ES2205201T3 - Instalacion submarina y su procedimiento de construccion. - Google Patents
Instalacion submarina y su procedimiento de construccion.Info
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Abstract
UNA INSTALACION SUBMARINA A UTILIZAR EN LA PERFORACION Y PRODUCCION SUBMARINA, RESPECTIVAMENTE, DE POZOS DE PETROLEO Y/O GAS EN AGUAS PROFUNDAS Y RELATIVAMENTE PROFUNDAS QUE COMPRENDE UNA ESTACION INTERMEDIA A MODO DE COLUMNA DE TENSION DE CUERPO HUECO FLOTANTE (16) ANCLADA AL LECHO MARINO (10) Y COLOCADA A UNA PROFUNDIDAD SUSTANCIALMENTE MAS CERCANA A LA SUPERFICIE EL MAR QUE AL LECHO MARINO (10). AL MENOS UNA TUBERIA DE TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS SE EXTIENDE ENTRE EL CUERPO FLOTANTE (16) Y EL LECHO MARINO PARA LA TRANSFERENCIA DE HIDROCARBUROS DESDE EL DEPOSITO HASTA DICHO CUERPO FLOTANTE (16). AL MENOS UNA SARTA DE DE REVESTIMIENTO DEL ENTUBADO (18A-18H) CONSTITUYE EL ANCLAJE DEL PUNTAL/COLUMNA DE TENSION DEL CUERPO FLOTANTE (16). LA INVENCION TAMBIEN SE REFIERE A UN METODO PARA LA CONSTRUCCION DE LA INSTALACION SUBMARINA.
Description
Instalación submarina y su procedimiento de
construcción.
La presente invención se refiere a una
instalación submarina destinada a la recuperación de petróleo y gas
en alta mar, en concreto, a grandes profundidades oceánicas.
La perforación de petróleo desde embarcaciones
flotantes es una técnica bien establecida que puede llevarse a cabo
incluso a grandes profundidades oceánicas. Convencionalmente, la
producción de petróleo y gas tiene lugar mediante instalaciones
fijas que reposan en el lecho marino. Resulta difícil construir
instalaciones fijas a grandes profundidades. Por tanto, se ha
desarrollado una técnica mediante la cual se colocan una boca de
pozo y sus correspondientes válvulas en el lecho marino y por la
que los elevadores transportan los hidrocarburos hasta una
embarcación en la superficie.
Los equipos basados en el lecho marino son, en
gran medida, controlados a distancia y adaptados para el uso de un
vehículo de control remoto (un RCV o un ROV) para mantenimiento,
etc. Esta técnica del estado del arte anterior puede utilizarse a
profundidades moderadas. Si se utilizan técnicas conocidas, el
acceso a las grandes profundidades resulta difícil y una
instalación acabada sería muy costosa.
La solicitud de patente noruega nº 924962 revela
un cuerpo de flotabilidad sumergido desde el que se extienden tubos
de conducción en sentido descendente hasta los pozos en el lecho
marino. Desde el cuerpo de flotabilidad sumergido, los hidrocarburos
son conducidos en sentido ascendente hasta una embarcación tal como
se conoce anteriormente. De este modo, el cuerpo de flotabilidad
sirve de lecho marino artificial, donde la terminación y producción
de pozos son realizadas empleando técnicas del estado del arte
anterior. Si el lecho marino artificial tiene una flotabilidad
suficiente, puede transportar por sí mismo una instalación
petrolífera fija común.
De acuerdo con esta técnica, los pozos de
producción son perforados en dos fases. Por medio de una embarcación
flotante, se perfora un pozo hasta una parte de la longitud
planeada, p.ej. hasta armar un tubo de revestimiento de 13 3/8
pulgadas, tras lo cual el pozo es taponado y abandonado.
Posteriormente, se perforan pozos adyacentes del mismo modo. Los
últimos tubos de revestimiento armados van provistos, en sus
extremos superiores, de sujeciones con el fin de hacerlos
extensibles en sentido ascendente, p.ej. en forma de roscas internas
o externas, para ser roscados a otros tubos.
Un cuerpo de flotabilidad sumergido se ancla
sobre el área del pozo y del cuerpo de flotabilidad se extienden
tubos de conducción en sentido descendente hacia los pozos, donde
los tubos de conducción están acoplados a los últimos tubos de
revestimiento. El cuerpo de flotabilidad está situado a una
profundidad tal que la influencia de las olas pasa a ser
insignificante, estando el cuerpo acoplado al lecho marino mediante
puntales tensores, como los conocidos de las plataformas de pies de
tensión flotantes.
En lo alto del tubo de conducción, dentro del
cuerpo de flotabilidad, se monta una válvula de control de
explosión según lo conocido anteriormente, extendiéndose
verticalmente conductos elevadores hasta una embarcación de
perforación. La perforación de los pozos, por tanto, puede continuar
mediante una técnica del estado del arte anterior, pero esta vez
desde una profundidad sustancialmente menor que la primera fase de
perforación, p.ej. a ciento cincuenta metros. La segunda fase de
perforación, que se introduce perforando el tapón realizado en la
primera fase, puede efectuarse, por tanto, mediante equipos más
simples que los empleados durante la primera fase.
Se completan los pozos perforados ya finalizados
y se ponen en producción según lo conocido anteriormente.
La utilización de un cuerpo de flotabilidad
sumergido que forma un lecho marino artificial posibilita la
recuperación de petróleo y gas a profundidades oceánicas
considerables. Sin embargo, el estado de la técnica, como la técnica
representada por dicha patente nº 924962, resulta innecesariamente
costoso, debido principalmente a un anclaje muy caro.
La patente
US-A-3.638.720 describe una cápsula
de flotabilidad para la producción petrolífera desde una pluralidad
de pozos submarinos en aguas poco profundas. La cápsula de
flotabilidad se mantiene en una posición sumergida mediante tubos
de conducción dispuestos en ángulos. Todo el revestimiento queda
suspendido dentro y anclado por el tubo conductor en la tubería de
conducción del lodo, excepto las columnas de producción que se
extienden verticalmente hacia el interior de la cápsula y que van
fijadas a la boca del pozo.
La patente
US-A-4.762.180 describe un sistema
modular de terminación cerca de la superficie compuesto de cuatro
boyas, adosada cada una de las boyas a la parte superior de un
conducto elevador, que se eleva desde una boca de pozo situada en
el lecho marino. El conducto elevador conduce el fluido de
producción desde una boca de pozo submarina situada en el lecho
marino hasta el sistema modular de terminación cerca de la
superficie.
La patente
US-A-4.182.584
(NO-A-150.791) describe un conducto
elevador de producción marina que es un conducto de gran diámetro
que incluye muchos tubos de producción y que se eleva hasta una
boya. El conducto de gran diámetro está fijado al lecho marino
mediante un conjunto de conectores distribuidos sobre una caja
central que encierra una pluralidad de conductos.
La patente
US-A-4.643.614
(NO-A-165.608) describe un conducto
elevador que se eleva desde una base situada en un lecho marino
hasta una boya de conducto elevador sumergida.
El objeto de la invención es proporcionar un
anclaje razonable de cuerpos de flotabilidad sumergidos del tipo
que sirven como base para bocas de pozos a grandes profundidades
oceánicas.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una instalación submarina destinada a la perforación y
producción en alta mar de pozos de petróleo y/o gas en aguas
profundas o moderadamente profundas, comprendiendo dicha
instalación submarina un cuerpo hueco basado en el principio de
flotabilidad utilizado para el transporte de hidrocarburos, estando
situado dicho cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad a
una profundidad considerablemente más cerca de la superficie del
mar que del lecho marino, extendiéndose, al menos, un conducto de
transporte de hidrocarburos entre un pozo en el lecho marino y dicho
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad, donde el pozo
está forrado con una columna de tubos de revestimiento
caracterizada por que el tubo de revestimiento se extiende desde y
es una continuación de dicha columna de tubos de revestimiento que
reviste el susodicho pozo en el lecho marino hasta el mencionado
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad para el anclaje
de dicho cuerpo basado en el principio de flotabilidad.
Otros aspectos de la invención quedan expuestos
en las reivindicaciones 2 a 10.
La invención también ofrece un método para
instalar una instalación submarina que comprende un cuerpo hueco
sumergido basado en el principio de flotabilidad y un pozo en un
lecho marino revestido con una columna de tubos de revestimiento,
incluyendo dicho método el paso para extender dicha columna de
tubos de revestimiento desde el lecho marino hasta el cuerpo hueco
basado en el principio de flotabilidad empleando un tubo de
revestimiento para el anclaje de dicho cuerpo hueco basado en el
principio de flotabilidad.
Otros pasos y aspectos del método de la invención
quedan expuestos en las reivindicaciones 12 a 24.
Un ejemplo de una realización de la invención
ilustrado de manera esquemática se muestra mediante una vista en
perspectiva cuando una instalación submarina ocupa una fase de
producción.
En el lecho marino 10, se ha instalado una
estructura submarina 12 en una fase de introducción, formando un
anclaje para las líneas 14 para sumergir y situar lateralmente un
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad 16.
La instalación submarina, de acuerdo con la
invención, es adecuada para su uso a grandes profundidades
oceánicas, p.ej. 400-4000 metros, y el cuerpo de
flotabilidad sumergido 16 puede situarse, por ejemplo, a una
profundidad de 150 metros, donde la influencia de las olas es muy
reducida, ocasionando una variación moderada en la carga de los
puntales tensores para el anclaje del cuerpo de flotabilidad 16
sobre el lecho marino.
Después de que, por ejemplo, ocho pozos hayan
sido perforados hasta 13 3/8 pulgadas, se bajan las columnas de
tubos de revestimiento 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h desde
una plataforma flotante (no mostrada) para ser roscadas al extremo
roscado superior de los últimos tubos de revestimiento, durante lo
cual las columnas de tubos de revestimiento 18a-18h
pasan por conductos alineados verticalmente, no mostrados, en el
cuerpo de flotabilidad 16. En la fase de producción, el cuerpo de
flotabilidad 16 se cierra por su parte superior, excepto por una
abertura central para una manguera de producción 20. Tras ser
roscados a dicho extremo superior de los últimos tubos de
revestimiento, estas columnas de tubos de revestimiento
18a-18h, cuyo número se corresponde con el número
de pozos, se acoplan al cuerpo de flotabilidad 16 por el extremo
superior de las mismas. Durante este acoplamiento, las líneas de
anclaje temporales 14 pueden tensarse para, posteriormente,
destensarse, transmitiendo el esfuerzo de tensión a "los puntales
tensores" 18a-18h de acuerdo con la invención
que, por tanto, se tensan y aprietan.
Las líneas de anclaje temporales 14 pueden
retirarse cuando la instalación submarina esté lista para la
producción.
Como se ha mencionado, una o más de las columnas
de tubos de revestimiento 18a-18h tienen una doble
función, concretamente como tubería de revestimiento y como puntal
tensor. En la realización mostrada, los pozos, una vez completados,
son considerados como continuos desde el yacimiento hasta el cuerpo
hueco sumergido basado en el principio de flotabilidad y anclado con
pies/puntales tensores que se sitúa a una profundidad en otro orden
distinto del lecho marino. La invención representa grandes
simplificaciones en relación con la técnica conocida y convencional
y permite la utilización de tecnología ya establecida, como son las
operaciones asociadas a la perforación a grandes profundidades
oceánicas así como la llamada producción flotante.
Claims (26)
1. Una instalación submarina destinada a la
perforación y producción en alta mar de pozos de petróleo y/o gas
en aguas profundas o moderadamente profundas, dicha instalación
submarina comprendiendo un cuerpo hueco basado en el principio de
flotabilidad (16) utilizado para el transporte de hidrocarburos,
estando situado dicho cuerpo hueco basado en el principio de
flotabilidad (16) a una profundidad considerablemente más cerca de
la superficie del mar que del lecho marino (10), extendiéndose al
menos un conducto de transporte de hidrocarburos
(18a-f) entre un pozo en el lecho marino (10) y
dicho cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad (16),
donde el pozo está forrado con una columna de tubos de
revestimiento caracterizada por que el tubo de revestimiento
se extiende desde y es una continuación de dicha columna de tubos de
revestimiento que reviste dicho pozo en el lecho marino (10) hasta
el mencionado cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad
(16) para el anclaje de dicho cuerpo hueco basado en el principio de
flotabilidad (16).
2. Una instalación submarina según la
Reivindicación 1, en la que dicha columna de tubos de revestimiento
está fijada a dicho pozo en el lecho marino.
3. Una instalación submarina según la
Reivindicación 1 ó 2, en la que dicha columna de tubos de
revestimiento del lecho marino está conectada mediante rosca a dicho
tubo de revestimiento que se extiende de la misma.
4. Una instalación submarina según la
Reivindicación 1, 2 ó 3 en la que dicho cuerpo hueco basado en el
principio de flotabilidad (16) comprende una boca de pozo.
5. Una instalación submarina según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende además una manguera
de producción (20) para transportar hidrocarburos desde dicho cuerpo
hueco basado en el principio de flotabilidad (16) hasta la
superficie del mar.
6. Una instalación submarina según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de
pozos y una estructura (12) situada alrededor de dicha pluralidad de
pozos.
7. Una instalación submarina según la
reivindicación 6, que comprende además una línea temporal (14)
acoplada entre dicha estructura (12) y dicho cuerpo hueco basado en
el principio de flotabilidad (16).
8. Una instalación submarina según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en la que dicha columna de tubos
de revestimiento situada en el lecho marino es la última columna de
tubos de revestimiento armada.
9. Una instalación submarina según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en la que se arman más tubos de
revestimiento de dimensiones sucesivamente decrecientes a partir del
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad.
10. Una instalación submarina según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en la que dicho cuerpo hueco
basado en el principio de flotabilidad (16) comprende una válvula de
control de explosión.
11. Un método para instalar una instalación
submarina que comprende un cuerpo hueco sumergido basado en el
principio de flotabilidad (16) y un pozo en un lecho marino forrado
con una columna de tubos de revestimiento, formado parte de dicho
método el paso para extender dicha columna de tubos de revestimiento
desde el lecho marino hasta el cuerpo hueco basado en el principio
de flotabilidad utilizando un tubo de revestimiento para el anclaje
de dicho cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad.
12. Un método según la Reivindicación 11, por el
que el paso para extender dicha columna de tubos de revestimiento
comprende la fijación de secciones de tubos de revestimiento a dicha
columna de tubos de revestimiento.
13. Un método según la reivindicación 12, por el
que dicho paso de fijación comprende el roscado de una sección del
tubo de revestimiento a dicha columna de tubos de revestimiento.
14. Un método según la Reivindicación 11, 12 ó
13, por el que dicho cuerpo hueco basado en el principio de
flotabilidad está situado a una profundidad considerablemente más
cerca de la superficie que del lecho marino.
15. Un método según cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 14, por el que dicha instalación submarina
comprende una pluralidad de pozos, estando forrado cada pozo con una
columna de tubos de revestimiento y teniendo cada uno un tubo de
revestimiento que se extiende desde los mismos para el anclaje de
dicho cuerpo hueco de flotabilidad.
16. Un método según la Reivindicación 15, por el
que una estructura se sitúa en el lecho marino alrededor de dicha
pluralidad de pozos.
17. Un método según cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 16, que comprende además el paso para anclar
dicho cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad por medio
de vientos fijados al lecho marino durante la instalación de dicho
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad.
18. Un método según la Reivindicación 17, por el
que se fijan vientos a dicha estructura.
19. Un método según la Reivindicación 17 ó 18,
que incluye además el paso para aflojar o retirar dichos vientos
tras haber fijado dicha columna de tubos de revestimiento a dicho
cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad.
20. Un método según cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 19, que comprende además el paso para
sumergir dicho cuerpo hueco basado en el principio de flotabilidad
empleando un lastre.
21. Un método según cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 20, por el que dicho cuerpo hueco basado en
el principio de flotabilidad comprende una manguera de producción
para el transporte de hidrocarburos desde dicho cuerpo hueco basado
en el principio de flotabilidad hasta la superficie del mar.
22. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 21, que comprende además el paso para taponar
temporalmente el pozo antes de llevar a cabo el paso de la
Reivindicación 11.
23. Un método de acuerdo con cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 22, por el que el cuerpo hueco basado en el
principio de flotabilidad se sumerge a una profundidad de 150 metros
y se ancla a dicha profundidad.
24. Un método según las Reivindicaciones 11 a 23,
por el que dicha columna de tubos de revestimiento constituye la
última columna de tubos de revestimiento armada en el pozo del lecho
marino.
25. Un método según las Reivindicaciones 11 a 24,
que comprende además el paso para armar más tubos de revestimiento
de dimensiones sucesivamente decrecientes desde el cuerpo hueco
basado en el principio de flotabilidad.
26. Un método según cualquiera de las
Reivindicaciones 11 a 25, que comprende además el paso para
proporcionar una válvula de control de explosión en dicho cuerpo
hueco basado en el principio de flotabilidad.
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