ES2252026T3

ES2252026T3 - Subestructura compacta de plataforma de cables tensados.

Info

Publication number: ES2252026T3
Application number: ES00947042T
Authority: ES
Inventors: W. Huang Edward; A. Sarwono Bambang; W. Lai Ngok
Original assignee: Deepwater Marine Technology LLC
Current assignee: Deepwater Marine Technology LLC
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2006-05-16
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: EP1196320B1; CA2378517C; CA2378517A1; KR100493496B1; AU6071200A; MY126947A; ATE313479T1; WO2001003999A1; EP1196320B8; US6447208B1; EP1196320A1; BR0012276A; DE60024996D1; CN1159191C; CN1370122A; BR0012276B1; KR20020025186A

Abstract

Una subestructura de tipo TLP (tension leg platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para una plataforma offshore que comprende: por lo menos tres columnas de apoyo flotantes (102) dispuestas alrededor de un eje central (106) de la subestructura para formar una apertura (108) cuyo centro es el eje central; múltiples pontones flotantes (110) espaciados lateralmente del eje y que conectan entre sí al menos varias de las columnas (102); cada pontón (110) posee un extremo conectado al extremo inferior de una de las columnas (102) y otro extremo conectado al extremo inferior de otra columna (102). La unión de dos pontones con una de las columnas define una esquina; y múltiples conectores de cables tensados (118) montados en la subestructura, que se caracteriza por: múltiples alas (114), de las cuales por lo menos una de dichas alas (114) se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina. Esta ala posee un perímetro que comprende varios lados verticales y un extremo; y cadauno de los conectores de cables tensados (118) está montado en el perímetro de una de las alas.

Description

Subestructura compacta de plataforma de cables tensados.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una subestructura compacta de plataforma de tipo TLP (tension leg platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para el soporte de una plataforma offshore. El aparato de la invención incluye múltiples columnas de apoyo dispuestas en una zona abierta alrededor de un eje central de la subestructura, múltiples pontones de conexión y múltiples alas o brazos estabilizadores para asegurar de forma permanente o temporal múltiples cables tensados anclados al fondo marino. Las columnas están dispuestas preferentemente de forma simétrica alrededor del eje central.

En particular, la presente invención se refiere a una subestructura compacta de tipo TLP de base amplia para el soporte de una plataforma que incluye múltiples columnas de apoyo dispuestas alrededor de una zona abierta, transparente a las olas, ubicada alrededor de un eje central de la subestructura. Las columnas adyacentes están conectadas entre sí por al menos un pontón y se sitúan, preferentemente de forma simétrica, alrededor del eje central. La subestructura también incluye varias alas o brazos estabilizadores que salen de forma radial de las columnas y/o de los pontones. Cada una de estas alas está diseñada para asegurar de forma permanente o temporal por lo menos uno de los cables tensados anclados al fondo marino. Parte de cada columna se encuentra por encima del nivel del agua, mientras que el resto está sumergido. El aparato de la subestructura minimiza, o al menos reduce, el movimiento de traslación y la flexión de rotación en la subestructura, reduciendo así la fatiga por flexión en los cables tensados que anclan la subestructura al fondo marino. El aparato también supera la necesidad de que el espacio entre cables tensados y el espacio entre columnas guarden relación. La presente invención también se refiere a las plataformas que incorporan esta subestructura, los métodos para la construcción de la subestructura, los métodos para amarrar una plataforma offshore y los métodos para reducir la fatiga y ampliar el ciclo vital de los cables tensados de anclado y las conexiones.

2. Descripción de la técnica relacionada

Un gran número de subestructuras han sido descritas en el estado de la técnica anterior. Muchas de estas subestructuras son estructuras de soporte de plataformas de grandes dimensiones y están sujetas al fondo marino por medio de una serie de cables tensados. Estos cables tensados conforman un patrón que define los límites de un área relativamente grande del fondo marino. Las subestructuras compactas también se conocen en la técnica, pero generalmente utilizan una columna central con brazos que salen radialmente de la misma. Tanto plataformas compactas como de gran tamaño han sido divulgadas en las siguientes patentes estadounidenses, que se adjuntan a este documento a efectos de consulta: 3,982,492; 4,421,436; 4,793,738; 4,913,233; 4,938,632; 4,983,073; 5,147,148; 5,381,865; 5,421,676;
5,431,511; 5,433,273; 5,549,164; 5,507,598; 5,567,086; 5,669,735 y 5,775,846. Sin embargo, estas estructuras no incluyen las características que se ofrecen en la presente invención. Por ejemplo, estas estructuras no incluyen una serie de brazos o alas que salen radialmente de una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y que minimiza, o al menos reduce, el grado de fatiga en los cables tensados de anclaje. Estas plataformas de gran tamaño y compactas se han divulgado en los siguientes números de publicaciones internacionales: WO97/45318 y WO99/00293. Las estructuras tampoco incluyen características de la presente invención. Por ejemplo, WO97/45318 no incluye, por lo menos, una subestructura transparente a las olas con múltiples columnas y una serie de brazos u alas que salen radialmente de la misma. Asimismo, WO99/00293 no incluye, por lo menos, un ala que se extiende hacia fuera desde la esquina definida por la unión de dos pontones cualesquiera con una de las columnas, como se reivindica. Por otra parte, WO99/00293 tampoco cuenta con un ala que incrementa sustancialmente el radio del perímetro de la subestructura, sino que posee simplemente puntos de anclaje (1) que sirven únicamente para conectar las líneas de anclaje a las columnas. Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de una subestructura transparente a las olas, compacta y con múltiples columnas, que minimice o al menos reduzca la fatiga de los cables tensados y posea un modelo de anclaje al fondo marino similar a una subestructura de gran tamaño de una plataforma de tipo TLP.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una subestructura compacta de plataforma de tipo TLP de base amplia con múltiples columnas, con una zona central transparente a las olas, para el soporte de una plataforma offshore. El aparato de esta invención incluye múltiples columnas de apoyo dispuestas en derredor de una zona abierta alrededor de un eje central de la subestructura y por lo menos un pontón flotante que conecta las columnas adyacentes entre sí. Las columnas están diseñadas para fijarse a una plataforma y proporcionar apoyo a la misma, y están preferentemente dispuestas de forma simétrica alrededor del eje central.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona una subestructura de plataforma de tipo TLP de base amplia para una plataforma offshore que comprende:

por lo menos tres columnas de apoyo flotantes dispuestas alrededor de un eje central de la subestructura para formar una apertura que se ubica alrededor del eje central;

múltiples pontones flotantes espaciados lateralmente con respecto al eje y que conectan por lo menos algunas de las columnas entre sí;

cada pontón cuenta con un extremo conectado al extremo inferior de una columna y otro extremo conectado al extremo inferior de otra columna; la unión de dos pontones con una de las columnas constituye una esquina; y

múltiples conectores de cables tensados montados en la subestructura, que se caracteriza por:

múltiples alas, con al menos una de las mismas que se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina; este ala tiene un perímetro que comprende varios lados verticales y un extremo; y

cada uno de los conectores de cables tensados está montado en el perímetro de una de las alas.

Durante su funcionamiento, cada columna tiene una parte sumergida y otra no sumergida y, junto con los pontones flotantes, que están sumergidos, las columnas pueden ser fabricadas para que sean flotantes de una forma selectiva gracias al control de su lastre (y, de hecho, es preferible que lo sean). La subestructura también incluye al menos un ala o brazo fijado permanentemente a cada columna o a cada pontón (o que forme parte de los mismos). Cada ala o brazo está unido a por lo menos un cable tensado que se encuentra anclado al fondo marino. Las alas pueden estar abiertas, cerradas o tener una estructura mixta (con partes cerradas y abiertas), y las alas cerradas o diferentes partes del ala pueden ser lastradas independientemente.

Preferentemente, el perímetro de cada una de las alas comprende un par de superficies laterales opuestas y un extremo; cada conector de cable tensado se monta a una de las superficies laterales de una de las alas.

La presente invención también proporciona una subestructura compacta de tipo TLP para el soporte de una plataforma offshore que incluye múltiples columnas de apoyo que forman una zona abierta, transparente a las olas, dispuesta alrededor de un eje central de la subestructura, en donde columnas adyacentes están conectadas entre sí por pontones flotantes y en donde las columnas se han ubicado preferentemente de forma simétrica alrededor del eje central. La subestructura también incluye múltiples alas o brazos que salen de forma radial de las columnas y/o de los pontones. Cada ala asegura de forma permanente o temporal por lo menos dos cables tensados anclados al fondo marino, y cada cable tensado está acoplado a un costado opuesto de un ala o brazo. Todas las columnas incluyen una parte por encima del agua y otra sumergida y, junto con los pontones flotantes, que están sumergidos, pueden ser (y, de hecho, es preferible que sean) flotantes de forma selectiva gracias a un control de su lastre. La subestructura está diseñada con el fin de minimizar el movimiento de traslación y la flexión de rotación en la misma (reduciendo así la fatiga por flexión en los cables tensados que anclan la subestructura al fondo marino), reducir la fatiga por flexión en los miembros de conexión que unen los cables tensados a las alas y desasociar la separación horizontal de los cables tensados en la marquesina de las dimensiones de la cubierta superior. También se ha diseñado esta subestructura para que posea unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) que pueda albergar tubos de retorno submarinos tensados (top tensioned risers) y permita un acceso directo vertical a los
pozos.

La presente invención también proporciona una plataforma de trabajo y una plataforma de equipo apoyada por la subestructura de la presente invención, la cual incluye plataformas fijadas de forma permanente o temporal a la subestructura (descritas anteriormente), la subestructura y los cables tensados anclados al fondo marino. La plataforma puede admitir equipos de perforación, de completación de pozos, tubos submarinos que ascienden desde una perforación de pozo en el fondo marino a través de la zona abierta de la subestructura de la plataforma, y otros equipos relacionados con los pozos.

La presente invención también proporciona un método para el soporte y amarre de una plataforma offshore con el fin de reducir la fatiga en los cables tensados de anclaje y sus conexiones. Este método incluye las fases de soporte de una plataforma offshore sobre una subestructura de la presente invención, lastrado de la subestructura de forma que partes de las columnas de la subestructura queden por encima del agua y partes de las columnas queden por debajo del agua, y colocación de múltiples cables tensados para que estén anclados en uno de sus extremos al fondo marino y estén fijados en el otro extremo a las alas de la subestructura.

La presente invención también proporciona un método para la construcción de las subestructuras de la presente invención, incluidas las fases correspondientes a la conexión entre sí de las columnas de apoyo adyacentes con al menos un pontón sumergible, la fijación de al menos un ala a cada columna o pontón y la fijación de cables tensados en uno de sus extremos al ala y en el otro a un anclaje de fondo
marino.

Descripción de los dibujos

Esta invención se comprenderá mejor si se consultan la siguiente descripción detallada y los dibujos ilustrativos que se adjuntan. En estos dibujos los elementos comunes han sido numerados de la misma manera.

En la Figura 1A se muestra una vista superior de una primera modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 1B se muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de la estructura de la Figu-
ra 1A.

En la Figura 1C se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 1D se muestra una vista lateral de la estructura de la Figura 1C.

En la Figura 1E se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 1F se muestra una vista lateral de la estructura de la Figura 1E.

En la Figura 1G se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 1H se muestra una vista lateral de la estructura de la Figura 1G.

En la Figura 2A se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 2B se muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de la estructura de la Figura 2A.

En la Figura 2C se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 2D se muestra una vista lateral de la estructura de la Figura 2C.

En la Figura 2E se muestra una vista superior de un diseño de ala alternativo.

En la Figura 3A se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 3B se muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de la estructura de la Figura 3A.

En la Figura 4A se muestra una vista superior de otra modalidad preferida de una estructura de soporte de plataforma de tipo TLP de base amplia, de acuerdo con la presente invención.

En la Figura 4B se muestra una vista lateral de la estructura de la Figura 4A.

En la Figura 5 se muestra una modalidad preferida de una plataforma offshore que incorpora la estructura de soporte de tipo TLP de base amplia de la Fi-
gura 1.

En la Figura 6 se muestra una modalidad preferida de una torre de perforación petrolífera, apoyada en una plataforma offshore que incorpora la estructura de soporte de tipo TLP de base amplia de la Figu-
ra 2C.

En la Figura 7 se muestra una modalidad preferida de una torre de perforación petrolífera, apoyada en una plataforma offshore que incorpora la estructura de soporte de tipo TLP de base amplia de la Figu-
ra 1C.

Descripción detallada de la invención

Es posible construir una subestructura compacta para una plataforma de tipo TLP que incorpore un modelo de soporte de cables tensados similar, por lo que respecta a su diseño geométrico, a estructuras de soporte de dimensiones más grandes. La subestructura proporciona transparencia a las olas en un área interna abierta alrededor de un eje central, así como varias (más de dos) columnas de apoyo flotantes dispuestas alrededor del eje central, preferentemente ubicadas de forma simétrica alrededor de este eje central. Las columnas adyacentes están conectadas entre sí por al menos un pontón flotante. Las columnas o pontón/pontones poseen alas o brazos flotantes que salen de forma radial de los mismos. Cada ala cuenta con una estructura para asegurar al menos un cable tensado anclado al fondo marino. Estas alas contribuyen a estabilizar la subestructura compacta, mejorar la eficacia del peso del casco en comparación con una plataforma convencional de tipo TLP, reducir al mínimo la carga de las olas y de la corriente marina en las columnas y pontones o en el casco, mejorar el ciclo vital de resistencia a la fatiga de los cables tensados, mejorar el ciclo de resistencia a la fatiga de los conectores superiores e inferiores de los cables tensados (proporcionando así una mayor flexibilidad en el diseño de los componentes), desasociar la separación horizontal de los cables tensados en la marquesina de las dimensiones de la cubierta superior, reducir los períodos naturales de vibraciones y movimientos de vaivén y balanceo en la plataforma y reducir los requisitos de lastre para mantener una tensión uniforme en los cables tensados. Mediante la optimización del espacio entre columnas, esta invención facilita la reducción del peso del acero en la estructura de cubierta y proporciona una mayor estabilidad para el transporte e instalación del casco. Las estructuras de la presente invención también pueden proporcionar unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y permitir el acceso directo vertical a los pozos. La estructura también permite la optimización de la relación entre el volumen de columna bajo el agua y el volumen de pontón con el fin de mejorar el efecto de cancelación hidrodinámico. Las estructuras preinstaladas pueden proporcionar una plataforma estabilizada para la instalación o construcción posteriores de una cubierta.

En líneas generales, la presente invención incluye una subestructura de soporte compacta que incluye, por lo menos, tres columnas de apoyo dispuestas alrededor de un eje central, con las columnas dispuestas preferentemente de forma simétrica alrededor del eje central. La subestructura está diseñada para soportar una plataforma offshore. En su modalidad preferida, la invención incluye múltiples pontones flotantes sumergibles, con por lo menos un pontón que conecta entre sí cada par de columnas adyacentes en una ubicación sumergida de cada columna y varias alas que salen radialmente hacia fuera de cada columna y/o cada pontón. A todas las alas se ha fijado por lo menos un conector de cable tensado. Es preferible que las alas estén dispuestas simétricamente alrededor del eje central de la estructura.

En líneas generales, la presente invención también se refiere a un método para el amarre de una plataforma offshore, incluidas las fases de anclaje en un extremo de múltiples cables tensados en el fondo marino, aseguramiento del otro extremo de los cables tensados a alas fijadas a una subestructura de la presente invención y fijación de una plataforma a la parte superior de múltiples columnas flotantes de la subestructura. Estas columnas están conectadas entre sí por múltiples pontones flotantes.

En líneas generales, la presente invención también se refiere a un método para la mejora del ciclo de resistencia a la fatiga de los cables tensados submarinos, incluidas las fases de formación de múltiples columnas flotantes, conexión entre sí de las mismas mediante pontones flotantes, generalmente horizontales, con el fin de formar una subestructura de flotación controlable, fijación de múltiples brazos alrededor del perímetro exterior de la subestructura (dichos brazos cuentan con un extremo proximal y un extremo distal), aseguramiento de un extremo de los cables tensados al extremo distal de cada uno de los brazos y aseguramiento del otro extremo de los cables tensados al fondo marino.

Las alas o brazos están diseñados para mejorar la estabilidad global de la subestructura y reducir el movimiento, en relación con el fondo marino, causado por la acción de las olas, la corriente marina y el aire sobre la subestructura y los cables tensados adjuntos. La reducción de movimiento (de traslación, rotativo, de vaivén y de balanceo) causa un momento reducido en los cables tensados y en las conexiones de los cables tensados al fondo marino y a la subestructura, mejorando así el ciclo vital de los cables tensados y de las conexiones al disminuir la fatiga por flexión causada por el movimiento de la subestructura en relación con el fondo marino.

En general, las alas incrementan una extensión radial de la subestructura entre aproximadamente el 10% y el 100%. Se utiliza el término extensión radial de la subestructura para referirse a la distancia entre el eje central de la subestructura y un punto en el perímetro exterior de la misma, definido en general por los pontones. Por consiguiente, si las alas se fijan a las columnas, entonces las alas incrementarían la distancia entre el eje central y la superficie externa de la columna en una cantidad comprendida entre el 10% y el 100%. Preferentemente, las alas amplían la extensión radial de la subestructura entre un 10% y un 75%, y en particular entre aproximadamente un 25% y un 75%, aunque también se contempla la posibilidad de una extensión radial mayor o menor.

Las columnas son generalmente de mayor diámetro o dimensiones que los pontones o las alas. No obstante, estos tres elementos pueden tener dimensiones similares. Por otra parte, la forma exacta de las columnas, pontones y alas depende de los criterios y las elecciones de diseño. Cualquier forma geométrica regular o irregular es aceptable, incluidas (pero no limitadas a) las formas con sección transversal circular, cuadrada, rectangular, ovalada, triangular, pentagonal o cualquier otro tipo de sección transversal poligonal o similar. Preferentemente, las columnas deberían tener una sección transversal circular, cuadrada, pentagonal o poligonal. También es preferible que los pontones tengan una sección transversal circular, cuadrada, rectangular o poligonal.

Las subestructuras de la presente invención se construyen preferentemente con las columnas dispuestas simétricamente alrededor de un eje central de las subestructuras. Sin embargo, también se incluyen dentro del ámbito de esta invención columnas no dispuestas simétricamente. El ordenamiento no simétrico de columnas puede resultar menos resistente a ciertos tipos de fuerzas que se repiten de forma regular o periódica. En general, las subestructuras incluyen al menos tres columnas. Se prefieren subestructuras de tres o cuatro columnas. Para subestructuras de tres columnas, éstas se disponen alrededor del eje central de la subestructura formando un triángulo. Es preferible que este triángulo sea equilátero, aunque también se prevé la posibilidad de utilizar otros tipos de triángulos, como por ejemplo triángulos isósceles, rectángulos o de otro tipo general. Para subestructuras de cuatro o más columnas, las columnas se disponen alrededor del eje central de la subestructura en una figura poligonal. Por lo que respecta a las subestructuras de cuatro columnas, la organización poligonal es preferiblemente simétrica, como por ejemplo un cuadrado, rectángulo o paralelogramo; sin embargo, también se prevé la posibilidad de utilizar cuadriláteros y trapezoides con cuatro ángulos internos diferentes. Para estructuras con un mayor número de columnas, las columnas se disponen alrededor del eje central de la subestructura en una figura poligonal. Por otra parte, aunque se prefiere la disposición en polígonos cerrados, también es posible utilizar polígonos abiertos. En las figuras de polígonos abiertos no se incluye uno de los pontones de unión, lo que permite un acceso a gran escala al interior de la subestructura.

Las alas se pueden disponer en una estructura abierta, cerrada o mixta, con partes abiertas o cerradas. Las estructuras cerradas pueden ser flotantes, de forma que puedan ser lastradas independientemente. Las alas abiertas pueden incluir estructuras armadas o vigas con traveseros de refuerzo. Las alas cerradas pueden incluir estructuras soldadas o continuas que pueden ser inundadas parcial o completamente.

Las subestructuras de la presente invención también pueden incluir bombas de lastre asociadas con las columnas, pontones y/o alas para controlar colectiva o individualmente el lastre de cada componente de la subestructura o toda la subestructura. El control del lastre facilita el control de la tensión de los cables tensados y permite la instalación y el acoplamiento y/o intercambio de la plataforma de forma sencilla.

Los conectores de plataforma y los conectores de cables tensados, así como la conexión entre la subestructura y la plataforma o cable tensado, pueden estar constituidos por cualquier conector o conexión utilizados normalmente en este campo, incluidos (pero no limitados a) conectores que pueden soldarse y cualquier otro tipo de conexiones soldadas, de fijación o similares.

La colocación de los conectores de cable tensado también depende de los criterios o las elecciones de diseño. En general, los conectores de cable tensado están situados en (o cerca de) los extremos exteriores o distales de las alas. Preferentemente, los conectores están ubicados bien en el extremo distal de cada ala o bien en los lados de cada ala en (o cerca de) el extremo distal de la misma. Cada ala puede albergar uno o más conectores y sus cables tensados asociados. El número preferido de conectores por ala es dos o un número superior, y se prefieren sobre todo dos conectores por ala.

Los materiales adecuados para construir la subestructura y los elementos de la misma incluyen (pero no están limitados a) metales como el hierro o aleaciones del mismo como el acero, el acero inoxidable o similar, la cerámica, el plástico, el hormigón, los agregados, los compuestos u otros materiales de construcción estructurales.

Modalidades preferidas de las subestructuras de la invención Subestructuras de tres columnas

Con referencia a las Figuras 1A y 1B, se muestra una primera modalidad preferida de una subestructura de soporte compacta de tipo TLP (100), la cual incluye tres columnas cilíndricas, sustancialmente verticales (102), que poseen una parte superior (104) diseñada para acoplar y soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas (102) se disponen simétricamente alrededor de un eje central (106) y forman una zona central abierta (108) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (108) está diseñada para permitir un mejor acceso a la estructura submarina. En una modalidad preferida, la zona abierta (108) posee unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados y otros equipos bien conocidos en este campo. La disposición espaciada de las columnas (102) proporciona una mejor transparencia a las olas de la subestructura (100) y mejora las respuestas de la subestructura a la acción de las olas, la corriente marina y el viento.

La subestructura (100) también incluye al menos un pontón (110), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí las columnas adyacentes (102) en su parte inferior (112). Aunque el pontón (110) se muestra conectando entre sí las columnas adyacentes (102) en su parte inferior (112), es posible colocar el pontón (110) el cualquier punto a lo largo de la longitud de las columnas (102). La subestructura (100) incluye además al menos un ala (114) que se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina de la subestructura (100). El ala (114) posee un perímetro que comprende costados verticales (116) y un extremo. Los costados verticales (116) comprenden un par de superficies laterales opuestas (116) y el extremo une las superficies laterales opuestas (116) en su extremo radial exterior.

Cada conector (118) está diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un extremo de un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra fijado al fondo marino. Los conectores (118) pueden estar fijados a una o ambas superficies laterales opuestas (116). Otra posibilidad es que los conectores (118) estén unidos al extremo que une las superficies laterales opuestas.

Las alas incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los conectores de cables tensados. Cada columna (102) y cada pontón (110) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

Con referencia a las Figuras 1C y 1D, otra modalidad preferida de la subestructura (100) incluye tres columnas sustancialmente cuadradas (102) que poseen un costado orientado hacia fuera (120) desde el cual se extienden las alas (114) y pontones trapezoidales (110) que conectan las columnas (102) entre sí. Las alas (114) pueden ser de diferentes diseños e incluyen una parte proximal trapezoidal (122) y una parte distal rectangular (124). Los conectores (118) pueden ser de diferentes diseños e incluyen un cuerpo sólido trapezoidal (126) y un acoplamiento circular (128) en el que se inserta el extremo de un cable tensado.

Aunque las columnas (102) mostradas en las Figuras 1A a 1D tienen una orientación sustancialmente vertical, las columnas (102) pueden contar con una inclinación con respecto al eje vertical tal como se muestra en las Figuras 1E y 1F. En una disposición de columnas inclinadas o anguladas, las columnas (102) poseen preferentemente un ángulo de forma que la dimensión de columna d_{1} en la parte superior (130) de la subestructura (100) sea menor que la dimensión de columna d_{2} en la parte inferior (132) de las columnas (102) de la subestructura (100). En general, el ángulo \varphi creado por un eje (134) asociado a la columna y un eje vertical (136) asociado a la subestructura está comprendido entre aproximadamente 90° (vertical) y 45°. Preferentemente el ángulo debería estar comprendido entre aproximadamente 85° y 50°, y en particular entre aproximadamente 80° y 60°.

Con referencia a las Figuras 1G y 1H, en éstas se muestra otra modalidad preferida de la subestructura (100) en la que no aparece un pontón o pontones de unión entre dos de las columnas (102). En esta disposición, se puede acceder directamente al área abierta (108) desde una entrada lateral (138), es decir la entrada (138) se corresponde con la ubicación del pontón de unión que falta (110).

Subestructuras de cuatro columnas

Con referencia a las Figuras 2A y 2B, en las mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura compacta de tipo TLP (200). Esta subestructura (200) incluye cuatro columnas alargadas, sustancialmente verticales, de corte cuadrado (202) con extremos superiores (204) diseñados para soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas (202) están dispuestas de forma simétrica alrededor de un eje central (206) y forman una zona central abierta (208) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (208) preferentemente cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados y otros equipos bien conocidos en este campo. La disposición espaciada de las columnas (202) proporciona una mejor transparencia a las olas de la subestructura (200) y mejora la respuesta de la subestructura a la acción de las olas, la corriente marina y el viento.

La subestructura (200) también incluye al menos un pontón (210), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí las columnas adyacentes (202) en su parte inferior (212). La subestructura (200) incluye además al menos un ala (214) que se extiende de forma radial desde cada columna (202). Cada columna (214) posee superficies superiores e inferiores (216 y 218) para acoplar un bordeo vértice exterior (220) de la columna (202). A cada ala (214) se fija, en superficies laterales opuestas (222), un conector de cable tensado (224). Cada conector de cable tensado (224) está diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un extremo de un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra fijado al fondo marino. Las alas incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los conectores de cables tensados. Cada columna (202) y cada pontón (210) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

Por lo que se refiere a las Figuras 2C y 2D, presentan otra modalidad preferida de una subestructura compacta de tipo TLP (200) que incluye cuatro columnas de apoyo sustancialmente cuadradas, alargadas y sustancialmente verticales (202), que poseen una rotación de 45° con respecto a las columnas de las Figuras 2A y 2B. En esta disposición, las alas (214) se extienden desde un costado orientado hacia fuera (226) de cada columna (202), en lugar del vértice orientado hacia fuera (220) de la modalidad ilustrada por las Figuras 2A y 2B. Las alas (214) de la modalidad ilustrada por las Figuras 2C y 2D son de una estructura compuesta que incluye una parte proximal trapezoidal (228) y una parte distal rectangular (230). También se muestran los conectores (224) en una construcción alternativa que incluye un cuerpo cuadrilátero (232) que posee un acoplamiento circular (234) en el que se inserta un extremo del cable
tensado.

En la Figura 2E se muestra una disposición alternativa del ala, en la que el ala (416) incluye dos partes: una parte proximal sustancialmente rectangular (236) y una parte distal trapezoidal (238). Los conectores (220) están fijados a un costado orientado hacia fuera (240) de la parte trapezoidal (224), que sitúa los conectores (220) en un extremo orientado hacia fuera (242) de cada ala (214) de la subestructura (200). Por supuesto, la parte trapezoidal (238) también puede ser un cuadrado o rectángulo.

Con referencia a las Figuras 3A y 3B, en las mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura compacta de tipo TLP con el número 300. La subestructura (300) incluye cuatro columnas de apoyo pentagonales, alargadas y sustancialmente verticales (302) con extremos superiores (304) diseñados para soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas de apoyo (302) están dispuestas de forma simétrica alrededor de un eje central (306) y forman una zona central abierta (308) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (308) preferentemente cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados y otros equipos bien conocidos en este campo. Cada columna (302) incluye un lado (310) orientado normalmente hacia fuera en relación con el eje (306) para facilitar la sujeción de las alas (316). La disposición espaciada de las columnas (302) proporciona una mejor transparencia a las olas de la subestructura (300) y mejora la respuesta de la subestructura a la acción de las olas, la corriente marina y el viento.

La subestructura (300) también incluye al menos un pontón (312), sustancialmente horizontal, que conecta entre sí las columnas adyacentes (302) en su parte inferior (314). La subestructura (300) incluye además al menos un ala (316) que se extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera (310) de cada columna (302). A cada ala (316) está fijado, en superficies laterales opuestas (318), un conector de cable tensado (320). Cada conector de cable tensado (320) está diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un extremo de un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra fijado al fondo marino. Las alas incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los conectores de cables tensados. Cada columna (302) y cada pontón (312) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

Con referencia a las Figuras 4A y 4B, en las mismas se muestra otra modalidad preferida de una subestructura compacta de tipo TLP (400). La subestructura (400) incluye cuatro columnas de apoyo sustancialmente cuadradas, alargadas y sustancialmente verticales (402) con extremos superiores (404) diseñados para soportar una plataforma (no mostrada). Las columnas de apoyo (402) están dispuestas de forma simétrica alrededor de un eje central (406) y forman una zona central abierta (408) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos o a otros equipos submarinos. En una modalidad preferida, la zona abierta (408) cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos bien conocidos en este campo. Cada columna (402) incluye un costado (410) orientado normalmente hacia fuera en relación con el eje (406) para facilitar la sujeción de las alas (416). La disposición espaciada de las columnas (402) proporciona una mejor transparencia a las olas de la subestructura (400) y mejora la respuesta de la subestructura a la acción de las olas, la corriente marina y el viento.

La subestructura (400) también incluye al menos un pontón (412) que conecta entre sí las columnas adyacentes (402) en un punto (414) ubicado por encima de la parte inferior (403) de las columnas (402). La subestructura (400) incluye además al menos un ala (416) que se extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera (410) de cada columna (402). A cada ala (416) están fijados, en un extremo orientado hacia fuera (418), conectores de cable tensado (420). Cada conector de cable tensado (420) está diseñado para asegurar de forma permanente o temporal un extremo de un cable tensado (no mostrado), mientras que el otro extremo se encuentra fijado al fondo marino. En esta modalidad preferida de la invención, las alas (416) están abiertas, con una estructura armada o de vigas que incluye vigas hacia fuera (422) y vigas transversales (424).

Las alas incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados. Se mejoran el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo para la subestructura de TLP, con una mejora correspondiente en el ciclo de resistencia a la fatiga de los cables tensados y de los conectores de cables tensados. Cada columna (402) y cada pontón (412) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

Por supuesto, las modalidades de la invención ilustradas en las Figuras 2A a 2D, 3A y 3B y 4A y 4B también pueden contar con columnas inclinadas, tal y como se muestra en las Figuras 1C y 1D. Por otra parte, todas las modalidades mostradas en estas Figuras pueden incluir cualquiera de los diseños de alas y conectores individualmente o en cualquier combinación. Asimismo, se pueden construir cualquiera de las modalidades preferidas con una entrada a la zona abierta si se eliminan los pontones de conexión entre un par de columnas.

Aunque las modalidades preferidas ilustran subestructuras de tres y cuatro columnas, los expertos en esta materia se percatarán de que el número y la forma de las columnas y los pontones constituyen una cuestión de conveniencia y criterio de diseño, y no suponen una limitación del ámbito de la invención. Por consiguiente, las subestructuras con tres o más columnas también son diseños aceptables.

Modalidades preferidas de las plataformas soportadas por las subestructuras de la invención

En relación con la Figura 5, se muestra en líneas generales una modalidad preferida de una plataforma de base amplia de tipo TLP (500), soportada por una subestructura de soporte de plataforma compacta (550) de acuerdo con la presente invención. La plataforma (500) incluye una cubierta superior sustancialmente plana (502) apoyada sobre una subcubierta (504) mediante los pilares de sustentación de la cubierta superior (506). La subcubierta, a su vez, está soportada por pilares de sustentación (508) conectados a pilares de sustentación de la plataforma (510), sustancialmente verticales, que se extienden hacia abajo.

La subestructura (550) incluye tres columnas de apoyo cilíndricas (552) que poseen conectores de plataforma (554) situados en la parte superior o por encima del nivel de agua (556) de las columnas (552), o sea por encima de la línea de agua (557). Los conectores de plataforma (554) se acoplan a los pilares de sustentación (510) de la plataforma en sus extremos distales (512). Las columnas (552) están dispuestas simétricamente alrededor de un eje central, tal y como se muestra en la Figura 1A, y forman una zona central abierta (558) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (558) preferentemente cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos relacionados con los pozos. La disposición espaciada de las columnas (552) proporciona una mejor transparencia a las olas en la subestruc-
tura (550).

Las subestructura (550) incluye por lo menos un pontón flotante (560) que conecta entre sí las columnas adyacentes (552) en su parte inferior o sumergida (562). La subestructura (550) también incluye al menos un ala (564) que se extiende de forma radial desde cada columna (552). A cada ala (564) está fijado, en superficies laterales opuestas (566), un conector de cable tensado (568). Cada conector (568) está diseñado para acoplar de forma permanente o temporal un cable tensado (no mostrado) anclado al fondo marino. Las alas (564) están diseñadas para incrementar la distancia entre los cables tensados, reduciendo así la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados, así como el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo en la plataforma. Cada columna (552) y cada pontón (560) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

En relación con la Figura 6, se muestra en líneas generales otra modalidad preferida de una plataforma de base amplia de tipo TLP (600), soportada por una subestructura de soporte de plataforma compacta (650) de acuerdo con la presente invención. La plataforma (600) incluye una torre de perforación petrolífera soportada por una estructura de soporte de cubierta (604). La estructura de soporte de cubierta (604) incluye una cubierta superior sustancialmente plana (606), apoyada sobre una subcubierta (608) mediante los pilares de sustentación de la cubierta superior (610). La subcubierta (604), a su vez, está soportada por pilares de sustentación (612) conectados a pilares de sustentación de la plataforma, sustancialmente verticales, que se extienden hacia abajo (614).

La subestructura (650) incluye cuatro columnas de apoyo (652) que poseen conectores de plataforma (654) situados en la parte superior o por encima del nivel de agua (656) de las columnas (652). Los conectores de plataforma (654) se acoplan a los pilares de sustentación (614) de la plataforma. Las columnas (652) están dispuestas simétricamente alrededor de un eje central, tal y como se muestra en la Figura 2C, y forman una zona central abierta (658) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (658) preferentemente cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos relacionados con los pozos. La disposición espaciada de las columnas (652) proporciona una mejor transparencia a las olas en la subestructura (650).

Las subestructura (650) incluye por lo menos un pontón flotante (660) que conecta entre sí las columnas adyacentes (652) en su parte inferior o por debajo del nivel del agua (662). La subestructura (650) también incluye al menos un ala (664) que se extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera (653) de cada columna (652). A cada ala (664) está fijado, en superficies laterales opuestas (666), un conector de cable tensado (668). Cada conector (668) está diseñado para acoplar de forma permanente o temporal un cable tensado (no mostrado) anclado al fondo marino. Las alas (664) incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados, así como el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo en la plataforma. Cada columna (652) y cada pontón (660) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

En relación con la Figura 7, se muestra en líneas generales otra modalidad preferida de una plataforma de base amplia de tipo TLP (700), soportada por una subestructura de soporte de plataforma compacta (750) de acuerdo con la presente invención. La plataforma (700) incluye una torre de perforación petrolífera soportada por una estructura de soporte de cubierta (704). La estructura de soporte de cubierta (704) incluye una cubierta superior sustancialmente plana (706) apoyada sobre una subcubierta (708) mediante los pilares de sustentación de la cubierta superior (710). La subcubierta (704), a su vez, está soportada por pilares de sustentación (712) conectados a pilares de sustentación de la plataforma, sustancialmente verticales, que se extienden hacia abajo (714).

La subestructura (750) incluye tres columnas de apoyo (752) que poseen conectores de plataforma (754) situados en la parte superior o por encima del nivel del agua (756) de las columnas (752). Los conectores de plataforma (754) se acoplan a los pilares de sustentación (714) de la plataforma. Las columnas (752) están dispuestas simétricamente alrededor de un eje central, tal y como se muestra en la Figura 1C, y forman una zona central abierta (758) que permite un mejor acceso a los conductos de los pozos. La zona abierta (758) preferentemente cuenta con unas dimensiones suficientes de moon pool (apertura directa al agua) para albergar tubos submarinos tensados convencionales y otros equipos relacionados con los pozos. La disposición espaciada de las columnas (752) proporciona una mejor transparencia a las olas en la subestructura (750).

Las subestructura (750) también incluye por lo menos un pontón flotante (760) que conecta entre sí las columnas adyacentes (752) ubicadas en su parte inferior o por debajo del nivel del agua (762). Asimismo, la subestructura (750) incluye al menos un ala (764) que se extiende de forma radial desde el costado orientado hacia fuera (753) de cada columna (752). A cada ala (764) está fijado, en superficies laterales opuestas (766), un conector de cable tensado (768). Cada conector (768) está diseñado para acoplar de forma permanente o temporal un cable tensado (no mostrado) anclado al fondo marino. Las alas (764) incrementan la distancia entre los cables tensados, reduciendo la fatiga de los cables tensados y de las conexiones de los cables tensados y reduciendo en los cables tensados y las conexiones son reducidas y se reducen el movimiento de traslación y rotativo o el movimiento de vaivén y balanceo [sic]. Cada columna (752) y cada pontón (760) están lastrados de forma individual y ajustable, de forma que los cables tensados se pueden tensar por igual y se puede minimizar, o al menos reducir, el movimiento de traslación y rotativo de una plataforma anexa.

Aunque se ha divulgado esta invención en relación con sus modalidades preferidas, los expertos en la materia advertirán, al leer esta descripción, que se pueden realizar cambios y modificaciones sin salirse del ámbito de la invención, tal y como se reivindica en este documento.

Claims

1. Una subestructura de tipo TLP (tension leg platform, plataforma de cables tensados) de base amplia para una plataforma offshore que comprende:

por lo menos tres columnas de apoyo flotantes (102) dispuestas alrededor de un eje central (106) de la subestructura para formar una apertura (108) cuyo centro es el eje central;

múltiples pontones flotantes (110) espaciados lateralmente del eje y que conectan entre sí al menos varias de las columnas (102);

cada pontón (110) posee un extremo conectado al extremo inferior de una de las columnas (102) y otro extremo conectado al extremo inferior de otra columna (102). La unión de dos pontones con una de las columnas define una esquina; y

múltiples conectores de cables tensados (118) montados en la subestructura, que se caracteriza por:

múltiples alas (114), de las cuales por lo menos una de dichas alas (114) se extiende de forma radial hacia fuera desde cada esquina. Esta ala posee un perímetro que comprende varios lados verticales y un extremo; y

cada uno de los conectores de cables tensados (118) está montado en el perímetro de una de las
alas.

2. Una subestructura, tal y como se reivindica en la reivindicación 1, en la que las columnas de apoyo comprenden tres columnas (102) dispuestas de forma triangular alrededor del eje central (106).

3. Una subestructura, tal y como se reivindica en la reivindicación 1, en la que las columnas de apoyo comprenden cuatro columnas (202) dispuestas alrededor del eje central (206) para formar un cuadrilátero, con una apertura central (208).

4. Una subestructura, tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que cada una de las alas (114) tiene dos caras que se extienden de forma sustancialmente paralela a una línea radial que pasa por el eje central y atraviesa cada una de las alas - estando estas caras situadas a ambos lados de la línea radial -, y en la que cada uno de los conectores de cables tensados (118) está montados en una de las caras.

5. Una subestructura, tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el perímetro de cada una de las alas comprende un par de superficies laterales opuestas y un extremo, y en la que cada uno de los conectores de cables tensados está montado en una de las superficies laterales de una de las alas.

6. Una subestructura, tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas comprenden una estructura cerrada.

7. Una subestructura, tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas comprenden una estructura abierta.

6. Una subestructura, tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las alas comprenden una mezcla o combinación de partes abiertas y partes cerradas.