MX2008000400A

MX2008000400A - Metodo e instalacion para conectar una tuberia submarina rigida y una tuberia submarina flexible.

Info

Publication number: MX2008000400A
Application number: MX2008000400A
Authority: MX
Inventors: Philippe Espinasse; Jean-Pascal Biaggi
Original assignee: Technip France
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-03-07
Also published as: CN101218414A; AU2006268490A1; ATE498761T1; EA012707B1; BRPI0612825B1; EP1904714B1; AU2006268490B2; EP1904714A2; CN101218414B; WO2007006963A2; FR2888305A1; BRPI0612825A2; US8007203B2; MY147326A; DE602006020142D1; WO2007006963A3; US20080309077A1; EA200800287A1; FR2888305B1

Abstract

La invencion se refiere a un metodo de instalacion para conectar una tuberia submarina rigida y una tuberia submarina flexible, la tuberia submarina rigida termina en un extremo de conexion libre, la tuberia submarina flexible tiene una porcion del lecho marino y una porcion suspendida la porcion del lecho marino tiene un extremo de entrada conectada al extremo de conexion libre, la instalacion que comprende medios de anclaje para mantener la porcion del lecho marino anclada en un punto de anclaje de la porcion de lecho marino y para permitir a la porcion de lecho marino formar una ondulacion. La invencion se caracteriza porque los medios de anclaje se adaptan para mantener el punto de anclaje separado o cercano al extremo de conexion libre para formar la ondulacion entre el punto de anclaje y el extremo de conexion libre.

Description

MÉTODO E INSTALACIÓN PARA CONECTAR UNA TUBER A SUBMARINA RÍGIDA Y UNA TUBERÍA SUBMARINA FLEXIBLE CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un método para conectar una tubería submarina rígida y una tubería submarina flexible, y una instalación adecuada para usar este método de conexión. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Estas tuberías submarinas están diseñadas para transportar hidrocarburos en un ambiente marino y en particular para llevar los hidrocarburos entre una instalación submarina instalada sobre el lecho marino y una instalación marina superficial, por ejemplo una plataforma situada sobre la superficie del ambiente marino. La tubería submarina rígida se extiende sobre el lecho marino desde una instalación submarina y termina en un extremo de conexión libre. La tubería submarina flexible por su parte tiene una porción de línea de flujo que yace sobre el lecho marino y una porción suspendida que esta diseñada para conectar la instalación superficial. La porción de línea de flujo se termina en un extremo de entrada que se conecta al extremo de conexión libre de tal manera que la porción suspendida yace en una proyección catenaria del extremo de conexión libre. Además, la instalación comprende los medios de anclaje para mantener la porción de línea de flujo anclada REF.: 188644 en el lecho marino en un punto de anclaje de la porción de la línea de flujo para permitir que esta porción de línea de flujo forme una ondulación separada del lecho marino, entre el punto de anclaje y la porción suspendida, y así para prevenir que esta porción de línea de flujo se impacte sobre el lecho marino cuando la posición vertical de la instalación en la superficie fluctué. Se puede hacer referencia en particular a la Patente Francesa FR 2 746 977, la cual describe esta instalación. Sin embargo, en ciertas circunstancias de operación, las variaciones de temperatura del hidrocarburo extraído causan deformaciones longitudinales de la tubería rígida y como un resultado del movimiento del extremo de conexión libre. En consecuencia, la porción de línea de flujo de la tubería flexible que yace entre el extremo de conexión libre de la tubería rígida y el punto de anclaje es probable que se mueva en translación sobre el lecho marino, lo cual por un lado causa su deformación longitudinal intrínseca y, por otro lado su abrasión. El envejecimiento de esta porción de línea de flujo entonces se acelera. Además, la porción suspendida de la tubería flexible que yace como una caternaria ejerce un esfuerzo longitudinal sobre la tubería rígida en su extremo de conexión libre. Ahora, cuando la tubería rígida se retrae, particularmente cuando el flujo de hidrocarburo se detiene y la tubería se enfría, las fuerzas de retracción se oponen a las fuerzas de tracción ejercidas por la tubería flexible, tal que la tubería rígida corre el riesgo de dañarse. Aunque fue factible anteriormente, para instalaciones submarinas de profundidad media y poco profundas, funcionar fácilmente en la tubería rígida dañada, este trabajo ya no es factible para instalaciones submarinas a profundidades muy grandes. Un problema que surge entonces y que la presente invención aspira resolver es proponer un método de conexión que hace posible eximir las desventajas mencionadas anteriormente y particularmente que hace posible evitar trabajar a gran profundidad. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION Para el propósito de resolver este problema, la presente invención propone, de conformidad con un primer aspecto, un método para conectar una tubería submarina rígida y una tubería submarina flexible, las tuberías submarinas están diseñadas para transportar hidrocarburos en un ambiente marino entre una instalación submarina instalada sobre un lecho marino y una instalación marina superficial situada sobre la superficie del ambiente marino, la tubería submarina rígida yace sobre el lecho marino desde la instalación submarina y terminando en un extremo de conexión libre, la tubería submarina flexible teniendo una porción de línea de flujo que yace en la vecindad del lecho marino y una porción suspendida diseñada para unir la instalación marina superficial, la porción de línea de flujo es terminada en un extremo de entrada, el método de conexión es del tipo de acuerdo con el cual el extremo de entrada y el extremo de conexión libre son conectados colocando la porción suspendida como una caternaria sustancialmente en línea con la vecindad del extremo de conexión libre y manteniendo la porción de línea de flujo anclada en el lecho marino en un punto de anclaje de la porción de la línea de flujo para permitir que la porción de la línea de flujo forme una ondulación deformable; y de conformidad con el método, la formación de la ondulación se permite entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre para permitir el movimiento relativo del extremo de conexión libre con relación al punto de anclaje y la deformación de la ondulación. Así, una característica de la invención yace en el uso de la ondulación de la porción de línea de flujo de la tubería flexible, entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre de la tubería rígida, cuando un hidrocarburo caliente fluye en la tubería rígida y se extiende, el punto de anclaje claramente está, por naturaleza, en una posición fija en un plano medio definido por el lecho marino. En esta manera, las variaciones longitudinales y transversales de la tubería rígida que son debido a flujo irregular de un hidrocarburo caliente en esta tubería, y/o debido a las variaciones de presión, y que causan el movimiento alternante de la tubería y en consecuencia el extremo de conexión libre sobre el lecho marino, con amplitudes del orden de un metro por ejemplo, se pasan en la porción de la línea de flujo ondulada cuyo radio de flexión entonces varía sustancialmente, sin afectar la integridad de esta porción de la línea de flujo. Así, la tubería rígida se deforma libremente, sin tensión y no corre el riesgo de ser dañada, tal que ya no es necesario el trabajo de repararla. Además, este método es fácil de aplicar y requiere solamente una conexión entre la tubería flexible y la tubería rígida lo cual es económicamente ventajoso. Además, y de conformidad con una modalidad particularmente ventajosa, el punto de anclaje se conecta, por ejemplo, a una pila de anclaje instalada a lo largo de la tubería rígida por medio de una línea de anclaje flexible para hacer la conexión más sencilla. Porque, específicamente, es suficiente, formar la ondulación, para colocar la tubería flexible en una manera sustancialmente asintótica entre el extremo de conexión libre y la instalación de la superficie, después conectar con una línea de anclaje, la pila de anclaje y el punto de anclaje de la tubería flexible entonces situado a una distancia desde el lecho marino y después para aún adicionalmente la tubería flexible hacia el lecho marino tal que la ondulación se forma entre el punto de anclaje de la porción de la línea de flujo y la pila de anclaje. Sin embargo, de conformidad con otra alternativa, la línea de anclaje se coloca primero, antes de que la instalación se ponga en servicio, junto con la tubería flexible, tal que la ondulación se forma solamente cuando la tubería rígida se extiende bajo el efecto del flujo de un hidrocarburo caliente. Puesto que, de hecho, la tubería rígida está inicialmente en su longitud mínima. De conformidad con una característica ventajosa, la porción de la línea de flujo formando una ondulación se adapta con limitadores de flexión, en la porción de la línea de flujo situada entre el extremo de conexión libre y el punto de anclaje, para limitar la flexión de la ondulación y en particular para permitir una flexión uniforme y evitar deformaciones . Ventajosamente, estos limitadores de flexión forman mangas que rodean la porción de la línea de flujo, la ondulación se forma sustancialmente en un plano horizontal, tal que las mangas pueden, cuando es necesario, descansar sobre el lecho marino y proteger la tubería flexible de abrasión. De conformidad con otra modalidad, la ondulación se forma sustancialmente en un plano vertical adaptando la porción de la línea de flujo con boyas, y todo el contacto con el lecho marino así se evita mientras permite una variación uniforme del radio de flexión de la porción de la línea de flujo. De conformidad con otro aspecto, la presente invención propone una instalación para conectar una tubería submarina rígida y una tubería submarina flexible, las tuberías submarinas están diseñadas para transportar hidrocarburos en un ambiente marino entre una instalación submarina instalada sobre un lecho marino y una instalación marina superficial situada sobre la superficie del ambiente marino, la tubería submarina rígida yaciendo sobre el lecho marino desde la instalación submarina y terminando en un extremo de conexión libre, la tubería submarina flexible tiene una porción de línea de flujo yaciendo en la vecindad del lecho marino y una porción suspendida diseñada para unir la instalación marina superficial, la porción de la línea de flujo se termina en un extremo de entrada, el extremo de entrada y el extremo de conexión libre siendo conectados juntos tal que la porción suspendida yace como una caternaria sustancialmente en línea con la vecindad del extremo de conexión libre, la instalación comprendiendo medios de anclaje para mantener la porción de la línea de flujo anclada en el lecho marino en un punto de anclaje del lecho marino y para permitir que la porción de la línea de flujo forme una ondulación deformable; de conformidad con la invención, los medios de anclaje son apropiados para mantener el punto de anclaje a una distancia y cercano al extremo de conexión libre para permitir la formación de la ondulación entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre. Como se explicará a partir de ahora con mayor detalle, los medios de anclaje ventajosamente comprenden un miembro de sujeción montado en la porción de la línea de flujo en el punto de anclaje y una pila de anclaje instalada a lo largo de la tubería rígida, y el miembro de anclaje está conectado a la pila de anclaje por medio de una línea de anclaje, por ejemplo, cuando se usa el método de instalación mencionado anteriormente, para permitir que la ondulación se forme fácilmente. Además, preferiblemente, la porción de la línea de flujo formando una ondulación se adapta con limitadores de flexión o de otra manera comprende una pluralidad de boyas instaladas paso a paso en la porción de la línea de flujo, entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre para formar la ondulación sustancialmente en un plano vertical, lo cual hace posible obtener una flexión sustancialmente uniforme y además, separar la porción la porción de la línea de flujo con relación al lecho marino para evitar cualquier abrasión. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Otras características y ventajas de la invención surgirán de la lectura de la siguiente descripción de una modalidad particular de la invención proporcionada como una indicación pero no limitación, con referencia a las figuras anexas en las cuales : La Figura 1 es una vista esquemática parcial de una instalación de conexión de conformidad con una primera variante, de conformidad con la invención; La Figura 2A es una vista esquemática parcial en sección longitudinal de un detalle de elemento de una instalación de conexión de conformidad con una segunda variante y en una primera posición; y, La Figura 2B es una vista esquemática parcial del detalle de elemento ilustrado en la Figura 2A en una segunda posición. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 muestra esquemáticamente y en sección vertical un ambiente marino que tiene una superficie 10 y un lecho 12; una instalación submarina 14 instalada en el lecho 12 diseñada para la extracción de un hidrocarburo, y una instalación superficial 16 diseñada para recuperar y almacenar hidrocarburo. Entre la instalación submarina 14 y la instalación superficial 16, una tubería rígida 18 que yace en el lecho marino 12 desde la instalación submarina 14 y una tubería flexible 20 que está conectada a la misma por un extremo de entrada 19 y extiende ésta, une la instalación superficial 16, y juntas hacen posible recuperar el hidrocarburo . La tubería rígida 18 tiene un extremo de conexión libre 22 y es capaz de deformarse longitudinalmente bajo el efecto de las variaciones de presión del hidrocarburo y/o temperatura de la tubería causada por las variaciones de flujo de un hidrocarburo que es más caliente que la temperatura del ambiente marino en el lecho marino 12. En consecuencia, el extremo de conexión libre 22 es capaz, durante operación de la instalación submarina 14, de moverse en translación con amplitudes del orden de un metro. Para superar el problema planteado por esta variación dimensional, una pila de anclaje 24 en particular es instalada a lo largo de la tubería rígida 14 atrás del extremo de conexión libre 22, un miembro de sujeción 26 es montado en un punto de anclaje 28 de la tubería flexible 20 y, cuando la tubería flexible 20 desciende en el ambiente marino, de conformidad con una modalidad particular, el miembro de sujeción 26 y la pila de anclaje 24 se conectan por medio de una línea de anclaje tensa 30 formando entonces una cuerda, mientras una porción de la línea de flujo 32 de la tubería flexible 20 yace en un arco entre el extremo de entrada 19 situado en el lecho marino 12 y el punto de anclaje 28. Además, y de antemano, esta porción de la línea de flujo en forma de arco 32 está ahí con boyas 34 distribuidas sustancialmente equidistantes entre el extremo de entrada 19 y el punto de anclaje 28. Después, durante instalación, cuando la tubería flexible 20 es desenrollada adicionalmente sobre el lecho marino 12, el punto de anclaje 28 tiende a descansar sobre el lecho marino 12, mientras permanece a una distancia constante desde la pila de anclaje 24 gracias a la línea de anclaje 30 la cual la sostiene, tal que la porción de la línea de flujo 32, adaptada con las boyas 34, se mueve naturalmente hacia la superficie 10 formando una ondulación 38, puesto que la longitud de la tubería, esencialmente flexible, es mayor que la longitud de la línea de anclaje 30. La ondulación 38 aparece formada orientada hacia el lecho marino 12 sustancialmente verticalmente como se ilustra en la Figura 1. En consecuencia, el punto de anclaje 28 se mantiene a una distancia fija desde la pila de anclaje 24, en una dirección media definida por la tubería rígida 18 y la línea de anclaje 30, cualquier movimiento longitudinal de la tubería rígida 18 y por lo tanto del extremo de conexión libre 22 también mueve el extremo de entrada 19 de la tubería flexible 20 lo cual entonces causa que la ondulación 38 de la porción de la línea de la línea de flujo 32 se deforme y su radio de flexión cambie, ambos positivamente y negativamente, sin contacto con el lecho marino 12, y en consecuencia sin posibilidad de abrasión.

Además, el extremo de conexión libre 22 de la tubería rígida 18 estando libre, debido a que la tubería flexible es anclada finalmente en el lecho marino 12 y su porción de línea de flujo 32 se flexiona y puede deformar, por lo tanto ninguna tensión se ejerce sobre ésta y, cuando se retrae, no puede dañarse. De conformidad con una segunda variante, la porción de la línea de flujo 32' que puede encontrarse parcialmente y ampliada en las Figuras 2A y 2B se adapta con limitadores de flexión 40 que comprenden mangas tubulares 41 y elementos tubulares 42 formando grapas diseñadas para conectar las mangas tubulares 41 juntas. Las mangas tubulares 41, sujetadas sobre la porción de la línea de flujo 32', tienen en cada uno de sus extremos un collar radial 44, y se instalan paso a paso a lo largo de la porción de la línea de flujo 32', collares radiales 44 orientados hacia éstas. Además, los miembros tubulares 42 tienen, en cada uno de sus extremos, una parte angosta 46 apropiada para acoplarse alrededor de las mangas tubulares 41 atrás del collar radial 44. Así, un miembro tubular 42 tiene dos extremos cuya parte angosta 46 es acoplada respectivamente alrededor de una manga tubular 41 para conectar dos mangas tubulares contiguas 41 juntas mientras rodea y cubre completamente la porción de la línea de flujo 32'. Así, una pluralidad de mangas tubulares y miembros tubulares montados juntos alrededor de la porción de la línea de flujo 32' hace posible producir una funda articulada que es ambos protectora y capaz de una flexión limitada. En esta manera, y como se ilustra en la Figura 2B, cuando la porción de la línea de flujo 32' se flexiona, mientras las partes angostas 46 de los extremos de los elementos tubulares 42 descansan uno contra el otro en una porción de contacto de su circunferencia, y entre los collares radiales 44 en una y la misma manga tubular 41, sus porciones diametralmente opuestas respectivamente se soportan contra los collares radiales 44. En consecuencia, la flexión de la porción de la línea de flujo 32' está limitada y no puede ser menor que un radio de flexión determinado. Así equipada, la porción de la línea de flujo 32', sin ser necesariamente provista con boyas, puede entonces formar una ondulación mientras permanece descansando sobre el lecho marino, protegida por los miembros tubulares 42 los cuales por su parte están directamente en contacto y descansando sobre el lecho marino 12. En esta manera, las variaciones dimensionales de la tubería rígida 18 es probable que causen la deformación de la ondulación formada por la porción de la línea de flujo 32', la cual, descansando sobre el lecho marino 12, está, por un lado, protegida de abrasión por los miembros tubulares 42, y, por otro lado, se evita deformación inoportuna gracias a la interacción de los miembros tubulares 42 y las mangas tubulares 41. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a cabo la presente invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para conectar una tubería submarina rígida y una tubería submarina flexible, las tuberías submarinas siendo diseñadas para transportar hidrocarburos en un ambiente marino entre una instalación submarina instalada en un lecho marino y una instalación marina superficial situada en la superficie del ambiente marino, la tubería submarina rígida yace sobre el lecho marino desde la instalación submarina y termina en un extremo de conexión libre, la tubería submarina flexible tiene una porción de línea de flujo que yace en la vecindad del lecho marino y una porción suspendida diseñada para unir la instalación de la superficie marina, la porción de la línea de flujo es terminada en un extremo de entrada, el método de conexión es del tipo de acuerdo con el cual el extremo de entrada y el extremo de conexión libre son conectados colocando la porción suspendida como una caternaria sustancialmente en línea con la vecindad del extremo de conexión libre y manteniendo la porción de la línea de flujo anclada en el lecho marino en un punto de anclaje de la porción de la línea de flujo para permitir que la porción de la línea de flujo forme una ondulación deformable; caracterizado porque se proporciona una tubería rígida capaz de deformación longitudinal lo cual causa que el extremo de conexión libre se deslice sobre el lecho marino y que se permita la formación de la ondulación entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre para permitir el movimiento relativo del extremo de conexión libre con relación al punto de anclaje y la deformación de la ondulación.
2. Método de conexión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el punto de anclaje se conecta a una pila de anclaje instalada a lo largo de la tubería rígida por medio de una línea de anclaje flexible.
3. Método de conexión de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la porción de la línea de flujo que forma una ondulación se adapta con limitadores de flexión para limitar la flexión de la ondulación.
4. Método de conexión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la ondulación se forma sustancialmente en un plano horizontal.
5. Método de conexión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la ondulación se forma sustancialmente en un plano vertical para adaptar la porción de la línea de flujo con boyas.
6. Instalación para conectar una tubería submarina rígida y una tubería submarina flexible, las tuberías submarinas se diseñan para transportar hidrocarburos en un ambiente marino entre una instalación submarina instalada en un lecho marino y una instalación marina superficial situada sobre la superficie del ambiente marino, la tubería submarina rígida yace en el lecho marino desde la instalación submarina y termina en un extremo de conexión libre, la tubería submarina flexible tiene una porción de línea de flujo que yace en la vecindad del lecho marino y una porción suspendida diseñada para unir la instalación marina superficial, la porción de la línea de flujo termina en un extremo de entrada, el extremo de entrada y el extremo de conexión libre se conectan juntos tal que la porción suspendida yace como una caternaria sustancialmente en línea con la vecindad del extremo de conexión libre, la instalación comprendiendo medios de anclaje para soportar la porción de la línea de flujo anclada en el lecho marino en un punto de anclaje del lecho marino y para permitir que la porción de la línea de flujo forme una ondulación deformable; caracterizada porque la tubería rígida es capaz de deformación longitudinal lo que causa que el extremo de conexión libre se deslice sobre el lecho marino, y que los medios de anclaje son apropiados para soportar el punto de anclaje a una distancia y cerca del extremo de conexión libre para permitir la formación de la ondulación entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre.
7. Instalación de conexión de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque los medios de anclaje comprenden un miembro de sujeción montado en la porción de la línea de flujo en el punto de anclaje y una pila de anclaje instalada a lo largo de la tubería rígida, y en que el miembro de sujeción se conecta a la pila de anclaje por medio de una línea de anclaje.
8. Instalación de conexión de conformidad con la reivindicación 6 o 7, caracterizada porque la porción de la línea de flujo que forma la ondulación se adapta con limitadores de flexión.
9. Instalación de conexión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque comprende una pluralidad de boyas instaladas paso a paso sobre la porción de la línea de flujo, entre el punto de anclaje y el extremo de conexión libre para formar la ondulación sustancialmente en un plano vertical .