ES2223459T3 - Construccion maritima flotante y elemento flotador. - Google Patents

Abstract

Una construcción marítima flotante (1) que comprende un aparato de suspensión (7) para sostener un tubo vertical (6), estando el aparato de suspensión (7) preparado para transmitir la fuerza descendente ejercida por un tubo vertical de la construcción marítima (1) y comprendiendo un aparato de elevación para sostener el tubo vertical y una guía (11) que, en servicio se extiende cerca de la superficie del agua, caracterizado porque el aparato de suspensión (7) consta también de un flotador (12) dispuesto para moverse axialmente dentro de la guía (11), estando el flotador (12) provisto de un dispositivo de acoplamiento (18) para recibir el tubo vertical (6), y porque el aparato de suspensión (14) también comprende un dispositivo de conexión (14) graduable en longitud que conecta la guía (11) con el flotador 12.

Description

Construcción marítima flotante y elemento flotador.

La invención se refiere a una construcción marítima flotante que comprende un aparato de suspensión para sostener un tubo vertical, estando preparado dicho aparato de suspensión para transmitir hacia abajo la carga impuesta por el tubo vertical de la construcción marítima, el cual comprende un medio de elevación para sostener el tubo vertical y una guía que, estando en servicio, se extiende cercana a la superficie del agua.

Esta construcción marítima se da a conocer en US 3 858 401 y comprende un aparato de elevación para sostener la estructura elevada, compuesta por varias cámaras flotantes receptoras de gas.

US 3 017 934 revela una construcción marítima flotante que tiene un empalme telescópico para la estructura elevada, que no está dispuesta para transmitir la carga hacia abajo, y comprende una guía que, estando en servicio, se extiende cercana a la superficie del agua, con un flotador conectado al tubo vertical. Cuando el empalme telescópico está en servicio, se puede extender desde el flotador fijado al tramo superior del tubo vertical mediante la guía que se mueve axialmente dentro de una columna tubular suspendida de la construcción marítima.

La construcción marítima de US 3 858 401 se destina a la explotación en el mar y a preparar la explotación de pozos submarinos de recursos naturales en lugares donde el fondo marino está a relativa profundidad bajo la superficie del agua. Para poder llegar al pozo, la construcción marítima flotante, que suele ser un buque o aparato semisumergible perforador, se sitúa en la superficie del agua sobre el pozo. Luego se hace descender desde la construcción marítima flotante un tubo vertical que se acopla con una válvula de retención ya colocada en el fondo del mar, formando el tubo un conducto por el cual, por ejemplo, durante la preparación del pozo para ser explotado, se pueden descender herramientas perforadoras y, durante la explotación misma, los recursos naturales se pueden enviar desde el pozo a la construcción marítima sin que dichos recursos toquen el agua.

El tubo vertical se construye normalmente con tramos que se van acoplando a medida que descienden y desacoplando cuando ascienden. Esta operación suele implicar el desplazamiento hacia arriba o hacia abajo, respectivamente, del tubo vertical a lo largo de un tramo del tubo, mediante el aparato de elevación que forma parte del aparato de suspensión. A causa de la gran profundidad del fondo del mar respecto a la superficie, la construcción marítima flotante no puede apoyarse con patas en el fondo como una construcción que no flota, pero se sitúa en estado de flotación sobre el pozo mediante anclas de tierra o medios de posicionamiento dinámicos. Para que la construcción marítima pueda seguir el movimiento de las olas de la superficie respecto al tubo vertical, el equipo de suspensión suele tener un acoplamiento de pinzas para recibir el tubo vertical, que está unido a la construcción marítima por medio de cilindros telescópicos o un sistema de tensado en forma de cables que corren por poleas, transmitiendo el aparato de suspensión la fuerza descendente que ejerce el tubo vertical que desciende por la construcción marítima. La construcción marítima ha de tener suficiente flotabilidad para compensar la fuerza descendente que ejerce el tubo vertical.

Debido al agotamiento de los pozos situados donde hay relativamente poco fondo, es cada vez más importante poder explotar y preparar para la explotación otros yacimientos situados donde el fondo del mar es más profundo. Actualmente se desea, en particular, que sea posible explotar yacimientos donde el fondo marino está a más de 1.500 metros bajo la superficie.

Ello plantea el problema de que exige construcciones del tubo vertical más largas, ejerciendo así más fuerza descendente sobre la construcción flotante, de modo que el aparato de suspensión debe ser más pesado y la construcción marítima tener más capacidad de flotación. Esto, en la práctica, ocasiona un aumento considerable de los costes de fabricación y funcionamiento del aparato marítimo.

El objeto de la invención es ofrecer una construcción marítima del tipo descrito en el preámbulo que no tenga los inconvenientes antes expuestos. Con este fin, la construcción marítima que propone la invención, consiste en un aparato de suspensión que sostiene el tubo vertical, estando el equipo de suspensión dispuesto para transmitir la fuerza descendente que ejerce el tubo vertical sobre la construcción marítima, y una guía que, en servicio, se extiende cercana a la superficie del agua, caracterizándose porque, el aparato de suspensión dispone además de un flotador dotado dispuesto para moverse axialmente en la guía, estando dotado el flotador de una conexión para recibir el tubo vertical, y porque el aparato de suspensión también comprende un medio de conexión de longitud graduable que une la guía con el flotador. El efecto que se consigue con la flotación adicional del flotador es la reducción considerable de la fuerza descendente que ejerce el tubo vertical sobre la construcción flotante, a través del aparato de suspensión, de modo que éste puede ser más concepción más sencilla y la construcción marítima requiere menos fuerza de flotación. El flotador, por estar dotado de movimiento axial, puede moverse por la guía adelante y atrás cuando está acoplado al tubo vertical, permitiendo a la construcción marítima seguir el oleaje de la superficie del mar. Además, la guía puede absorber el empuje horizontal entre la construcción marítima y el tubo vertical, es decir, las fuerzas esencialmente paralelas a la superficie marina debidas, por ejemplo al viento o la corriente. Por lo tanto, la conexión graduable verticalmente entre el tubo o el flotados y la construcción marítima puede ser de construcción más ligera puesto que ahora estará cargada en sentido vertical o esencialmente transversal a la superficie del agua.

En una configuración ventajosa, la guía contiene un conducto y el flotador está provisto de un manguito alargado dotado de una cámara flotante, instalado en el conducto con movimiento axial. Así, entre todo ello se consigue el efecto de que transversalmente al sentido del movimiento, sea posible transmitir el movimiento entre el flotador y la construcción marítima y realizar un guiamiento fiable de manera simple. En particular, puede efectuarse con gran eficiencia la antes citada transmisión de las fuerzas transversales.

En otra configuración, la cámara flotante se instala en la guía de modo que vaya fijada al giro axial. Así se consigue el efecto de reducir la posible acumulación de torsión del tubo vertical, causada por el movimiento de la construcción marítima debido al oleaje.

En aún otra configuración, la construcción marítima con arreglo a la invención se caracteriza porque la cámara flotante dispone de lastre regulable. El efecto que se consigue es el sostener el movimiento ascendente y descendente del tubo vertical respecto a la construcción marítima. Lo que es ventajoso, en particular, cuando el tubo vertical sube y baja respecto a la construcción marítima durante el montaje y desmontaje de los tramos del tubo vertical.

En otra configuración más, la construcción marítima con arreglo a la invención se caracteriza porque el elemento flotante tiene un orificio central para guiar el tubo vertical a su través. Este conjunto consigue el efecto de permitir descender el tubo vertical en un ángulo predeterminado. Preferiblemente, el orificio central tiene paredes laterales divergentes hacia abajo respecto al eje longitudinal a un ángulo de 1 a 6°, preferentemente de unos 3°. Para reducir el riesgo de que el tubo vertical sufra daños por el roce con las paredes laterales, éstas puede estar dotadas de una protección, p.ej., un revestimiento de goma.

En otra configuración más, el flotador conectado a la guía se puede desconectar. El efecto que se consigue es que la construcción marítima se puede desacoplar del flotador con el tubo vertical. En particular, de este modo el tubo vertical con el flotador pueden permanecer flotando detrás y sobre el pozo mientras la construcción marítima con la guía se desplaza como unidad separada.

Y en todavía otra configuración, la construcción marítima que propone la invención comprende una guía graduable en altura a una posición por encima del nivel del agua. Así se consigue el efecto de, cuando el tubo vertical no está presente, la guía se puede poner en una posición más alta que la superficie del mar de modo que se reduzca la resistencia del agua al navegar. La invención también se refiere al flotador.

A continuación se especifica la invención con referencia a una serie de configuraciones a título de ejemplo que se muestran en figuras. En las figuras:

La Fig. 1 es una vista frontal esquemática de la primera configuración de una construcción marítima flotante con arreglo a la invención;

La Fig. 2a es una vista frontal esquemática del flotador de la construcción marítima de la Fig. 1;

La Fig. 2b es una vista esquemática en planta del flotador de la Fig. 2a;

Las Figs. 3a, 3b y 3c son vistas frontales esquemáticas de una segunda configuración de una construcción marítima flotante con arreglo a la invención en posición de trabajo, en posición de viaje y en posición desacoplada, respectivamente;

La Fig 4 es un alzado lateral esquemático de una tercera configuración de una construcción marítima flotante con arreglo a la invención; y

La Fig. 5 es una elevación lateral esquemática de una cuarta configuración de una construcción marítima flotante con arreglo a la invención.

Se observará que las figuras son meras representaciones esquemáticas de las configuraciones preferidas de la invención. Las partes correspondientes o idénticas se designan en las figuras con los mismos números de referencia.

La Fig. 1 presenta una construcción marítima flotante 1 proyectada como semisumergible. La construcción semisumergible comprende una cubierta de trabajo 2 unida a flotadores 4 mediante patas 3. La construcción semisumergible 1 se puede hundir por medio de los flotadores 4 desde la posición de viaje, en la que los flotadores van normalmente, al menos en parte, por encima de la superficie del agua 5, a la posición de trabajo semisumergida que muestra la figura, en la que los flotadores 4 están por debajo de la superficie del agua 5. En la posición de trabajo mostrada, la construcción semisumergida todavía está flotando sobre el agua, pero sigue el oleaje de la superficie 5 más despacio. En esta posición de trabajo, se puede descender un tubo vertical 6 por medio del aparato de suspensión 7, desde la cubierta de trabajo 2 al fondo del mar, en la dirección de la flecha 8.

El aparato de suspensión 7 consiste en una grúa de tipo convencional, montada en un castillete 9. La cubierta de trabajo 2 alimenta los tramos 10 del tubo vertical de manera conocida, para acoplarlos y formar el tubo vertical 6 tal como se describirá con más detalle más adelante. El aparato de suspensión comprende una guía 11 que, al menos en posición de trabajo, se sitúa cerca de la superficie del agua y se extiende esencialmente transversalmente a la misma. La guía 11, en este ejemplo de configuración, es un conducto de sección rectangular. Un flotador instalado en la guía 11 con movimiento axial, es decir, esencialmente transversal a la superficie del agua 5. El flotador 12 dispone de un acoplamiento para acoplarlo al tubo vertical 6.

El flotador 12 se conecta a la guía 11 por medio del dispositivo de conexión 14, que en esta caso es de construcción telescópica.

Con referencia a las Figs. 2a, y 2b, el flotador 12 que se muestra en ellas tiene un manguito 15 de sección rectangular, que está cerrado cerca del lado superior 16 y el inferior 17, formando la cámara flotadora 18. La sección rectangular del manguito 17 hace que el flotador 12 esté incluido en la guía 11 a fin de fijarlo contra la rotación axial. El flotador 12 dispone de un orificio central 19 para guiar los tramos 10 del tubo vertical 6 que lo atraviesan. El flotador 12, mediante el dispositivo de acoplamiento, se une al tramo superior 10 del tubo vertical 6 mediante pinzas. Desde luego, se pueden aplicar otros medios de sujeción. La forma de cardán del acoplamiento 13 consigue el efecto de que el tubo vertical acoplado pueda girar ligeramente respecto al flotador 12 sobre los ejes 20 y 21. Puesto que el orificio central está esencialmente en postura transversal a la superficie del agua 5 y tiene paredes laterales divergentes respecto al eje longitudinal, a un ángulo de unos 3° en la dirección de la flecha 8, es posible guiar el descenso de los tramos sucesivos del tubo vertical en el ángulo apropiado.

Los tramos verticales que describe la solicitud holandesa 1008311 se pueden aplicar provechosamente a esta configuración, pues no sólo tienen capacidad de flotación propia, sino que también están protegidos en la circunferencia exterior contigua para permitir la debida cooperación con las paredes laterales de la guía.

La cámara flotante 12 está provista de lastre regulable 22, presentados en la figura esquemáticamente, por lo que se puede graduar la fuerza ascendente sobre el flotador 12. Construyendo los medios de lastrado 22 en forma de válvulas y descargando aire comprimido y agua, el efecto conseguido es que se puede realizar fácilmente. Por medio del lastre regulable 22, se puede sostener el movimiento ascendente y descendente del flotador 12 dentro de la guía 1. El movimiento axial del flotador 12 por la guía 11 se facilita incluyendo ruedas guía o elementos similares.

En la posición de trabajo que presenta la Fig. 1, el tubo vertical 6 está unido al flotador 12 por el dispositivo de acoplamiento 13. El flotador 12 origina una fuerza ascendente que puede compensar considerablemente la fuerza descendente causada por el tubo vertical 6. Así, el aparato de suspensión, y en particular el dispositivo de conexión telescópico 14 y el aparato de elevación, además de toda la construcción semisumergible, puede ser de construcción más ligera y puede elegirse una fuerza de flotación de los flotadores 4 considerablemente menor. Por otra parte, las fuerzas que absorbe la guía 11 son esencialmente transversales a la superficie del agua 5 y también pueden construirse bastante más ligeras. En particular, los cilindros telescópicos, dispuestos a ambos lados del tubo vertical, operan retrayéndose y extendiéndose en igual medida y por lo tanto se simplifican considerablemente. Se observará que, gracias a dicha guía, la conexión del tubo vertical con la construcción marítima puede actuar convenientemente por sí sola, es decir, sin flotador.

Con referencia a las figuras 3a, 3b y 3c, presentan una segunda configuración de la construcción marítima flotante 1 con arreglo a la invención. Esta construcción marítima flotante 1 también está concebida de forma semisumergible. La Fig. 3a presenta dicha construcción en posición de trabajo, en tanto que la Fig. 3b la muestra en posición de traslado. El dispositivo de guía 11 está conectado al equipo marítimo por los cilindros telescópicos 24 de modo que se pueda graduar en altura en una posición por encima de la superficie del agua 5. Por supuesto, los medios de conexión graduables pueden ser de otro tipo. En posición de traslado, el dispositivo de guía 11 se puede levantar con el flotador 12 a una posición por encima del nivel del mar a modo de reducir la resistencia del agua durante la navegación y hay menos riesgo de que la construcción marítima 1 zozobre. Además, en esta configuración el flotador está unido a la guía 11 con elementos de acoplamiento desmontables, de tal manera que, desde la posición de trabajo mostrada en la Fig. 3a, el flotador 12 se puede desacoplar y se pueda poner en posición de trabajo la construcción marítima flotante 1 y desplazarla con la guía 11 levantada, dejando detrás el flotador 11. Se comprende que se pueden aplicar otras variantes estructurales a la conexión desmontable entre el flotador y la guía o la construcción flotante.

Con referencia a la Fig. 4, vemos en ella una tercera variante estructural de una construcción marítima flotante con arreglo a la invención. La construcción marítima flotante de esta variante se ha proyectado como buque de perforación. El buque de perforación consta de un casco 25 de tipo naviero convencional y está provisto de un conducto guía 11 que se extiende esencialmente perpendicular a la línea de flotación y en el que se incluye un flotador con movimiento axial. En esta variante estructural, el flotador 12 funciona esencialmente igual que como se ha descrito con referencia a las Figs. 1 y 2a y b. Cuando no hay un tubo vertical acoplado al flotador 12, se puede elevar a una posición más alta que la quilla 27 del casco 25, apoyado en los medios de lastrado regulables 22 y por medio del elemento de conexión telescópico 14, tras de lo cual se puede cerrar el conducto guía 11 junto a la quilla 11 por medio de obturadores, que no se muestran, a fin de reducir la resistencia del agua al casco 25 durante la navegación.

Con referencia a la Fig. 5 a, vemos en ella una construcción marítima flotante 1 proyectada como buque de trabajo. El buque de trabajo consta de un casco 28 dotado de medios de propulsión 28 y una cubierta de trabajo 29, y el casco 28 es sumergible en la posición de trabajo. El buque de trabajo 29 se une al casco 28 con un medio de conexión graduable a distancias intermedias, de manera que el buque de trabajo se pueda cambiar desde la posición de traslado, en la que la cubierta de trabajo 29 está situada junto al casco 28, a la posición semisumergida, en la que la cubierta de trabajo está separada del casco 28 por encima de la línea de flotación 5, y el casco se sitúa esencialmente bajo la línea de flotación 5. El casco 28 comprende una columna de trabajo 30 provista de un conducto guía 31. Dentro del conducto guía está montado un flotador 12 con movimiento axial. El conducto guía 31 actúa como guía. El efecto constructivo y el principio funcional del flotador y la guía son esencialmente iguales a lo descrito anteriormente con referencia a las Figs. 1, 2a y 2b. Para más detalles del buque de trabajo, nos remitimos a la solicitud de patente holandesa 1010884 cuyo solicitante tiene en curso.

Se observa que el flotador y/o la guía están fabricados preferiblemente con acero de gran resistencia, p.ej., un acero cuyo límite elástico sea de al menos 800 N/mm^{2}, y más preferiblemente con un límite elástico de por lo menos 1.1000 N/mm^{2}. Ese tipo de acero se encuentra en el mercado con el nombre Weldox de la casa SSAB de Oxelösund, Suecia.

Se observa también que la invención no se limita a las configuraciones preferidas expuestas anteriormente. Por ejemplo, el flotador también podría estar acoplado al tubo vertical de otra manera, por ejemplo, mediante topes cooperantes. Además, el flotador puede consistir en varias piezas. Asimismo puede carecer de orificio para guiar el tubo vertical a través del mismo, p.ej., cuando se hace pasar el tubo vertical a través del flotador. También las paredes laterales del orificio central pueden separarse a un ángulo más abierto. Ello es ventajoso en particular cuando las paredes laterales de los tramos del tubo pudieran dañarse al rozar las paredes laterales del orificio. Además, la guía puede tener una forma distinta que la de conducto guía, p. ej., como una guía abierta con varios raíles, o como una barra central alrededor de la cual se guía el flotador. Tampoco es forzoso que el flotador esté cerrado por el lado inferior, ya que podría estar abierto por ese lado. También puede ponerse otro tipo de conexiones de longitud graduable entre el flotador y/o la guía y la construcción marítima, tal como cables con un cabestrante que pasen por unas poleas o canales de guía.

También la sección del flotador y de la guía podría ser de forma ovalada, triangular o poligonal para impedir el giro axial de la guía. Igualmente, dicha sección podría ser incluso circular si, p.ej., está dotada de un saliente que coopera con la guía para impedir el giro axial.

Tales variaciones son fáciles de entender por una persona competente y se considera que entran en el ámbito de la invención como se expone en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

1. Una construcción marítima flotante (1) que comprende un aparato de suspensión (7) para sostener un tubo vertical (6), estando el aparato de suspensión (7) preparado para transmitir la fuerza descendente ejercida por un tubo vertical de la construcción marítima (1) y comprendiendo un aparato de elevación para sostener el tubo vertical y una guía (11) que, en servicio se extiende cerca de la superficie del agua, caracterizado porque el aparato de suspensión (7) consta también de un flotador (12) dispuesto para moverse axialmente dentro de la guía (11), estando el flotador (12) provisto de un dispositivo de acoplamiento (18) para recibir el tubo vertical (6), y porque el aparato de suspensión (14) también comprende un dispositivo de conexión (14) graduable en longitud que conecta la guía (11) con el flotador 12.

2. Una construcción marítima flotante (1) según la reivindicación 1 en la que la guía (11) comprende un conducto y el flotador comprende un manguito (15) dotado de una cámara de flotación (18), estando el manguito instalado en el conducto con movimiento axial.

3. Una construcción marítima flotante (1) según las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el flotador (12) está instalado dentro de la guía (11) a fin de sujetarlo contra el giro axial.

4. Una construcción marítima flotante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el flotador (12) comprende una cámara flotante (18) con un medio de lastrado regulable (22).

5. Una construcción marítima flotante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuyo flotador (12) tiene un orificio (19) con paredes laterales para guiar a través del mismo el tubo vertical.

6. Una construcción marítima flotante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el flotador (12) se puede montar y desmontar de la guía (11).

7. Una construcción marítima flotante (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la guía (11) está conectada a la construcción marítima flotante (1) de manera que se pueda graduar a una posición por encima del nivel del agua.

8. Un flotador (12) para introducirlo en la guía (11) de una construcción marítima flotante (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que contiene un manguito (15), está cerrado por la parte superior (16) y por la parte lateral (17) y tiene una cámara de flotación (18) con un orificio central (19) con paredes laterales divergentes para guiar el tubo vertical a través del mismo, cuyas paredes laterales divergen respecto al eje longitudinal del orificio, comprendiendo además el flotador un dispositivo acopiador de pinzas (13) para recibir el tubo vertical (6) y un dispositivo conector (14) para unir el flotador con el aparato de suspensión de la construcción marítima flotante.