BUQUE PARA INSTALAR TUBOS ASCENDENTES Y METODO DE USO DEL MISMO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un buque para la exploración de hidrocarburos, que comprende uno o más tubos ascendentes que se extienden desde el buque hasta el lecho marino, una unidad procesadora de hidrocarburos conectada a uno o más tubos ascendentes y estructura de almacenamiento o transporte para los hidrocarburos procesados. La invención también se relaciona con un método para instalar uno o más tubos ascendentes de acero .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la Conferencia de Tecnología Costera OTC
11875, Houston, Texas, 1-4 de Mayo del 2000 "Tubo Ascendente Híbrido para Aguas Profundas de la Costa Africana", Loic des Déserts - Doris Engineering, se describió un tubo ascendente para aguas profundas que comprende un revestimiento exterior de acero con un número de tubos Ascendentes de producción, líneas de inyección de gas y agua y aislamiento hecho de espuma el cual también confiere flotabilidad al tubo ascendente. El tubo ascendente es montado sobre la costa y embarcado a un lugar donde es enderezado y conectado al fondo del lecho marino. La parte super;..or del tubo ascendente es conectada a una boya sumergida. Después de la instalación del tubo ascendente híbrido, la boya sumergida es conectada vía puentes flexibles a la instalación superficial, como una FPSO la cual puede localizarse a una distancia de entre 70 y 200m de boya. El método conocido tiene la desventaja que durante la instalación del tubo ascendente no puede tomar lugar la producción y/o procesamiento de hidrocarburo. Además, la instalación requiere equipo de instalación especial y delicado. Los buques de instalación especializados están diseñados para trabajar tanto como sea posible, en estados marinos y en consecuencia, un equipo dimensionable y costoso. De la US-4,182,584 se sabe como conectar un tubo ascendente de producción marina autónomo para usar en aguas profundas entre la porción base y una boya sumergida. Con un buque equipado para una torre de perforación, como un semisubmarino, el revestimiento del tubo ascendente es bajado a través de la parte central de la boya y acoplado al fondo hasta que es completada la parte del tubo ascendente rígido. A continuación, se une una manguera flexible a la instalación superficial para la producción y procesamiento de hidrocarburo. Nuevamente, el uso ce buques separados para la instalación del tubo ascendente y para la producción/procesamiento de hidrocarburo requiere programar y movilizar el buque de instalación al sitio una gran cantidad de días y la desmovilización del buque de instalación después de la instalación del tubo ascendente . Además, en vista del gran costo del buque de instalación, podrían ser instalados tantos tubos ascendentes como sea posible cuando el buque de instalación este en el sitio, lo cual implica gastos de capital, fatiga y mantenimiento de los tubos ascendentes que no estén produciendo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN En consecuencia un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema flexible para la instalación de un tubo ascendente y la producción y/o procesamiento de hidrocarburos, que evitan la programación compleja del buque de instalación y permitir la instalación del tubo ascendente en un momento adecuado . Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un método de instalación de tubo ascendente, flexible, de uso equipo de instalación relativamente simple.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método de instalación de tubos ascendentes en el cual durante la producción y/o procesamiento de hidrocarburo pueden ser instalados rápidamente tubos ascendentes adicionales. Hasta ahora, el buque de acuerdo a la presente invención se caracteriza porque el buque es anclado al lecho marino, comprendiendo el buque medios de elevación para bajar los tubos ascendentes verticalmente hacia el lecho marino y para conectar un tubo ascendente con un primer extremo a una estructura de hidrocarburo subacuática, tubo ascendente el cual comprende un conector sobre un segundo extremo, comprendiendo el buque un conector para unirse al conector de tubo ascendente y para colocar el tubo ascendente en conexión fluídica con la unidad procesadora. Con el buque de la presente invención, no necesitan ser usados buques de instalación de tubos ascendentes caros, dedicados. Instalando los tubos ascendentes del buque, es posible comenzar la producción y procesamiento de hidrocarburo al mismo tiempo que se instalan los tubos ascendentes durante condiciones de clima estable. El buque de la presente invención permite la producción de hidrocarburo mientras se obtiene información del campo de hidrocarburo. Cuando después del inicio de la producción de hidrocarburo se requiere mejorar y conectar otros pozos cercanos, esto puede ser llevado acabo simplemente desde el equipo de instalación sobre el buque . Los hidrocarburos procesados pueden ser almacenados en tanque en el buque y transportados a la costa vía buques transbordadores o pueden ser transportados vía una tubería del buque a otro buque o a una instalación costera. Los medios para bajar los tubos ascendentes pueden comprender un dispositivo de elevación del tipo como se describe en la solicitud de Patente Europea Número 02075311.7 la cual fue presentada el 25 de enero del 2002 en el nombre del solicitante. El equipo de descenso descrito aquí relativamente simple y consume poco espacio de cubierta dejando suficiente espacio para el equipo de producción y/o procesamiento de hidrocarburo . En una modalidad preferida los tubos ascendentes se extienden a lo largo del buque. El buque puede comprender una torre de perforación y una cadena de perforación que se extienda hasta el lecho marino, como a través de un estanque lunar en el buque . Los tubos ascendentes pueden comprender una parte rígida (acero) inferior y pueden ser conectados a una boya sumergida, estando la parte superior del cubo ascendente constituida de un material flexible y extendiéndose desde la boya hasta el buque. El buque puede permanecer amarrado a lo ancho mientras los tubos ascendentes pueden ser instalados a través de un eje central del buque de cuerdo a otra modalidad.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Algunas modalidades de un método de acuerdo con la presente invención serán descritas con detalle con referencia a los dibujos acompañantes, en los dibujos: La Figura 1 muestra una vista esquemática de un buque de producción y/o procesamiento de hidrocarburo para llevar el método de la presente invención,- Las Figuras 2-4 muestran la secuencia de la extensión horizontal de un tubo ascendente, abrochar los tubos ascendentes a la boca del pozo submarino y la conexión al buque; Las Figuras 5-8 muestran otro método de instalaciones de tubos ascendentes de acuerdo a la presente invención. La Figura 9 muestra un método alternativo de instalaciones de tubos ascendentes de acuerdo a la presente invención que emplea un buque de trabajo; La Figura 10 muestra una modalidad de un buque y un dispositivo de elevación para llevar a cabo el método de la presente invención; Las Figuras 11-13 muestra una vista detallada del dispositivo de elevación de la Figura 10; Las Figuras- 14-15 muestran la configuración del tubo ascendente instalado por el método de la presente invención; Las Figuras 16-17 muestran un buque que tiene una configuración de torre amarrada que contiene tubos ascendentes que han sido instalados de acuerdo a la presente invención; La Figura 18 muestra una configuración de anclaje amarrada a lo ancho de un buque que contiene tubos ascendentes de acuerdo a la presente invención; Las Figuras 19-:.:2 muestran una vista esquemática de una modalidad adicional de un método de acuerdo a la invención; La Figura 23 muestra una modalidad del método que usa un buque de trabajo separado ; Las Figuras 24-30 muestran un método de instalación de tubo ascendente que usa un buque de trabajo separado; y La Figura 31 muestra un método para obtener una configuración J del tubo ascendente que usa un buque de trabajo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un buque de producción y/o procesamiento de hidrocarburos 1 de acuerdo a la presente invención. El buque 1 puede estar conectado al lecho marino 2 vía un número de líneas de anclaje 3 las cuales pueden estar conectadas a una moldura de cadena 4 proporcionado en el fondo del buque 1. De manera alternativa, también son posibles otras configuraciones, como una torre de control a ser amarrada o una configuración amarrada a lo ancho. El buque 1 comprende una unidad procesadora de hidrocarburo 5, como sistemas de separación de petróleo y agua, equipo de licuefacción de gas, una planta de regasificación, etc. Los tanques de almacenamiento 6 en el buque 1 pueden contener hidrocarburos crudos y/o procesados . De las bocas de los pozos 7, 8 sobre el lecho marino 2, las partes más bajas del tubo ascendente 9, 10 se extienden hasta boyas sumergidas 11, 12. Desde las boyas 11, 12 los tubos ascendentes flexibles 13, 14 se extienden hasta los conectores 15, 16 sobre el buque 1. Cada tubo ascendente 13, 14 comprende en su extremo superior un conector 17, 18 el cual se une a los conectores 15, 16 para colocar los tubos ascendentes 13, 14 en conexión fluidica con la unidad procesadora 5 y/o los tanques de almacenamiento de hidrocarburo 6, vía los conductos 19, 20. Sobre la cubierta del buque 1, se proporcionan medios de elevación 22 que tiene un brazo de elevación superior 23 y un brazo de elevación inferior 24 los cuales pueden moverse en una dirección vertical hacia y alejándose entre sí. El caso del buque 1 es un FPDSO, sobre la cubierta del buque 1, una torre de control 25 puede ser colocada para perforar un nuevo pozo 28, una cadena de perforación 29 que se extiende a través de un eje 30 en el buque 1. La Figura 2 muestra el tubo ascendente catenario de acero (SCR) 9 estando con su extremo superior conectado a los medios de elevación 22 y extendiéndose a un ángulo a de 2o -10° con la vertical. El buque de trabajo 38 jala hacia fuera el tubo ascendente 9 vía el cabestrante 40 y una cadena o cable 41 conectado al extremo inferior del tubo ascendente 9, sobre el lecho marino, hacia la boca del pozo 7 o hacia una conexión de boca de pozo, como un múltiple y similar. En lugar de un buque de trabajo 38 para jalar el tubo ascendente 9, este puede ser jalado hacia la boca del pozo 7 por un buque amarrado usando un cabestrante. La cadena o cable 41 preferiblemente tiene un Deso lineal similar (kg/m) al del tubo ascendente 9 en agua, de modo que el tubo ascendente 9 en la cadena o cable 41 fluyen por la misma curva catenaria evitando entonces los momentos ejercidos sobre el tubo y el daño consecuente al tubo ascendente 9. Esto es especialmente relevante para aguas profundas, como aguas con profundidades de 500 m y más profundas, por ejemplo de entre 1000 y 2000 m. Como se muestra en la Figura 3 , el extremo superior del tubo ascendente 9 está conectado a los medios de elevación 22 vía una cadena o cable 34 en el momento cuando el extremo inferior del tubo ascendente 9 está situado cerca de la boca del pozo 7, mientras el buque de trabajo 38 continúa arrastrando el tubo ascendente 9 sobre el lecho marino hacia la boca del pozo 7. Cuando el extremo inferior del tubo ascendente ha alcanzado la boca del pozo 7, el tubo ascendente es bajado del buque de trabajo 38 y es conectado a la boca del pozo vía un vehículo operado remotamente (ROV) , no mostrado en el dibujo. La cadena o cable 41 es desconectada del tubo ascendente por el ROV. A continuación, como se muestra en la Figura 4, la cadena o cable 34 es jalada hacia arriba, de modo que el tubo ascendente tenga una inclinación de aproximadamente 15°-20° con respecto a la vertical. Con este ángulo de inclinación, el tubo ascendente 9 es conectado al buque para transportar hidrocarburos de la boca del pozo 7 al buque . Las Figuras 5-8 muestran el proceso de instalar una parte rígida del tubo ascendente 32 que tiene un conector 31 en su extremo inferior para conectarse a la boca del pozo 30 sobre el lecho marino 2. El tubo ascendente 32 es montado desde los segmentos 33, los cuales pueden ser almacenados sobre el buque 1. El tubo ascendente 32 es bajado vía el dispositivo de elevación 22 liberando un mecanismo de sujeción del brazo inferior 24 y bajando el brazo superior 23. A continuación, el mecanismo de sujeción sobre el brazo inferior 24 es acoplado con la parte superior del tubo ascendente 32, el mecanismo de sujeción sobre el brazo superior 23 es liberado y el brazo superior 23 regresa a su posición hacia arriba. Otro segmento.33 es sujetado en el brazo superior 23 y es conectado a la sección del tubo ascendente que cuelga el brazo inferior 24 y el ciclo de descenso se repite . Una boya que soporta el tubo ascendente 11 puede ser almacenada sobre el buque y está unida a la parte superior de tubo ascendente 32, como se muestra en la Figura 3. En la posición del dispositivo de elevación 22, la parte superior de la boya 11 puede ser conectada a la parte superior 23. Como se muestra en la Figura 4, la boya 11 es bajada desde un cable 34 mientras un vehículo operado remotamente 35 es operado desde el buque para unir el conector 31 a la boca del pozo 30. Después de unir el conector 31 se agrega flotabilidad a la boya 11 y el vehículo operado remotamente 35 es operado para unir un tubo ascendente flexible 36 con su extremo inferior a la boya 11 para estar en conexión fluídica con el tubo ascendente 32 y con el conector 37 en su extremo superior al conector 16 sobre el buque 1 para estar en comunicación fluídica con la unidad procesadora 5. En la modalidad como se muestra en la Figura 9, un buque más pequeño o remolcador 38 ayuda a bajar el extremo inferior 39 del tubo ascendente flexible 36 vía cabestrante 40. La Figura 10 muestra el buque 1 que comprende el dispositivo de elevación 22 de acuerdo a la presente invención. El dispositivo de elevación 22 comprende un armazón vertical 23' que contiene el cable 34 que tiene miembros de soporte en lugares separados en forma de partes ampliadas 45, 46, 47. En el extremo del cable 34, se proporciona un conector 44 que está unido a la boya 11, la cual bajaría el cable 34. El cable 34 es almacenado en una configuración enrollada en un compartimiento de almacenamiento o escobén 40, sustancialmente sin ser tensado. Del compartimiento de almacenamiento 40, el cable 34 es guiado via una polea 52 a una estructura de elevación 53 y una estructura de elevación inferior 5 . La estructura de elevación superior puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo a lo largo del armazón vertical 23' y puede acoplarse de manera liberable con las partes ampliadas 45, 46, 47 sobre el cable 3 . La estructura de elevación inferior estacionaria 54 también puede ser acoplada y desacoplada con las partes ampliadas 45, 46, 47. Por medio de la estructura de elevación de liberación inferior 54 y bajando el cable suspendido de la estructura de elevación superior 53, la boya 11 es bajada. Después de bajar la estructura de elevación superior 53 una cierta cantidad, la estructura de elevación inferior 54 se acopla con una o más partes ampliadas del ^able 44, mientras que la estructura de elevación superior 53 se desacopla del cable y es regresada a su posición superior. De esta manera, la boya 11 puede ser bajada exitosamente hasta que alcance su profundidad deseada. La boya 11 puede, antes de ser bajada del dispositivo de elevación 22, ser colocada a bordo por una grúa 57, la cual es desacoplada posteriormente de modo que la boya pueda ser bajada desde el cable 34. Como una alternativa de configuración enrollada, el cable 34 también puede ser almacenado en el compartimiento 50 en forma bobinada, por ejemplo alrededor de una parte inferior elevada cónica del compartimiento 50, o ser almacenados sobre un tambor, o nuevamente, de manera alternativa como secciones de línea separadas . La Figura 11 muestra una vista detallada de las estructuras de elevación superior e inferior 53, 54. La estructura de elevación superior 53 comprende dos cilindros paralelos 60, 60', los cuales son impulsados por la bomba hidráulica 62. dada cilindro comprende un manguito 63, 63' y una varilla 64, 64' recibida de manera móvil dentro del manguito 63, 63' . En el extremo de cada varilla 64, 64' una polea 65, 65' está conectada. Ambas poleas están interconectadas de un armazón 66. Una pinza móvil 67, 67' es conectada por deslizamiento a lo largo de cada varilla 64, 64' y a lo largo de cada manguito 63, 63'. Las pinzas 67, 67' son conectadas a la parte extrema en un cable que tiene una primera sección de cable 68, 68' que se extiende desde la polea 65, 65' hasta la pinza respectiva 67, 67' y una segunda sección de cable 69, 69' que se extiende a lo largo de la varilla 64, 64' y el manguito 63, 63' hasta una posición fija 71, 71'. Como se muestra en la Figura 11, la estructura de elevación inferior 54 es acoplada por sujeción vía las pinzas 55, 55' con una parte del cable 34. Una sección de cable superior 72 es acoplada con las pinzas 67, 67' de la estructura de elevación superior 53, como se muestra en la Figura 12. Posteriormente, las pinzas 55, 55' de la estructura de elevación inferior 34 son abiertas, mientras las pinzas superiores 67, 67' permanecen acopladas con la parte ampliada sobre la sección de cable superior 72. Bajo el control de la bomba hidráulica 62, las varillas 64, 64' están bajo el peso del cable 34 y la boya 11 y el tubo ascendente 32, jalados hacia los manguitos 63, 63' de modo que las pinzas 67, 67' descienden a lo largo de los manguitos 63, 63 ' . En la posición inferior, como se muestra en la Figura 13, las pinzas 55, 55' se acoplan con una parte ampliada de la sección de cable 34. Por lo que, todo el peso del cable y el peso de la boya 11 y el tubo ascendente 32 son nuevamente soportador desde la estructura de elevación inferior 54. Las pinzas 67, 67' son entonces desacopladas y las poleas 65, 65' son regresadas a su posición superior como se muestra en la Figura 11. En una modalidad ventajosa, las estructuras de elevación 53, 54 están formadas como una unidad integrada en un armazón, el cual es suspendido desde la grúa 57. De esta manera, pueden ser manejadas cargas pesadas a grandes profundidades en agua desde buques que tengan una grúa estándar para el dispositivo de elevación de la presente invención . En lugar de medios de elevación como se muestra en las Figuras 12-13, podría usarse un cabestrante compensado por peso . La Figura 14 muestra una configuración de tubo ascendente instalado de acuerdo a la presente invención, en el cual una base del conector 80 es unida al tubo ascendente vertical 23, base del conector 80 en la cual es conectada la boca del pozo 81 vía un tubo inferior horizontal 82. En la modalidad de la Figura 15, el tubo ascendente 32 es conectado a una sección curva en J 84 a la boca del pozo 81 y es tensada hacia el lecho marino vía la base de tensión 83. De manera alternativa, el tubo ascendente 10 puede ser conectado a una base del conector 85 en forma de curva J, de manera similar al tubo ascendente 32. Después de concluir la operación de perforación, el tubo ascendente de perforación 29 y la torre de perforación 25 pueden ser removidos. La Figura 16 muestra un buque amarrado a una torreta 90 en el cual la línea de anclaje 91, 92 están montados a una torreta 98 y con otro extremo al lecho marino. Los tubos ascendentes 93, 94 están conectados a una unidad de procesamiento de hidrocarburo sobre el buque. A través de medios de elevación 96, las secciones de tubo ascendente 97 son bajadas de la cubierta del buque 90 a través de un e e central 95 en la torreta 98 a ser unida! a la boca del pozo en el lecho marino. i 1 En la modalidad mostrada en la Figura 17, se muestra una barcaza amarrada a una torreta en la cual el dispositivo de elevación 96 está colocado en el lado del buque. Vía un remolcador 97, la instalación del tubo ascendente puede ser ayudada. La Figura 18 muestra una configuración amarrada a lo ancho en la cual los tubos ascendentes 93, 93', 94, 94' son colocados en las posiciones separadas regularmente sobre los lados del buque, y son después de bajar de la grúa 96 y unidas a una boya, atadas en su posición por un remolcador pequeño. Las Figuras 19-22 muestran un método de evaluación de tubos ascendentes en el cual primero es bajada una base del conector 80 sobre el lecho marino. Vía el ROV 35 un primer extremo del tubo ascendente 82 es conectado a la boca del pozo 31, posteriormente el buque 1 es movido hacia la base del conector 80 para la conexión del otro extremo del tubo ascendente 82, de modo que el tubo inferior 82 se extienda de manera sustancial horizontalmente sobre el lecho marino 2. En los siguientes pasos, una parte de tubo ascendente vertical, un miembro flotante y un tubo ascendente flexible como se muestra en la Figura 14 pueden ser instalados.
En la modalidad de la Figura 23, las secciones de tubo ascendente 83 y el miembro flotante 84 son suministrados desde un buque de suministro separado 38. En la modalidad de las Figuras 24-30, el buque de trabajo pequeño 38 es empleado para bajar el tubo ascendente 32 y la boya 11 y para operar el OV 35 para la conexión de los tubos ascendentes 32 a la boca del pozo y para instalar tubos ascendentes flexibles 13. Finalmente, en la modalidad de la Figura 31, el buque de trabajo 38 coloca la sección de tubo ascendente horizontal 84 sobre el lecho marino en una configuración en J extendiéndose hacia arriba para obtener la configuración de tubo ascendente como se muestra en el lado izquierdo de la Figura 15.