MXPA97007382A - Estructura de perforacion/produccion en maradentro flotante de calado poco profundo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una estructura de perforación/producción submarina flotante, de poco calado, que comprende:a) un casco boyante que tiene porciones extremas que definen por lo menos una sección de forma de U en dicho casco, mediante lo cual la parte superior en forma de U estápor arriba del plano del agua y la parte inferior de la sección en forma de U estápor debajo del agua cuando en dicho casco se coloca en el calado de operación, dicho cascose encuentra adaptado para recibir una cubierta en la parte superior de la sección en forma de U;b) una sección de lastre fija al extremo inferior del casco;c) una sección de almacenamiento de petróleo dentro del casco, dicha sección de almacenamiento de petróleo se encuentra a una presión igualada a la presión del mar;d) una sección de lastre variable dentro del casco;y e) dicho casco tiene un pozo vertical a través del mismo.

Description

ESTRUCTURA DE PERFORACIÓN/PRODUCCIÓN EN MAR ADENTRO FLOTANTE DE CALADO POCO PROFUNDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere generalmente a la perforación y producción de petróleo en mar abierto y más particularmente a estructuras flotantes usadas en tales operaciones . En la industria petrolera en mar adentro, se usan estructuras flotantes en áreas en donde el agua profunda da por resultado que el costo de una camisa fija al suelo marino sea demasiado caro para realizar una utilidad económica suficiente, incluso para grandes reservas de petróleo. Tales estructuras flotantes han sido torres de perforación de plataforma autoelevedora semi-sumergible, un barco que se ancla en su lugar mediante el uso de barcos colocados dinámicamente de anclas múltiples que usan un número de empuj adores para sujetar la embarcación en la posición en el sitio, y plataforma de extremidad de tensión (TLP) . Cada estructura tiene ventajas y desventajas. Por ejemplo, aunque las embarcaciones colocadas dinámicamente eliminan la necesidad de anclas y líneas de anclaje, presentan una gran área de superficie a las olas y corrientes, que pueden dar por resultado una cantidad sustancial de energía requerida para mantener la embarcación en posición. La gran área de superficie también da por resultado que la embarcación este sujeta a movimientos de elevación, cabeceo y balanceo en respuesta a la acción de las olas. Las plataformas autoelevedoras semi-sumergibles presentan menos área de superficie a las olas y así son menos susceptibles a movimientos de cabeceo y balanceo, pero aún están sujetas a movimientos de elevación y no están diseñadas para almacenar grandes cantidades de petróleo. Reducir al mínimo los movimientos inducidos por el ambiente es deseable no solo desde un punto de vista de seguridad y comodidad, sino también desde un punto de vista operativo ya que las conexiones de perforación y producción deben estar diseñadas para adaptarse a los movimientos de la estructura. El costo de las conexiones de diseño y construcción se relaciona directamente a la cantidad de elevación, cabeceo y balanceo de la estructura. La TLP es relativamente exitosa para reducir al mínimo la elevación, el cabeceo y el balanceo. Sin embargo, la TLP es una estructura de extracción profunda que está diseñada principalmente para agua profunda en donde las marejadas pueden ser relativamente turbulentas. El estado presente de la técnica no se dirige adecuadamente a áreas de agua profunda del mundo en donde las aguas son relativamente benignas y las olas máximas con poca frecuencia si acaso alguna vez exceden 9.15 ó 12.20 metros (treinta o cuarenta pies) .

La invención se dirige a tales áreas. Lo que se proporciona es una estructura flotante de extracción poco profunda que combina los beneficios de los diferentes tipos de estructuras flotantes actualmente en uso. La estructura se forma a partir de un casco boyante en el cual uno o más módulos o cubiertas pueden colocarse para soportar el equipo de proceso, un equipo de perforación, servicios públicos y alojamiento para el personal. La perforación y/o producción se efectúa a través de un pozo central en el casco. El casco incluye lastre fijo, un área de almacenamiento de petróleo, y huecos y lastre variable para desviar el peso más ligero de petróleo almacenado. El casco se diseña para tener un área plana de agua relativamente pequeña. El casco también se diseña para tener periodos de balanceo y cabeceo que son desarmonizados de las olas en el área en la cual el casco se va a instalar. Un objeto de la invención es proporcionar una estructura en mar abierto flotante que permita que el casco y la cubierta se construyan independientemente una de la otra y se ensamblan en un sitio que no es necesariamente la ubicación del campo final, lo que reducirá el tiempo y el costo del proyecto. Otro objeto de la invención es proporcionar una estructura en mar abierto flotante que tiene características de movimiento de elevación, cabeceo y balanceo muy favorables, lo que permitirá el uso de tubos ascendentes de producción y perforación de acero y permitirá operaciones de perforación que son menos afectadas por las condiciones cambiantes del clima. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una comprensión adicional de la naturaleza y objetos de la presente invención se tendrá referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos anexos en los cuales las partes similares tienen números de referencia similares y en donde: la Figura 1 es una vista isométrica de la invención. La Figura 2 es una vista de perfil fuera de borda de la invención con las cubiertas instaladas. La Figura 3 es una vista de perfil a bordo de la invención con las cubiertas instaladas. La Figura 4 es una vista tomada a lo largo de las líneas 4-4 en la Figura 3. La Figura 5 es una vista tomada a lo largo de las líneas 5-5 en la Figura 3. La Figura 6 es una vista tomada a lo largo de las líneas 6-6 en la Figura 3. La Figura 7 es una vista tomada a lo largo de las líneas 7-7 en la Figura 4.

La Figura 8 es una vista tomada a lo largo de las líneas 8-8 en la Figura 4. Haciendo referencia a los dibujos, se ve en la Figura 1 que la invención se indica de manera general mediante el número 10. La estructura 10 flotante de extracción poco profunda está compuesta de un casco 12 boyante que incluye una sección 14 para lastre fijo, una sección 16 para almacenamiento de petróleo, una sección 18 para huecos y lastre variable, y una sección 20 para recibir y soportar los módulos o cubiertas para el equipo de proceso, un equipo de perforación, servicios públicos y alojamientos para el personal. El casco 12 también está provisto con un pozo 22 que se extiende verticalmente a través del casco para acomodar los tubos ascendentes usados durante la perforación de y la producción a partir de pozos submarinos. En la modalidad preferida, la sección 14 de lastre fijo está en el extremo inferior del casco 12. Al colocar el lastre fijo en el extremo inferior de la estructura se coloca el centro de gravedad por debajo del centro de flotación. El lastre fijo puede estar formado de cualquier material adecuado tal como concreto para ayudar a reducir el costo asociado. Naturalmente, el espesor y el peso del lastre fijo dependerá del tamaño, peso y el desplazamiento de la estructura.

La sección 16 de almacenamiento de petróleo se iguala mediante presión al permitir que el agua marina entre a la sección de almacenamiento desde la parte inferior. Esto se ilustra en la Figura 3 en donde el número 17 indica el agua marina en la sección 16 para la igualación respecto al mar. Si es necesario cumplir con ciertos requerimientos del código del buque petrolero, la sección 16 de almacenamiento de petróleo puede formarse usando paredes dobles. Los huecos 19 de la sección 18, vistos en las Figuras 3, 4, 5, 7, y 8 proporcionan flotabilidad a la estructura 10 flotante. Las porciones 21 de lastre variable de la sección 18, vistas en las Figuras 3, 6 y 8 se usan para desviar el peso más ligero del petróleo almacenado. Con el fin de mantener una extracción constante, aproximadamente 28.32 1 (un pie cúbico) de agua marina se requieren para desviar la flotabilidad de un barril de petróleo. Mantener una extracción constante es deseable ya que los tubos ascendentes están conectados al suelo marino y el movimiento relativo de los árboles es limitado. Como se observa mejor en las Figuras 1-3, el casco 12 está configurado y diseñado de tal manera que en su extracción operativa, como se indica en la línea 24 de agua, el área plana de agua del casco es relativamente mucho menor que el área inferior sumergida de la porción principal del casco. Esto se logra teniendo los huecos 19' en el centro y cada extremo del casco, vistos en las Figuras 3, 4, 5 y 8, se extienden hacia arriba desde cada extremo y la sección de centro del casco para definir una sección sustancialmente en forma de U o cortada en cada extremo del casco y en el centro del casco. Cuando se está en extracción operativa, la parte superior de la sección en forma de U está por arriba del plano del agua y la parte inferior de la sección en forma de U está por debajo del agua. Esto da por resultado un área plana de agua mucho menor que la que estaría presente si la extracción operativa del casco estuviera en la sección 16 de almacenamiento de petróleo, como es el caso de los barcos. El área plana del agua relativamente pequeña proporciona un casco con un periodo natural largo en cuanto a la elevación que está más allá de los periodos de la ola. Los periodos de balanceo y cabeceo del casco se desarmonizan de las olas de tal manera que la estructura tiene movimientos de balanceo y cabeceo favorables. Los movimientos de la estructura pueden mejorarse adicionalmente al proporcionar los deflectores 26 en las secciones en forma de U o cortes en cada extremo del casco por arriba de las secciones 21 de lastre variable. Los deflectores 26 ilustrados en la Figura 4 se forman mediante paredes verticales que se extienden entre los huecos 19' extremos y la sección central del casco. Cuando se está en la extracción operativa, los deflectores 26 actúan para mitigar el efecto de chapoteo y superficie libre del agua marina que se mueve entre las paredes del casco que soportan las cubiertas. La sección en forma de U central está diseñada para estar por arriba de la línea de agua de extracción operativa para proteger los tubos ascendentes en el pozo 22 central de la acción de las olas. En la operación, las secciones 21 de lastre variable de la estructura 10 pueden usarse para variar la extracción de la estructura 10 durante fases diferentes de operación. Por ejemplo, al igual que un barco ligero, la extracción puede ajustarse a 13.73 m (cuarenta y cinco pies). Para remolcar la estructura a un sitio, la extracción se puede ajustar a una extracción más estable de 5.25 m (cincuenta pies) a 21.35 m (setenta pies). Para las operaciones de perforación y/o producción, la extracción puede ajustarse a una extracción de 48.8 m (sesenta pies) como se ilustra en las Figuras 1 y 2. Debe entenderse que el área de franco bordo de 9.15 m (treinta pies) indicada en la Figura 1 y 2 solo es un ejemplo y que pueden ser más adecuados 13.73 m (cuarenta y cinco pies) en ciertas condiciones del mar. La estructura 10 está diseñada para ser capaz de ser construida en una ubicación diferente de los módulos o cubiertas de soporte para el equipo de proceso, equipo de perforación, servicios y alojamiento para el personal. Esto proporciona una ventaja en la secuencia de construcción e instalación que puede reducir significativamente el tiempo y costo del proyecto. La instalación de las cubiertas puede efectuarse balastrando la estructura 10 hacia abajo a una extracción en donde las embarcaciones sobre las cuales las cubiertas están soportadas pueden ser puestas a flote en los cortes del casco y colocadas sobre las secciones 20 de soporte. La cubierta es transferida después al casco ya sea balastrando hacia abajo la embarcación, elevando el casco mediante desbalastre, o usando una combinación de ambos. Una vez que han sido instaladas las cubiertas, la estructura 10 puede ser remolcada al sitio de operación en donde es balastrada después a la extracción operativa deseada y ser instalada en su lugar. Los tubos ascendentes de perforación y producción que se van a usar con la estructura 10 pueden elegirse de entre diversos tipos conocidos en la industria de mar adentro. Otro aspecto que se puede añadir es una placa 28 de restricción de flujo, vista en la Figura 3. La placa 28 sirve para evitar que el nivel de agua en el pozo 22 resuene verticalmente si tiene un periodo similar al periodo de las olas. La placa está dimensionada para permitir la abertura total para que el flujo de agua sea de aproximadamente veinte a treinta por ciento del área de sección transversal del pozo 22. Para una estructura dimensionada como se indica en los dibujos, se aplican las siguientes cifras. La estructura 10 puede acomodar una estructura de cubierta que pesa 10,000 toneladas con una carga de cubierta de 31,900 toneladas para un peso en la cubierta total de 41,900 toneladas. La sección 16 de almacenamiento de petróleo es capaz de almacenar 1,500,000 barriles de petróleo. El peso de acero del casco 12 será aproximadamente de 60,000 toneladas con un desplazamiento de 514,000 toneladas y un lastre fijo de 72,100 toneladas. El pozo 22 es capaz de tener 40 ranuras para producción y perforación. Debe entenderse que las dimensiones ilustradas y a las que se hizo referencia en los dibujos han de tomarse como un ejemplo del tamaño que la invención puede tener y no como una limitación de la misma. Debido a que pueden hacerse múltiples variantes y diferentes modalidades, dentro del alcance del concepto de la invención que se enseña en la presente y debido a que pueden hacerse muchas modificaciones en la modalidad detallada en la presente de acuerdo con el requisito descriptivo de la ley, se entenderá que los detalles en la presente deben interpretarse como ilustrativos y no en un sentido limitativo.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES 1. Una estructura de perforación/producción en mar adentro flotante de extracción poco profunda que comprende: a. un casco boyante que tiene porciones extremas que definen por lo menos una sección en forma de U en tal casco con lo cual la parte superior de la sección en forma de U está por arriba del plano del agua y la parte inferior de la sección en forma de U está por debajo del agua cuando tal casco se coloca en la extracción operativa, tal casco estando adaptado para recibir una cubierta en la parte superior de la sección en forma de U; b. una sección de lastre fijo en el extremo inferior de tal casco; c. una sección de almacenamiento de petróleo dentro del casco; d. una sección de lastre variable dentro de tal casco; y e. el casco teniendo un pozo vertical a través del mismo.
2. 2. La estructura en mar adentro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tal sección de almacenamiento de petróleo se igualiza mediante presión respecto al mar.
3. 3. La estructura en mar adentro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además un deflector en la porción inferior de la sección en forma de U definida en tal casco.
4. 4. Una estructura de perforación/producción mar adentro flotante de extracción poco profunda caracterizada porque comprende : a. un casco boyante que tiene porciones extremas que definen por lo menos una sección en forma de U en tal casco con lo cual la parte superior de la sección en forma de U está por arriba del plano del agua y la parte inferior de la sección en forma de U está por debajo del agua cuando tal casco se coloca en la extracción operativa, tal casco estando adaptado para recibir una cubierta en la parte superior de la sección en forma de U; b. una sección de lastre fijo en el extremo inferior de tal casco; c. una sección de almacenamiento de petróleo dentro de tal casco, tal sección de almacenamiento de petróleo siendo igualada en presión al mar; d. una sección de lastre variable dentro del casco; e. tal casco teniendo un pozo vertical a través del mismo; y f. un deflector en la porción inferior de la sección en forma de U definida en tal casco.