiores de los tubos ascendentes verticales y el soporte flotante. La torre se proporciona entonces con medios de flotabilidad a fin de permanecer en una posición vertical y los tubos ascendentes se conectan en la base de la torre a tuberías submarinas a través de manguitos rígidos para absorber los movimientos verticales de la torre. En general, el ensamble es comúnmente referido como una "torre híbrida" ya que se involucran dos tecnologías, en primer lugar una porción vertical o torre adecuada en la cual el tubo ascendente está constituido por tuberías rígidas y en segundo lugar la porción superior del tubo ascendente que está constituida por tuberías en una configuración catenaria para proporcionar una conexión con el soporte flotante. La Patente Francesa No. FR 2 507 672 publicada el 17 de Diciembre de 1982 y titulada "Colonne montante pour les grandes profondeurs d'eau" [Un tubo ascendente para grandes profundidades] describe una de tales torres híbridas. La presente invención se refiere más particularmente al campo conocido de conexiones del tipo que comprende una torre híbrida vertical anclada en el fondo del mar y que comprende un flotador situado en la parte superior de un tubo ascendente vertical, el cual a su vez se conecta a través de una tubería y en particular una tubería flexible que toma una - 3 -configuración catenaria bajo el efecto de su propio peso al ir de la parte superior del tubo ascendente hacia un soporte flotante sobre la superficie. La ventaja de tal torre híbrida yace en la habilidad del soporte flotante para apartarse de su posición nominal mientras se inducen tensiones mínimas sobre la torre o sobre aquellas porciones de la tubería que toman una configuración catenaria suspendida, ya sea bajo el agua o sobre la superficie. La publicación de Patente WO 00/49267 a nombre del presente Solicitante expone una torre cuyo flotador se encuentra a la profundidad que es más de la mitad de la profundidad del agua y en la cual la conexión catenaria hacia el recipiente de la superficie se encuentra en la forma de tuberías rígidas de papel grueso. En esta base, la torre descrita en ese documento requiere de manguitos de conexión flexibles que permiten que los extremos inferiores de los tubos ascendentes verticales de dicha torre se conecten a las tuberías subterráneas que descansan en el fondo con objeto de absorber los movimientos que resultan de la expansión debido a la temperatura del fluido que está siendo transportado. Más particularmente, en la WO 00/49267, el sistema de anclaje comprende un tendón vertical constituido ya sea por un cable o por una barra metálica o incluso por una tubería sostenida bajo tensión en su extremo superior por un flotador. El extremo inferior del tendón se fija a una base que descansa en el fondo. Dicho tendón tiene medios de guia distribuidos a lo largo de toda su longitud y a través de los cuales pasan dichos tubos ascendentes verticales. Dicha base puede colocarse meramente en el fondo del mar y puede permanecer en su lugar bajo su - 4 -propio peso o puede anclarse por medio de pilotes o cualquier otro dispositivo adecuado para sostenerla en su lugar. En la WO 00/49267, el extremo inferior del tubo ascendente vertical es adecuado para conectarse al extremo de un manguito curvo que puede moverse entre una posición elevada y una posición de abajo con relación a dicha base, a partir de la cual se suspende dicho manguito y se asocia por medios de retorno que lo empujan hacia la posición elevada en ausencia de un tubo ascendente. Esta movilidad del manguito curvo sirve para absorber variaciones en la longitud del tubo ascendente debido a los efectos de temperatura y presión. En el cabezal del tubo ascendente vertical, un dispositivo de unión a tope asegurado al mismo se sostiene contra la guía de soporte instalada en el cabezal del flotador, manteniendo así en suspensión al tubo ascendente entero. Además, ya que se transporta petróleo crudo por distancias muy largas, por ejemplo, varios kilómetros, es deseable proporcionar un grado extremo de aislamiento tanto para reducir cualquier incremento en la viscosidad, lo cual conduciría a una reducción en el índice de producción por hora de un pozo, así como también, en segundo lugar, para evitar cualquier bloqueo del flujo por deposición de parafina o por la formación de hidratos una vez que la temperatura se cae hasta aproximadamente 30°C-40°C. Estos fenómenos son particularmente molestos en África del Oeste donde la temperatura del fondo del mar es de aproximadamente 4°C y donde el petróleo crudo es del tipo de parafina. Se conocen numerosos sistemas de aislamiento térmico que permiten que se logre el nivel requerido de desempeño mientras se soporta - 5 -al mismo tiempo la presión en el fondo del mar, la cual puede ser de aproximadamente 150 atmósferas a una profundidad de 1500 metros (m). Entre los diversos conceptos disponibles', puede hacerse mención del sistema de "tubo en tubo" que comprende una tubería que transporta el fluido caliente, la cual se instala en el interior de una tubería protectora externa, rellenándose meramente el espacio entre las dos tuberías con una substancia aislante que se confina opcionalmente al vacío, o el espacio puede meramente evacuarse. Se han desarrollado otras numerosas clases de material para proporcionar aislamiento a temperatura elevada, algunos de los cuales también son capaces de soportar presión elevada, rodeando meramente las tuberías calientes y confinándose generalmente dentro de una envoltura externa flexible o rígida, en equilibrio de presión por sí mismo y teniendo la función principal de asegurar que la forma geométrica del material permanezca substancialmente constante con el tiempo. Todos aquellos dispositivos para transportar un fluido caliente dentro de una tubería aislada presentan un fenómeno de expansión diferencial en cierto grado. La tubería interna generalmente se hace de acero y se encuentra a una temperatura que se desea mantener lo más elevada posible, por ejemplo, 60°C u 80°C, mientras que la envoltura externa, con frecuencia igualmente hecha de acero, se encuentra a la temperatura del agua del mar, es decir, aproximadamente 4°C. Las fuerzas generadas en los elementos que proporcionan interconexión entre la tubería interna y la envoltura externa son considerables y pueden alcanzar varias decenas o incluso varios cientos de toneladas (métricas) y el alargamiento total resultante es de aproximadamente 1 m hasta 2 m - 6 -para tuberías aisladas que son de 1000 m a 1200 m de longitud. El problema que posee la presente invención es ser capaz de instalar y elaborar tales conexiones desde el fondo hacia las conexiones superficiales para tuberías submarinas a grandes profundidades, por ejemplo, a profundidades de más de 1 000 m, siendo dichas conexiones del tipo que comprende una torre vertical en la cual el fluido que se está transportando debe mantenerse a una temperatura por encima de cierta temperatura mínima hasta que llegue a la superficie, al reducir los componentes que se sujetan a pérdidas de calor y evitando al mismo tiempo las desventajas que se crean por la expansión térmica absoluta o diferencial de los diversos componentes de dicha torre, a fin de ser capaces de soportar las tensiones extremas y el fenómeno de fatiga que se acumula con el paso de la vida útil de la instalación, la cual puede comúnmente exceder 20 años. Otro problema de la presente invención es proporcionar una instalación de conexión del fondo a la superficie del tipo de torre híbrida en el cual el sistema de anclaje es muy fuerte y de bajo costo, y para la cual el método de instalación de los diversos elementos componentes se simplifica enormemente e igualmente de bajo costo. Un objeto particular de la presente invención es proporcionar una instalación que puede pre-fabricarse por completo en tierra, en particular, en términos de interconexión de las tuberías rígidas que conforman dichas tuberías que descansan en el fondo del mar y que conforman dichos tubos ascendentes verticales. Más particularmente, otro objeto de la presente invención es - 7 -proporcionar una instalación que puede instalarse en el fondo del mar sin requerir de ningún conector automático y preferentemente sin requerir de ninguna articulación esférica flexible en la porción inferior de la torre. Los conectores automáticos son conectores en los cuales el cierre entre la porción macho y la porción hembra complementaria se diseña para tomar lugar de manera muy simple en el fondo del mar, mediante el uso de un robot bajo el control de un vehículo operado de manera remota ( OV) sin requerir de ninguna intervención manual directa. Tales conectores automáticos y articulaciones de esfera flexibles son muy costosos. Otro problema detrás de la invención es la proporción de una instalación que haga posible tomar acción en el interior de la tubería submarina que descansa en el fondo del mar, mediante el uso de un método de tipo "tubería bobinada" desde la superficie y desde el extremo superior del tubo ascendente vertical. Una solución a los problemas poseídos es, por lo tanto, una instalación de conexión del fondo a la superficie para una tubería submarina que descansa en el fondo del mar, en particular a gran profundidad, en la cual dicha tubería submarina que descansa en el fondo del mar se conecta a dicho tubo ascendente vertical por medio de al menos un elemento de tubería flexible sostenido por una base y que comprende más particularmente: 1 ) al menos un tubo ascendente vertical conectado en su extremo inferior hacia al menos una tubería submarina que descansa en el fondo del mar, y en su extremo superior hacia al menos un flotador; 2) preferentemente ai menos una tubería de conexión, más - 8 -preferentemente una tubería flexible, que proporciona la conexión entre un soporte flotante y el extremo superior de dicho tubo ascendente vertical; y
3) la conexión entre el extremo inferior de dicho tubo ascendente vertical y dicha tubería submarina que descansa en el fondo del mar se proporciona por medio de un sistema de anclaje que comprende una base que descansa en el fondo, caracterizándose la instalación porque: a) el extremo inferior del tubo ascendente vertical se conecta al extremo de la tubería que descansa en el fondo del mar por medio de al menos un primer elemento de tubería flexible que se curva para formar una curva; y b) dicha base comprende una plataforma que descansa en el fondo del mar y una superestructura asegurada a dicha plataforma y que mantiene en posición tanto a dicho extremo de la tubería submarina que descansa en el fondo del mar así como también dicho extremo de dicho tubo ascendente vertical conectado a dicho primer elemento de tubería flexible, mediante lo cual: • el extremo de dicho primer elemento de tubería flexible conectado al extremo inferior del tubo ascendente vertical se mantiene en una posición que es fija con relación a dicha base; y • los ejes (??', YY') de dichos extremos de dicha tubería submarina que descansa en el fondo del mar y de dicho tubo ascendente vertical, se mantienen preferentemente en un plano perpendicular común a dicha plataforma. El término "elemento de tubería flexible" se utiliza para - 9 -mencionar los siguientes elementos de tubería: • tuberías flexibles conocidas por personas expertas en la materia en el campo técnico de la invención como se menciona arriba y, específicamente, en el campo de tecnologías para la extracción de petróleo submarino en particular, utilizándose las tuberías flexibles para la elaboración de conexiones entre un soporte flotante y el extremo superior de una tubería rígida que constituye dicho tubo ascendente vertical. Tales tuberías flexibles se constituyen convencionalmente por un tubo interno de material polimérico flexible reforzado por refuerzo de alambre metálico trenzado que forma envolturas enrolladas en espiral. Tales tuberías flexibles son capaces de soportar presiones internas o externas considerables, que posiblemente alcanzan o exceden los 100 megapascales (MPa), mientras acomodan una cantidad muy grande de flexión dinámica o estática, es decir, presentan un radio de curvatura que es muy corto, posiblemente diez veces o incluso solamente cinco veces su diámetro. Ese tipo de manguera se fabrica y se vende por Coflexip-France. • Y más generalmente, cualquier tubería de rigidez que se compare poco con la rigidez de las tuberías de acero o las ti/berías de material compuesto rígido que constituyen dichos tubos ascendentes y, en particular, tuberías de baja rigidez del tipo descrito en la WO 97/25561 que comprende una pared metálica externa, tubular, rígida, que tiene ranuras o hendiduras que se extienden a lo largo de una trayectoria helicoidal en la superficie de dicha pared externa, conteniendo dicha pared externa una tubería interna de metal corrugado que proporciona estanqueidad mientras - 10 -es al mismo tiempo capaz, debido a su forma corrugada y a su escaso grosor de pared, de flexionarse en una manera similar a las tuberías hechas de material plástico polimérico. Las ranuras o hendiduras hechas én las tuberías de metal rígido que constituyen la pared tubular externa permiten que se de a dicha pared externa un grado similar de flexibilidad, aún cuando no sean tan flexibles como una manguera adecuada. Sin embargo, la elaboración es mucho más simple de llevar a cabo, por lo que el costo es solo una pequeña fracción del de una manguera equivalente. Una manguera que tiene una longitud de unos cuantos metros requiere de encajes terminales que son extremadamente costosos debido a que son difíciles de ensamblar, mientras que las tuberías de escasa rigidez expuestas en la Patente WO 97/25561 pueden elaborarse a partir de un segmento de tubo de acero similar al utilizado para las tuberías rígidas adyacentes, permitiendo así que se unan a las mismas meramente mediante soldadura. Dicho primer elemento de tubería de escasa rigidez o flexible se cueva así para formar una curva de frente hacia arriba y su curvatura se mantiene en un plano que es substancialmente vertical cuando dicha plataforma descansa substancialmente de manera horizontal en el fondo del mar. El término "curva" se utiliza en ia presente para mencionar dos secciones rectilíneas cortas de tubería que se encuentran a 90° entre sí y que se interconectan por una sección curva que, en descanso, forma un arco circular, que tiene preferentemente un radio de curvatura de menos de 10 m, y que yace más particularmente en el rango de 5 m hasta 10 m.
- 1 1 - Esto puede realizarse mediante el uso de una sección de 7.5 m a 15 m de longitud para constituir dicho primer elemento de tubería flexible. En la WO 00/49267, la torre que tiene una pluralidad de tubos ascendentes se tensa por un tendón central que sostiene una pluralidad de tubos ascendentes verticales en suspensión y la parte superior del tendón, tensada por un flotador, constituye un punto de referencia de posición vertical substancialmente fija, ignorando la variación debida al peso aparente total de los tubos ascendentes y su contenido. Por consiguiente, todo el movimiento se absorbe por los manguitos de conexión curva en el fondo, cuyas partes son costosas y difíciles de elaborar y de instalar. En la presente invención, el punto en una posición vertical substancialmente fija se encuentra en la parte inferior de la torre, en el extremo inferior del tubo ascendente donde se conecta con dicho primer elemento de tubería flexible, haciendo así posible la eliminación de los manguitos de conexión curva, y el movimiento diferencial entre los tubos ascendentes se absorbe por el(los) flotador(es) libre(s) para moverse verticalmente en la parte superior de cada tubo ascendente. Dicha tubería de conexión entre el soporte flotante y el extremo superior del tubo ascendente vertical puede ser: · una tubería de rigidez reducida o flexible si el flotador de cabezal se encuentra cerca de la superficie; o • una tubería rígida si el flotador de cabezal se encuentra a una gran profundidad. En una modalidad preferida de la invención, la instalación de la invención se caracteriza porque: - 12 - a) en su extremo inferior, dicho tubo ascendente vertical tiene una porción terminal de tubería rígida conectada a la porción superior de dicho tubo ascendente vertical a través de un segundo elemento de tubería flexible, permitiendo que dicha porción superior se mueva a través de un ángulo a con relación a dicha porción de terminal rígida de la tubería; y b) dicha base tiene una superestructura que sostiene dicha porción terminal rígida de tubería de dicho tubo ascendente vertical rígidamente en una posición fija con relación a la base, conectándose el extremo de dicha porción a dicho primer elemento de tubería flexible. El eje de dicha porción de tubería rígida es, por lo tanto, substancialmente vertical y, por consiguiente, se encuentra fijo cuando se mantiene en posición por dicha superestructura, siendo preferentemente perpendicular dicho eje a dicha plataforma. Esta modalidad preferida que incluye un segundo dicho elemento de tubería flexible, hace posible evitar el uso de cualquier articulación flexible de tipo esfera-y-receptáculo. No obstante, en otra modalidad, es posible utilizar tal articulación flexible en lugar de dicho segundo elemento de tubería flexible. Una articulación flexible permite una gran cantidad de variación en el ángulo a entre el eje de la torre y el eje de la porción vertical del tubo ascendente que se asegura a la base sin generar tensiones significativas en las porciones de tubería que se sitúan sobre cualquier lado de dicha articulación flexible. De manera convencional, la articulación flexible puede ser ya sea una bola generalmente esférica - 13 -asociada con juntas elásticas de sellado, o de otro modo puede ser una "esféra" laminada hecha de una pila de láminas de elastomero y de láminas intercaladas de metal unido al elastomero y capaz de absorber grandes cantidades de movimientos angulares mediante deformación de las láminas de elastomero, consérvando, no obstante la estanquéidad completa debido a la ausencia de cualquier junta elástica de deslizamiento. En una modalidad particular, dicha base tiene soportes de fijación adecuados para sostener el extremo de dicha tubería submarina que descansa en el fondo en una posición que se encuentra fija con relación a la base. En esta modalidad, dicho primer elemento de tubería flexible en la zona curva es de forma controlada que se encuentra bastante estabilizada, con bloqueo en el acoplamiento entre el tubo ascendente vertical y dicho primer elemento flexible que captura toda la tensión vertical creada por el flotante en el cabezal del tubo ascendente, cuya tensión puede ser tan alta como 100 toneladas. Por consiguiente, el primer elemento de tubería flexible ya no soporta ningún movimiento o fuerza ya sea que provenga de la tubería que reposa en el fondo o del tubo ascendente vertical. No obstante, en una modalidad preferida, dicha base incluye además elementos de guía para permitir que el extremo de dicha tubería submarina que reposa en el fondo se mueva en traslación de manera longitudinal a través de su propio eje XX'. Dicho medio de guía evita todo movimiento en la traslación en - 14 -cualquier otra dirección, es decir, en una dirección que tiene un componente vertical YY' y/o un componente lateral ZZ'. En esta segunda modalidad, la forma de la curva permanece bajo control aunque no se encuentre completamente estabilizado. Más particularmente, dichos elementos de guía incluyen deslizaderas o rodillos de deslizamiento contra lo cuales puede deslizarse dicho extremo de la tubería que descansa en el fondo, en una traslación longitudinal a lo largo del eje XX'de dicho extremo, evitando así la transferencia de fuerzas de empuje a la base, cuyas fuerzas se deben al efecto de fondo de la perforación (presión interna en la tubería) y a la expansión térmica de dicha tubería. En esta segunda modalidad en la cual el extremo de la tubería subterránea que descansa en el fondo puede moverse longitudinalmente a lo largo de su eje, se entenderá que este movimiento deforma la curva de dicho primer elemento de tubería flexible. No obstante, el movimiento del extremo de la tubería que reposa en el fondo ocurre solo excepcionalmente y entonces solamente bajo el efecto del empuje originado por dicha tubería que se expande debido a las variaciones en la temperatura y/o presión del fluido interno que está transportando. En general, este movimiento no excede 1 m a 2 m. En una modalidad particular, dicha base comprende una dicha superestructura asegurada a dicha plataforma, en la cual dicha superestructura forma una ménsula que permanece sobre dicha plataforma, asegurándose preferentemente dicha plataforma a dichos medios de guía que se constituyen preferentemente por rodillos - 15 -distribuidos en cualquier lado de la base de dicha ménsula donde permanece en dicha plataforma, y teniendo dicha ménsula un seguro que se constituye en particular por un collar de sujeción o instalación de tipo reborde que sirve para cerrar dicho extremo inferior de dicho tubo ascendente. Preferentemente, dichos medios de guía también incluyen dispositivos de anti-rotación para evitar que el extremo de la tubería gire alrededor de su eje longitudinal XX'. Los dispositivos de anti-rotación sirven así para asegurar cualquier fenómeno de giro que pudiera generarse por la tubería submarina durante los movimientos de expansión y contracción de la tubería submarina bajo el efecto de presión o temperatura sin transferirse a la estructura flexible de dicho primer elemento de tubería flexible en la forma de una curva. Por lo tanto, el dispositivo de anti-rotación evita que la porción flexible en forma curva se gire durante dichos movimientos de expansión y contracción de la tubería submarina. En una modalidad preferida, dicha base comprende una dicha superestructura asegurada a una dicha plataforma, en la cual dicha superestructura forma una ménsula que permanece sobre dicha plataforma, asegurándose preferentemente dicha plataforma a dichos medios de guía que se constituyen preferentemente por rodillos distribuidos sobre cualquier lado de la base de dicha ménsula donde permanece sobre dicha plataforma, y teniendo dicha ménsula un seguro en su porción que se sostiene encima de dicha plataforma, constituyéndose el seguro en particular por un collar de sujeción o instalación de tipo reborde - 16 -que sirve para cerrar dicho extremo inferior de dicho tubo ascendente. Dicha base preferentemente comprende una plataforma que coopera con elementos estabilizadores que comprenden pesos muertos colocados sobre dicha plataforma y/o anclajes de succión que pasan a través de dicha plataforma para accionarse en el suelo. La instalación de la presente invención es ventajosa ya que la torre híbrida puede pre-fabricarse casi completamente en tierra y después remolcarse a su sitio, y una vez que la base se ha estabilizado por pesos muertos o por anclajes de succión, la porción de tubo ascendente se coloca en una posición substancialmente vertical, meramente mediante llenado del flotador de cabezal con gas o incluso mediante izada desde la superficie, evitando así cualquier necesidad de utilizar conectores automáticos y articulaciones flexibles de esfera-a-receptáculo, los cuales son esenciales en la técnica anterior. Otra ventaja de la presente invención también yace en una reducción considerable en el costo total, lo cual resulta de omitir cualquier articulación flexible y cualquier conector automático entre las diversas porciones de la tubería, y de omitir también los manguitos curvos utilizados en la técnica anterior para conectar juntos el tubo ascendente vertical y la tubería que descansa en el fondo del mar, cuyos artículos pueden ascender a más del 25% del costo total de una instalación de la técnica anterior. En la técnica anterior, tal manguito curvo es complejo de elaborar ya que después de que el extremo de la tubería que descansa en el fondo del mar se ha colocado en el fondo del mar y después de que la base se ha instalado, cada uno de los cuales se localiza en una zona - 17 -objetivo que constituye un círculo respectivo con un diámetro de aproximadamente 5 m hasta 10 m, dando considerables dudas respecto a sus posiciones relativas, es necesario medir sus posiciones y orientaciones relativas mediante el uso de un ROV, después de lo cual el manguito se elabora en tierra o a bordo del recipiente de la instalación y después se coloca en su lugar mediante el uso de un ROV. Además, tal manguito requiere de medios de conexión, generalmente dos conectores automáticos, uno en cada extremo del manguito, para interconectar el tubo ascendente vertical y la tubería que descansa en el fondo del mar. Finalmente, debe especificarse que el aislamiento térmico eficaz de tal manguito curvo, ajustado con conectores automático como se utiliza en la técnica anterior, es extremadamente difícil de proporcionar y, por lo tanto, muy costoso, incrementando así considerablemente el costo y complejidad de la instalación cuando se utilizan tuberías para las cuales es deseable obtener una instalación extremadamente buena. La instalación de la invención hace posible la eliminación de todos aquellos elementos de la técnica anterior, es decir, los manguitos de conexión, los conectores automáticos y las articulaciones flexibles de esfera-a-receptáculo, y a fin de proporcionar una torre de tubo ascendente que integra las tecnologías de aislamiento de mayor desempeño a mejor costo. Finalmente, en la WO 00/49267, el hecho de que el extremo de la tubería que reposa en el fondo se localice en una zona objetivo que se separa de la base de la torre hace necesaria la instalación de manguitos pre-fabricados hechos de una sucesión de porciones rectilíneas y de - 18 -curvas a través de diversos ángulos con objeto de conectar el extremo de la tubería que descansa en el fondo a la base de la torre. Tales manguitos son costosos y difíciles de instalar y dan origen a puntos fríos que dañan el buen aislamiento térmico. La instalación de la invención hace así posible la eliminación de todas aquellas desventajas de la técnica anterior y la proporción, a menor costo, de una torre de tubo ascendente que integra tecnologías de aislamiento que tienen el más elevado desempeño. En una modalidad, la instalación de la invención comprende: · al menos dos de dichos tubos ascendentes verticales que son substancialmente paralelos y cercanos entre sí, conectándose cada uno en su extremo superior a al menos un flotador respectivo; • al menos dos de dichas tuberías que descansan en el fondo del mar; · dicha base que sostiene los extremos inferiores de dichos tubos ascendentes verticales en posiciones fijas con relación a dicha base; y • dicha instalación que tiene al menos dos de dichos elementos de tubería flexible conectando los extremos de las tuberías submarinas que descansan en el fondo del mar a dichos extremos inferiores de dichos tubos ascendentes verticales. Más particularmente, dichas dos tuberías submarinas que descansan en el fondo del mar se ensamblan como un bulto dentro de una cubierta protectora flexible común, permitiendo así que un material aislante, preferentemente parafina o un compuesto de gel por confinarse - 19 -alrededor de dichas tuberías. Aún más particularmente, en la instalación de la invención: • al menos dos de dichas tuberías submarinas que descansan en el fondo del mar se ensamblan juntas como un bulto en una cubierta protectora flexible común que permite que un material aislante, preferentemente parafina o un compuesto de gel, se confine alrededor de dichas tuberías; y • al menos dos de dichos tubos ascendentes verticales se ensamblan juntos para constituir un bulto dentro de una cubierta protectora, flexible, común, que permite que un material aislante, preferentemente una parafina o un compuesto de gel, se confine alrededor de dichos tubos ascendentes; • la conexión de cada tubería individual en el bulto entre una tubería del bulto que reposa en el fondo y la tubería correspondiente en el bulto vertical que se constituye por al menos uno primero de dichos elementos de tubería flexible, preferentemente preinstalado en tierra durante la elaboración continua de dichas tuberías rígidas individuales. En otra modalidad, dichos tubos ascendentes verticales no se ensamblan en un bulto, y con objeto de facilitar los movimientos diferenciales entre los tubos ascendentes, tubos ascendentes verticales, primero y segundo, que no se ensamblan en un bulto se mantienen substancialmente paralelos por medio dé un sistema de conexión por deslizamiento que permite que los tubos ascendentes, primero y segundo, se muevan axialmente con relación entre sí, comprendiendo dicho sistema de conexión un collar tubular fijado alrededor de dicho primer tubo - 20 -ascendente, conectándose rígidamente dicho collar a un anillo tubular que se desliza libremente a lo largo de dicho segundo tubo ascendente. El sistema de conexión por deslizamiento preferentemente comprende dos sistemas, uno en cada tubo ascendente, comprendiendo cada sistema una pluralidad de dichos collares distribuida a lo largo del tubo ascendente correspondiente en alternación con los anillos del otro sistema. El sistema de conexión por deslizamiento permite que los tubos ascendentes se muevan verticalmente pero no transversalmente, es decir, permanezcan substancialmente a la misma distancia en un plano perpendicular a sus ejes. En una modalidad particular, la porción superior de dicho tubo ascendente vertical por encima de dicho segundo elemento de tubería flexible comprende un sistema de tuberías aisladas constituidas por un conjunto de dos tuberías coaxiales que comprenden una tubería interna y una tubería externa, un fluido o material aislante, preferentemente un material de cambio de fase del tipo de parafina o un compuesto de gel, que se coloca entre dichas dos tuberías o donde sea que se mantenga un vacío elevado entre ellas. Ya que las uniones entre los diversos componentes que constituyen el flotador, las tuberías flexibles, y el tubo ascendente vertical, se sitúan no muy lejos de la superficie, se sujetan a los efectos combinados de la marejada y la corriente. Más particularmente, ya que la superficie de soporte se sujeta no solamente a la marejada y a la corriente, sino también a los efectos del viento, los movimientos del ensamble dan origen a fuerzas considerables en los diversos componentes - 21 -mecánicos que constituyen el punto singular que es la unión entre el tubo ascendente y la tubería flexible. El flotador ejerce una tracción vertical ascendente que puede yacer en el rango de varias decenas de toneladas hasta varios cientos de toneladas, y puede exceder de 1000 toneladas, dependiendo de la profundidad del agua que puede ser de tanto como 1500 m, o incluso 3000 m, y dependiendo del diámetro interior de la tubería, el cual puede yacer en el rango de 6 pulgadas (") hasta 14", o incluso 16". Por lo tanto, las fuerzas por transmitirse son considerables y los movimientos del ensamble son cíclicos a la velocidad de la marejada entre otras cosas, es decir, con un periodo en mal clima que típicamente yace en el rango de 8 segundos (s) hasta 20 s. Los ciclos de fatiga que se acumulan durante la vida útil de un campo petrolero pueden alcanzar así valores que exceden varias decenas de millones de ciclos. A eso se debe que una instalación de la presente invención comprenda ventajosamente al menos un flotador, y preferentemente un grupo que comprende una pluralidad de flotadores instalados en la parte superior de los al menos dichos dos tubos ascendentes verticales, e instalados de tal manera que dichos flotadores se mantengan juntos por medio de una estructura que los soporta mientras permite el movimiento vertical relativo entre dichos grupos de flotadores, y en particular, los movimientos debidos a expansión diferencial. Dichos flotadores se encuentran así libres de moverse verticalmente pero se separan lo suficiente a fin de que, durante la deformación de sus estructuras de soporte, se evite cualquier contacto físico entre los grupos de flotadores. Otro problema de la presente invención es el facilitar la toma - 22 -de acción en el interior de dicho tubo ascendente desde la superficie, particularmente con objeto de inspeccionar o limpiar dicho tubo ascendente vertical mediante la inclusión de un tubo rígido que se extienden desde el extremo superior del flotador y que pasa a través de dicho dispositivo de conexión entre el flotador y el tubo ascendente vertical. Estas conexiones del fondo a la superficie transportan un fluido de múltiples fases, es decir, un fluido hecho de petróleo crudo, agua y gas. Sin embargo, a medida que el fluido se eleva, la presión local disminuye y las burbujas de gas incrementan por consiguiente el volumen, dando origen a fenómenos de inestabilidad en la corriente de fluido, lo cual puede conducir a choques de magnitud considerable. Durante las pausas en la producción, el gas se recolecta en la porción superior y la mezcla de petróleo-agua se atrapa en las porciones inferiores, es decir, en la porción inferior de la zona catenaria flexible, y también en la porción inferior de la sección substancialmente vertical del tubo ascendente. Cuando la temperatura de la mezcla de múltiples fases hecha de petróleo crudo, agua y gas, cae por debajo de un valor que yace en el rango de 30°C hasta 40°C, la mezcla tiende a dar origen a dos tipos de obstrucción que pueden bloquear la producción. Un primer tipo de obturación se debe a la formación de hidratos a partir de la fase de gas en presencia de agua, y otro tipo de obturación se debe al congelamiento de la parafina que se contiene en proporciones variantes en el petróleo crudo de ciertos campos petrolíferos, particularmente aquellos en África del Oeste.
- 23 - Un método para tomar acción en el interior de la tubería de trabajo, conocido como el método de "tubería bobinada", consiste en el empuje de un tubo rígido de diámetro pequeño, que generalmente yace en un rango de 20 milímetros (mm) hasta 50 mm, a lo largo de la tubería. Dicho tubo rígido se almacena meramente enrollado en un tambor y no gira al desenrollarse del tambor. Dicho tubo puede comprender varios miles de metros en una sola longitud. El extremo del tubo situado en el núcleo del tambor de almacenamiento se conecta a través de una unión giratoria a una unidad de bombeo capaz de inyectar líquido a presión elevada y a temperatura elevada. Por lo tanto, al empujar el tubo a lo largo de la tubería, mientras se mantienen el bombeo y la contrapresión, dicha tubería puede limpiarse por inyección de una substancia caliente capaz de disolver los obturadores. Ese método de tomar acción se utiliza comúnmente cuando se actúa sobre pozos verticales o en tuberías que se han obstruido por la formación de parafina o hidratos, cuyo fenómeno es común y debe evitarse en todas las instalaciones que producen petróleo crudo. El método de "tubería bobinada" también es referido en la presente como el método de entubado continúo. La instalación de la invención comprenden un dispositivo de conexión entre dicho flotador y el extremo superior de dicho tubo ascendente, comprendiendo el dispositivo: • un tercer elemento de tubería flexible cuyos extremos se conectan en una manera no articulada respectivamente a la sub-superficie de dicho flotador y al extremo superior de dicho tubo ascendente vertical; y · la conexión de dicha tercer tubería flexible al extremo - 24 -superior de dicho tubo ascendente que toma lugar a través de un dispositivo en forma de cuello de cisne, cuyo dispositivo en forma de cuello de cisne también proporciona la conexión entre dicho tubo ascendente y una dicha tubería de conexión conectada al soporte flotante, preferentemente una dicha tubería de conexión flexible; • dicha tercer tubería flexible se extiende preferentemente a través de dicho flotante mediante una tubería tubular rígida que pasa directo a través del flotante a fin de hacer posible el tomar acción en el interior de dicho tubo ascendente vertical desde la porción superior del flotante a través de dicha tubería rígida tubular, después a través de dicho dispositivo de conexión constituido por dicha tercer tubería flexible y después a través de dicho dispositivo en forma de cuello de cisne a fin de acceder al interior de dicho tubo ascendente y limpiarlo mediante la inyección de líquido y/o mediante rascado de la pared interior de dicho tubo ascendente, y descansando después dicha tubería submarina sobre el fondo del mar. El dispositivo en forma de cuello de cisne tiene una porción recta superior que proporciona la unión entre dicho tubo ascendente vertical y dicha tercer tubería flexible conectada a dicho flotador. En esta porción recta del dispositivo en forma de cuello de cisne, una ramificación curva de forma arqueada sirve para proporcionar la unión entre el extremo de dicho tubo ascendente vertical y el extremo de dicha tubería flexible que se conecta a su vez a dicho soporte de flotación. Los extremos de dicha curva son substancialmente tangenciales a la curva catenaria constituida por dicha tubería flexible que proporciona la conexión con el - 25 -soporte flotante, y son substancialmente tangenciales a dicha porción recta del dispositivo en forma de cuello dé cisne. La ventaja principal de la instalación de la invención es que todos los elementos se pre-fabrican en tierra antes de instalarse. Por lo tanto, pueden ensamblarse juntos en un recorrido simulado con objeto de verificar que todos los elementos cooperen adecuadamente, incluyendo los medios de cierre. Por 10 tanto, el ensamble de la instalación se simplifica considerablemente y el tiempo de operación en los barcos de instalación se reduce. En la técnica anterior, las tuberías submarinas se ponían en su lugar, y después de que se habían instalado los tubos ascendentes, necesitaban hacerse los manguitos de conexión curvos después de tomar medidas muy exactas mediante el uso de ROVs. Tales manguitos, ya sea pre-fabricados en tierra o en el sitio, pueden tener dimensiones de varias decenas de metros y necesitan instalarse mediante el uso del mismo ROV, requiriendo así una cantidad de tiempo considerable y representando, por lo tanto, un costo muy elevado debido a la sofísticación de embarcaciones de instalación especialistas. Los ahorros logrados por el dispositivo y el método de la invención suman varios días de tiempo de embarcación de instalación y también se eliminan los conectores automáticos que son esenciales en cada extremo de un manguito pre-fabricado, representando así un considerable ahorro en costos. Los objetos de la presente invención se logran también por un método para instalar una instalación, comprendiendo dicho métodos las etapas en las cuales: 1 ) Los siguientes se pre-ensamblan en sucesión de extremo - 26 -a extremo: dicha tubería que descansa en el fondo del mar; dicho primer elemento de tubería flexible; dicha tubería rígida para constituir dicho tubo ascendente vertical; y, donde sea adecuado, preferentemente dicho segundo elemento de tubería flexible; 2} una dicha base se coloca en lugar cooperativo con el ensamble obtenido en la etapa (1 ), mediante lo cual: • dicha tubería que descansa en el fondo del mar y dicha tubería rígida que constituye dicho tubo ascendente vertical se fijan a dicha plataforma, preferentemente cerca de los extremos de dichas tuberías que se conectan a dichos elementos de tubería flexible; y • el extremo de dicho primer elemento de tubería flexible conectado al extremo inferior de dicho tubo ascendente vertical no se sostiene por dicha superestructura de la base; 3) el ensamble obtenido después de la etapa 2 se remolca hacia el sitio deseado; 4) dicha base se coloca en el fondo del mar y se estabiliza, preferentemente con dichos elementos estabilizadores; 5) dicha base se separa de dicho tubo ascendente; y 6) dicho extremo inferior de dicho tubo ascendente se conecta con dicha superestructura de la base a fin de mantenerse en dicha posición vertical fija con relación a la base. Otras características y ventajas de la presente invención aparecen con mayor detalle a la luz de las siguientes modalidades descritas con relación a las Figuras 1 a 1 1 . La Figura 1 es una vista en sección a través de la porción - 27 -superior de una torre híbrida conectada a un soporte flotante del tipo FPSO, mostrándose un recipiente de servicio que lleva a cabo una operación de mantenimiento verticalmente por encima de dicha torre. La Figura 2 es una vista lateral de la misma torre de la presente invención, mostrada en su configuración final, después de que su base se ha estabilizado, el tubo ascendente vertical se ha tensado, y la porción intermedia se ha asegurado. La Figura 3 es una vista en planta correspondiente a la Figura
2. La Figura 4 es una vista lateral de una torre de la presente invención, en la cual la tubería horizontal que descansa en el fondo del mar se encuentra libre para moverse paralela a su eje con relación a la base que se fija en el fondo. La Figura 5 es una vista lateral de una torre híbrida de un solo tubo, mostrada cerca del fondo del mar mientras se remolca a su sitio de instalación. La Figura 6A es una vista en sección que muestra la sección de una tubería interna y una tubería externa de un tubo ascendente vertical aislado por una configuración de tipo "tubería-en-tubería". La Figura 6B es una vista en sección a través de un bulto de dos tuberías submarinas que reposan en el fondo del mar. , La Figura 7 es una vista lateral de dos tubos ascendentes verticales interconectados por medios de conexión y guía de deslizamiento. La Figura 8 es una vista lateral de los extremos superiores de - 28 -los tubos ascendentes verticales con dispositivos de tipo cuello de cisne respectivos, que sirven para conectarlos primero al soporte flotante a través de tuberías respectivas, y en segundo lugar a los flotadores. Las Figuras 9 y 10 son respectivamente una vista en planta y una vista lateral de flotadores situados directamente en línea con dos tubos ascendentes verticales. La Figura 1 1 muestra medios para guiar el extremo de la tubería submarina sobre la base, incluyendo dichos medios de guía dispositivos de anti-rotación. La Figura 1 muestra una instalación de conexión del fondo a la superficie para una tubería submarina 1 que reposa en el fondo del mar, en particular a gran profundidad: a) al menos un tubo ascendente vertical 5 que tiene su extremo inferior conectado a al menos una tubería submarina 1 1 que . descansa en el fondo del mar (no mostrado) y en su extremo superior a al menos un flotador 6; y b) al menos una tubería de conexión 3, preferentemente una tubería flexible, que proporciona la conexión entre un soporte flotante 1 y el extremo superior de dicho tubo ascendente vertical 5. La Figura 2 muestra una instalación de la invención con una torre en la posición vertical con relación a una base que descansa en el fondo. La base comprende una plataforma 15! constituida por un soporte plano colocado en el fondo del mar, de una longitud que puede yacer en el rango de 30 m hasta 50 m, por ejemplo, y de una amplitud en el rango de 5 m a 10 m. La base transporta una superestructura 152 en forma de - 29 -ménsula que permanece de pie sobre la plataforma 1 5i y de un peso que puede exceder 1 0 m , por ejemplo . Dicha ménsula 1 52 aseg urada a dicha plataforma , se constituye por una estructura colocada en el extremo de la tubería submarina 1 1 que reposa en el fondo del mar. La tubería submarina 1 1 que descansa en el fondo del mar se asegura a la plataforma 15i mediante un collar sujetador convencional o soportes de fijación de tipo reborde 16i que le mantienen en posición fija con relación a la base. Estos soportes de fijación 1 6i colocados sobre dicha plataforma se separan entre sí mediante varios metros a fin de originar que el extremo de dicha tubería se fije a dicha plataforma. El extremo inferior del tubo ascendente vertical 5 comprende una porción de tubería rígida 1 3, por ejemplo, del tipo utilizado para la porción principal del tubo ascendente vertical que se hace de acero. El extremo inferior 5i del tubo ascendente vertical 5 y constituido por una porción 1 3 de tubería rígida como en la modalidad de la Figura 2 , se mantiene en posición fija en la parte superior de la ménsula 1 52. Esta porción terminal de la tubería rígida 13 se asegura a la parte superior de la ménsu la 1 52 por medio de un collar sujetador convencional 1 53 como se muestra en la Figura 3, asegurándose dicho collar sujetador por medio de pernos (no mostrados) que se colocan en el sitio y se aseguran por el ROV de la instalación , es decir, un robot submarino automático que se controla desde la superficie. El collar sujetador se dimensiona a fin de capturar todas las fuerzas verticales del tubo ascendente, las cuales pueden ser de más de - 30 -
1 00 toneladas. El extremo inferior de la porción terminal, vertical, rígida, de la tubería 1 3, asegurado al extremo superior de la ménsu la 152 y el extremo de la tubería submarina 1 1 que reposa en el fondo del mar y que pasa a través de la parte inferior de la ménsu la, se extienden substancialmente en ángulos rectos entre sí y se interconectan por un primer elemento de tubería flexible 12. Dicho primer elemento flexible se suspende así de la parte superior de la ménsula o la porción sobresaliente de la ménsula y presenta una cu rva substancialmente en ángulo recto . Este primer elemento de tubería flexible 12 se constituye por una longitud de un elemento de tubería flexible unitario del mismo tipo utilizado para la conexión de tubería flexible 3 entre el soporte flotante y el cabezal 4 del tubo ascendente , o preferentemente del tipo descrito en la WO 97/25561 . En la Figura 2, la base se estabiliza mediante anclajes d succión 17 que se adaptan bien a la captura de fuerzas de empuje ejercidas sobre la estructura base, como se genera por variaciones en la presión y la temperatura del fluido dentro de la tubería submarina 1 1 que descansa en el fondo del mar. Dichos anclajes de succión 1 7 se dirigen a través de orificios 163 en dicha plataforma 15^ Se constituyen por porciones de tubería colocadas de manera perpendicular a la base que pasa a través de dichos orificios I 63. Estas porciones de tubería tienen extremos inferiores abiertos mientras que sus extremos superiores 20i se cierran de manera hermética a fin de que cada tubería forme una campana de gran diámetro de forma generalmente alargada. Tales anclajes 1 7 - 31 -pueden tener un diámetro de varios metros y una altura de 20 m a 30 m o incluso más. Cada uno puede pesar 15 toneladas hasta 50 toneladas o incluso más. Un segundo elemento de tubería flexible 14 proporciona la conexión entre la parte superior o porción "principal" 52 del tubo ascendente vertical y el extremo superior de dicha porción terminal de tubería rígida 1 3 sostenida de manera segura a la parte superior de la ménsula 152. Este segundo elemento de tubería flexible 14 permite que la porción superior 52 del tubo ascendente se mueva de manera angular con relación al eje YY' de la porción terminal de tubería rígida 3 que constituye la porción inferior 5^ del tubo ascendente y de posición fija con relación a la ménsula. Los dos elementos de tubería flexibles 12 y 14 llevan a cabo diferentes funciones. El primer elemento de tubería flexible 12 debe ser muy flexible ya que debe ser capaz de flexionarse a partir de una configuración en línea recta según se utiliza durante el remolque, como se explica abajo, para tomar substancialmente una curva en ángulo recto mientras la instalación se pone en servicio. Esta configuración curva se vuelve final cuando los seguros 153 en la parte superior de la ménsula se accionan para fijar el extremo inferior del tubo ascendente. Después, la forma curva del primer elemento de tubería flexible permanece substancialmente constante a través de toda la vida útil de la instalación. En contraste, aunque el segundo elemento de tubería flexible se encuentra probablemente en una configuración de línea recta durante el giro, una vez que el tubo ascendente vertical se ha colocado en posición, permite que la - 32 -porción terminal de la tubería rígida 13 se mueva con relación al eje YY' durante solamente un cono limitado del ángulo . El ángulo a es pequeño y, en particular, yace en el rango de 5o a 10°. Sin embargo, estos movimientos angulares necesitan permitirse continuamente a través de toda la vida útil en funcionamiento de la instalación, de tal manera que este segundo elemento de tubería flexible debe dimensionarse a fin de soportar la fatiga a través de toda la vida útil de la instalación, la cual puede ser de hasta 20 años. Por lo tanto, el primer elemento de tubería flexible 12 presenta una flexibilidad muy grande a fin de ser capaz de fijarse a través de 90° sin dañarse, pero subsecuentemente se flexiona difícilmente del todo a través de la vida útil de la instalación, mientras que el segundo elemento flexible 14 necesita deformarse a través de solamente unos cuantos grados, pero debe ser capaz de hacerlo a través de toda la vida útil de la instalación en respuesta a los movimientos debido a marejadas y corrientes que actúan sobre la torre híbrida como un todo y también sobre el soporte flotante que representa varios millones de ciclos. La Figura 4 muestra una versión preferida de una instalación de torre híbrida de la invención, en la cual la tubería submarina que reposa en el fondo se encuentra libre para moverse en traslación paralela a su propio eje XX' a través de guías de rodillo 19 aseguradas a la base. Tal guía de la tubería submarina que reposa en el fondo permite que se mueva longitudinalmente a lo largo de su eje a fin de que dicha tubería 11 ejerza prácticamente una fuerza nula sobre la estructura base ya que ninguna expansión de dicha tubería submarina 11 debido a las variaciones en la temperatura y la presión del fluido en su interior se absorbe por la - 33 -deformación de la curva constituida por dicho primer elemento de tubería flexible. Para acomodar tales movimientos en la traslación de la tubería submarina 1 1 , la cual puede tener una amplitud en el rango de 1 m a 2 m, el radio de curvatura de dicho primer elemento de tubería flexible es mayor en la modalidad de la Figura 4 que en la modalidad de la Figura 2, como se muestra en los dibujos. En particular, en la modalidad de la figura 2, la longitud del primer elemento de tubería flexible yace en el rango de 7.5 m hasta 15 m, mientras que en la Figura 4, puede yacer en el rango de 12.5 m hasta 20 m. El primer elemento de tubería flexible 12 se sujeta a movimiento solamente en el caso de una variación significativa en la temperatura de operación y presión en el interior de las tuberías, y tal variación permanece excepcional. Dada la mayor longitud del primer elemento de tubería flexible 12 en la segunda modalidad de la Figura 4, la base presenta una superestructura que se dimensiona de acuerdo con lo anterior. Para las plataformas de grandes dimensiones, la estabilidad se incrementa ventajosamente mediante la colocación de bloques de peso muerto 18 sobre la plataforma. Los rodillos guía 19 colocados más allá del extremo de la tubería submarina 1 1 que descansa en el fondo del mar presentan ejes que son preferentemente paralelos a dicha plataforma y que se soportan por la misma, colocándose sobre cualquier lado de la base de la ménsula. La Figura 1 1 muestra medios de guía 19 para la tubería submarina 1 1 que descansa en el fondo, en la forma de deslizaderas que permiten el desplazamiento longitudinal en la dirección XX' solamente, correspondiente al eje de dicha tubería, siendo imposible el - 34 -desplazamiento en la dirección vertical YY' ya que son desplazamientos laterales en una dirección ZZ\ Naturalmente, también es posible reemplazar las deslizaderas con cualquier otro dispositivo para reducir la fricción. Las deslizaderas 19 se montan alrededor de la tubería 1 1 por medio de una estructura de ensamble 193 que rodea dicha tubería. Los dispositivos de anti-rotación comprenden: • en primer lugar, una barra 19i asegurada al extremo de la tubería 1 1 y que se extiende verticalmente hacia abajo desde su cara inferior; y • en segundo lugar, deslizaderas o rodillos de deslizamiento 192 asegurados a dicha 15 y en contacto deslizante con dicha barra 19i sobre cualquier lado de dicha barra 19i. Por lo tanto, duranté el desplazamiento en traslación longitudinal sobre las deslizaderas guía o rodillos 19, cualquier giro del extremo de la tubería alrededor de su propio eje longitudinal XX' se evita mediante el dispositivo de anti-rotación 19 ; 192- Los dispositivos de antirotación 19i , 192, aseguran así que el fenómeno de giro aplicable a dicha tubería alrededor de su propio eje y del tipo que aparece durante los movimientos de expansión o contracción de la tubería bajo el efecto de la presión o la temperatura no se transfiera a dicho primer elemento de tubería flexible que toma una forma curva. En el método para instalar una instalación de la invención, se llevan a cabo las siguientes etapas en sucesión: 1 . Los diversos elementos que conforman la torre de tubo - 35 -ascendente híbrida se pre-fabrican en tierra y los siguientes se ensamblan extremo a extremo en sucesión: • la tubería submarina 1 1 que está por descansar en el fondo del mar; « el primer elemento de tubería flexible 12; • la porción terminal de la tubería rígida 13 que está por constituir el extremo inferior del tubo ascendente vertical 5; • el segundo elemento de tubería flexible 14; y • la porción principal 52 del tubo ascendente vertical 5. 2. La base se coloca en su lugar como se muestra en la
Figura 5, la cual muestra una torre híbrida mientras se remolca al sitio donde se instalará. La base se asegura al extremo de la tubería submarina 1 1 que está por reposar en el fondo del mar a través de los soportes de fijación rígidos 16! del tipo de collar sujetador convencional, asegurando dicha tubería a dicha plataforma 1 5t sobre la cual descansa. Estos soportes de fijación se aseguran de manera definitiva cuando se instala una modalidad como se muestra en la Figura 2 o en una manera temporal cuando se instala una modalidad como se muestra en la Figura 4. Dicha porción terminal del tubo ascendente según se constituye por la tubería rígida intermedia 13 y la porción superior o porción principal 52 del tubo ascendente que está por constituir el tubo ascendente vertical 5, también se aseguran ambos a la plataforma 15i por medio de soportes de fijación temporal 162 del tipo de reborde o collar sujetador, convencionales. El extremo superior del tubo ascendente vertical futuro 5 se encaja durante la pre-fabricación en tierra con un dispositivo en forma - 36 -de cuello de cisne 4, con una tubería de conexión 7 y con un flotador adecuadamente lastrado 6. El cable de remolque (no mostrado) se conecta, por ejemplo, al extremo del flotador de cabezal 6. La porción de tubería flexible 3 que proporciona la conexión entre el dispositivo en forma de cuello de cisne 4 y el soporte flotante 1 , como se muestra en la Figura 1 , se dobla ventajosamente a lo largo de la tubería rígida que está por constituir el tubo ascendente vertical 5 y se sostiene de manera segura por medio de bridas de sujeción. 3. El ensamble según se conforma en la etapa 2 se atrae hacia el mar a medida que la elaboración de la instalación progresa. 4. Al final de la elaboración, el conjunto de elementos que conforman la torre híbrida, tal como se construye de esta manera para constituir una tubería continua, se remolca hacia el sitio de instalación. 5. Al final del remolque, la estructura base se coloca en el fondo del mar en la zona objetivo cerca del soporte flotante futuro 1 . Para hacerlo, se sumergen los flotadores (no mostrados) que se utilizaron para sostener la instalación a una cierta altura por encima del fondo del mar durante el remolque. 6. Dicha base se estabiliza por medio de anclaje(s) de succión 17 dirigido(s) a través del(de los) orificío(s) I 63 de la plataforma, o al disminuir por pesos muertos 18 sobre la plataforma. El anclaje de succión 17 se disminuye mediante el uso de un anillo de izada 202 hasta que penetra en el fondo del mar. Un ROV (no mostrado) hace entonces una conexión con un orificio 203 en el extremo superior 20 y coloca el interior de la campana bajo succión por medio de una bomba. La fuerza - 37 -resultante es considerable e impulsa el anclaje de succión hacía el fondo del mar hasta que una colindancia a tope 204 en su extremo superior se sostiene contra la plataforma, estabilizándola así. 7. Los soportes de fijación temporales 162 que actúan sobre dichas porciones de tubería rígidas 13 y 5 se liberan a medida que los soportes de fijación temporal actúan sobre la tubería submarina 1 1 que reposa en el fondo del mar, si se sostiene por soportes temporales. 8. La porción de la tubería que constituye el futuro tubo ascendente vertical 5 se coloca bajo tensión meramente mediante vaciado el flotador de cabezal 6, por ejemplo, al forzar aire comprimido al interior, o alternativamente al izarse desde la embarcación de instalación 10 sobre la superficie que actúa sobre el extremo superior del flotador de cabezal 6. Bajo tales circunstancias, el flotador se vacía mediante el uso de aire después de que se ha izado, una vez que el tubo ascendente vertical 5 se encuentra ya en una posición substancialmente vertical. 9. La porción intermedia de la tubería rígida 13 en el extremo inferior se asegura por medio de un seguro 153 constituido por un collar sujetador o reborde convencionales que la aseguran a la plataforma 5i de la estructura base. La liberación del soporte de fijación temporal 162 y el seguro a la parte superior de la ménsula 152 son las únicas operaciones que necesitan realizarse en el fondo del mar. Sin embargo, estas operaciones pueden llevarse a cabo de manera rápida y fácil por medio de un ROV. 10. Las bridas de sujeción que sostienen dicha tubería flexible 3 (no mostradas en la Figura 4) se liberan y el extremo de dicha - 38 -tubería flexible 3 se atrae entonces meramente desde y hacia el soporte flotante 1 antes de conectarse como se muestra en detalle en la Figura 1. Cuando la tubería de conexión flexible 3 se coloca en su lugar y se conecta al dispositivo en forma de cuello de cisne 4, el acoplamiento se lleva a cabo por medio de un conector automático de tipo macho-hembra operado por un ROV, o donde sea por medio de un reborde convencional instalado por buzos, si la profundidad del agua lo hace posible. En su porción superior por encima de dicho segundo elemento de tubería flexible 14, dicho tubo ascendente vertical 5 comprende un sistema de tuberías como se muestra en la Figura 6A, comprendiendo un sistema de aislamiento término de tubería-en-tubería conformado de dos tuberías coaxiales que comprenden una tubería interna 52 y una tubería externa 53, con un fluido o material aislante 54) por ejemplo, constituido por parafina o por un gel que se localiza preferentemente entre dichas dos tuberías 52 y 53. En una versión preferida, el espacio entre dichas dos tuberías se ocupa por un alto vacío. En la Figura 6B, dichas dos tuberías submarinas 1 1 ! y 1 12 que reposan en el fondo del mar o que constituyen una porción del tubo ascendente vertical se ensamblan como un bulto dentro de una cubierta protectora, flexible, común 1 13 para circular y confinar un material aislante 1 1 alrededor de dicha tubería, siendo preferentemente el material aislante parafina o un gel. Bajo tales circunstancias, una de las dos tuberías en el bulto vertical se encaja en su extremo con un segundo elemento de tubería flexible 14 y después en la porción terminal de tubería rígida 13 que se - 39 -asegura a la parte superior de la ménsula 152 por medio del seguro 153, sirviendo dicho seguro para transmitir las fuerzas verticales ejercidas sobre dicho tubo ascendente vertical a la ménsula y así a la base y su sistema de anclaje. La segunda tubería en el bulto vertical se conecta directamente a la tubería correspondiente del bulto que reposa en el fondo del mar por medio de una tubería o una tubería de escasa rigidez, cuya tubería puede ser ya sea libre de moverse en tres dimensiones o puede limitarse de otro modo a pasar a través de guías que limitan el grado de sus movimientos. Por lo tanto, la primer tubería del bulto vertical transporta las fuerzas verticales de la torre, encontrándose libre la segunda tubería en tres dimensiones, o limitando de otro modo el paso a través de las guías. La Figura 7 muestra en detalle una manera preferida de permitir que uno de los tubos ascendentes 5a, 5b se mueva axialmente con relación al otro cuando no se ensamblan en conjunto como un bulto, asegurando así que la expansión diferencial entre los tubos ascendentes pueda acomodarse sin dar origen a tensiones inaceptables que correrían el riesgo de dañar o incluso destruir la torre. El dispositivo de la invención se constituye por un collar tubular 25 asegurado de manera firme al tubo ascendente.5a y conectado de manera rígida en 27 a un anillo tubular 26 libre de deslizarse sobre el tubo ascendente 5b. Los collares se distribuyen a lo largo de los tubos ascendentes a intervalos opcionalmente regulares y preferentemente se instalan en oposición como se muestra en la Figura 7. Por lo tanto, con dos tubos ascendentes asegurados a la base a través de conexiones con dicho segundo elemento de tubería flexible 14, - 40 -si solo el tubo ascendente 5a se encuentra a una temperatura elevada, entonces los anillos de deslizamiento 26 permiten que dicho tubo ascendente 5a se expanda y cerca de la expansión total se encuentra entonces en el cabezal del tubo ascendente vertical en su dispositivo en forma de cuello de cisne, como se muestra en la Figura 8. En la Figura 8, la instalación comprende un dispositivo de conexión 4, 7 entre dicho flotador 6 y el extremo superior de dicho tubo ascendente 5, comprendiendo dicho dispositivo: • una tercer tubería flexible 7 cuyos extremos se fijan sin articulación, libres tanto en el lado inferior de dicho flotador 6 como también en el extremo superior del tubo ascendente 5; • la conexión entre dicha tercer tubería flexible 7 y el extremo superior de dicho tubo ascendente 5 se proporciona por medio de un dispositivo en forma de cuello de cisne 4 cuyo dispositivo en forma de cuello de cisne 4 también proporciona la conexión entre dicho tubo ascendente 5 y una de dichas tuberías flexibles 3 que conduce al soporte flotante; y • dicha tercer tubería flexible 7 se extiende a través de dicho flotador 6 por una tubería rígida tubular 8 que pasa directo a través del flotador a fin de que sea posible tomar acción en el interior de dicho tubo ascendente vertical 5 desde el extremo superior del flotador 6 a través de dicha tubería rígida tubular 8, después de lo cual dicho dispositivo de conexión constituido por dicha tercer tubería flexible 7 da acceso a través de dicho dispositivo en forma de cuello de cisne 4 al interior de dicho tubo ascendente 5, permitiendo que se limpie mediante - 41 -inyección de líquido y/o mediante raspado de la pared interior de dicho tubo ascendente 5, y dando así acceso a la tubena submarina 1 que reposa en el fondo del mar. En sus extremos, dicha tercer tubería flexible 7 presenta elementos 7 72 para variar el segundo momento de área de su sección transversal donde une respectivamente el lado inferior del flotador 6 y el extremo superior 4-i del dispositivo en forma de cuello de cisne. En la Figura 9, la instalación de la invención comprende dos grupos, comprendiendo cada uno una pluralidad de flotadores 30a, 30b en la parte superior de dichos al menos dos tubos ascendentes verticales 5a, 5b. Dichos flotadores 30a, 30b en cualquiera de dichos grupos se mantienen juntos y fijos entre sí por medio de una estructura rígida en la forma de una estructura rectangular constituida por dos barras paralelas 33 que se extienden verticalmente y dos barras paralelas 36 que se extienden transversalmente, encerrando y soportando los flotadores. Las dos estructuras rectangulares alrededor de los dos grupos de flotadores 30a, 30b se interconectan por dos estructuras de paralelogramo articuladas, una en cada lado, constituyéndose cada estructura de paralelogramo por dos de las barras substancialmente verticales 33 que se interconectan en sus extremos respectivos por barras transversales superior e inferior 34a y 34b, que son paralelas y que se conectan a la misma mediante articulaciones 35. El ensamble constituye un paralelepípedo que es deformable por dichas estructuras rectangulares que se mueven en traslación vertical con relación entre sí, permitiendo así que cada uno de dichos grupos de - 42 -flotadores se mueva verticalmente con relación entre sí, en particular, como resultado de la expansión diferencial. Como se muestra en detalle en las Figuras 9 y 10, la estructura soporta un grupo de tres flotadores 30a, donde el flotador central tiene una tubería que pasa a través de los mismos en continuidad con dicha tercer tubería 7 y abriéndose hacia fuera a través de la parte superior de dicho flotador a través de un orificio a prueba de fugas 9, por ejemplo, que comprende una válvula esférica. De este modo, todas las operaciones de mantenimiento en un tubo ascendente y en una fracción grande de la tubería que reposa en el fondo del mar, pueden llevarse a cabo ventajosamente desde un recipiente superficial 10 localizado verticalmente por encima de dicha válvula de eje 32a. Una operación de entubado bobinado es posible en la fracción de tubería que reposa en el fondo del mar, proporcionando el radio de curvatura de la curva en la base lo suficientemente grande, por ejemplo, 5 m o 7 m o incluso más. En la Figura 8, ya que el tubo ascendente 5b está frío, es más corto que el tubo ascendente 5a que se encuentra a una mayor temperatura. De manera similar, en la Figura 10 puede observarse que el grupo de flotadores 30b se desplaza hacia debajo de manera correspondiente. Los dos grupos de flotadores 30a, 30b se mantienen substancialmente separados de manera uniforme por medio de las estructuras de paralelogramo que forman un paralelepípedo verticalmente deformable, acomodando así los desplazamientos verticales resultantes, por ejemplo, debido a la expansión diferencial de los dos tubo ascendentes 5a, 5b, encontrándose caliente un tubo ascendente mientras que el otro - 43 -tubo ascendente se encuentra a la misma temperatura que el agua de mar, es decir, frío. Los medios para interconectar los flotadores se describen arriba comprendiendo barras 33, 34 articuladas alrededor de ejes 35, pero también podrían constituirse por elementos deformables, por ejemplo, hacerse de elastómero, entendiéndose que el propósito es mantener los dos grupds de flotadores 30a, 30b a una distancia de separación substancialmente constante a fin de asegurar que no se golpeen entre sí debido a las marejadas y corrientes, permitiéndoles no obstante el movimiento relativo entre sí en una dirección que corresponde substancialmente al eje de las tuberías verticales. De la misma manera, la Figura 7 permanece dentro del contexto de la invención incluso si los collares 25 y los anillos de deslizamiento 26 para guiar las fracciones principales de los dos tubos ascendentes verticales se reemplazan por barras articuladas similares a aquellas descritas para guiar los flotadores 30.