MX2008013811A - Sistema de amarre desconectable. - Google Patents

Abstract

Se provee un sistema desconectable para amarrar un buque que comprende un buque (1) con un mástil lateral (3) que soporta un ensamble de elevador (4) en una manera desconectable cuyo ensamble de elevador está provisto con un cuerpo superior de elevador (8) el cual por medio de los medios de enganche desconectables (9) está unido al mástil lateral; el cuerpo superior de elevador adicionalmente está conectado al mástil lateral por medio de un dispositivo de freno (15) para controlar temporalmente la velocidad hacia abajo del cuerpo superior de elevador después de desconectar los medios de enganche, cuyo dispositivo de freno comprende un primer extremo permanentemente conectado a uno del cuerpo superior de elevador y mástil lateral y un segundo extremo conectado de manera desprendible a otro del cuerpo superior de elevador y el mástil lateral.

Description

SISTEMA DE AMARRE DESCONECTABLE MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un sistema de amarre desconectable que comprende una embarcación con un mástil lateral que soporta un ensamble elevador en una manera desconectable, cuyo ensamble elevador se proporciona con un cuerpo superior del elevador que por medio de medios de enganche desconectables se fija al mástil lateral. En producción de petróleo en plataforma marina, las unidades de producción flotante tal como por ejemplo, embarcaciones, se emplean para recibir efluentes desde pozos submarinos. Para lograr esto, los ensambles elevadores que comprenden elevadores flexibles con un cuerpo superior del elevador se emplean generalmente para conectar dichos pozos con las unidades de producción flotante. En la mayoría de los casos, dichas unidades de producción flotante se anclan permanentemente en el campo hasta su agotamiento. Sin embargo, en algunos casos, las condiciones ambientales tal como tormentas severas pueden hacer necesario que la instalación de producción flotante abandone el campo temporalmente hasta que las condiciones ambientales mejoren de nueva cuenta. En dicho caso, la unidad de producción flotante detiene la producción, cierra las válvulas en los pozos, y desconecta el ensamble elevador de la unidad. El ensamble elevador se deja en el campo para sobrevivir a la tormenta por sí solo. En tal caso es importante que se establezca una configuración apropiada del ensamble elevador de manera que, por ejemplo, el ensamble elevador no se enrede en sí mismo y sufra algún daño. También es importante que el ensamble elevador actual se desconecte y que el sistema de abandono se diseñe apropiadamente para permitir una liberación segura del ensamble elevador de la unidad de producción flotante. Generalmente esto se realiza por un cabrestante que baja la terminación de extremo más o menos flotante (cuerpo superior del elevador) del ensamble elevador en el agua. Después de esto, el cable del cabrestante se eleva del cabrestante. Un ejemplo de un sistema de amarre desconectable del tipo anterior se describe en la patente de E.U.A. 5041038. Con un desplazamiento en la producción de petróleo hacia aguas más profundas y hacia el uso de más elevadores flexibles y más pesados, como también un incremento en el uso de unidades de producción flotante de efecto veleta, dinámicamente colocadas, las cargas combinadas ejercidas por los ensambles elevadores en la instalación de desconexión se vuelven más grandes. Las unidades de efecto veleta generalmente no tienen suficiente espacio para permitir el uso de conectores de liberación individuales y los ensambles de elevadores grandes y aguas profundas también implican portar peso sustancial de medios flotantes por medio del conector y por último que se bajen por la borda.

Todo lo anterior conduce al hecho de que el cabrestante utilizado para jalar y conectar el ensamble elevador a la unidad de producción flotante, generalmente no es capaz de bajar el ensamble elevador sino muy lentamente, con una velocidad lineal similar a la velocidad de arrastre. Ya que generalmente durante la desconexión, las alturas de las olas son más severas que durante el arrastre, por velocidades de liberación lenta se entiende que existe un potencial importante para interferencia entre los elementos de desconexión debido a la acción de las olas. Esto no se desea ya que provoca daño tanto a la unidad de producción flotante como también al cuerpo superior de elevador. Por otro lado, aunque puede ser ideal una caída libre pura para lograr una separación rápida, esto no es posible ya que los pesos más grandes del cuerpo superior del elevador, si se liberan en un modo de caída libre, pueden provocar que las partes ubicadas en la parte inferior de los elevadores individuales experimenten compresión e incluso flexión lateral. Esto se debe al hecho de que mientras el medio de desconexión, incluyendo medios flotantes superiores elevadores, preferiblemente se encuentra por arriba del agua, el resto de las elevaciones se localizan en gran parte en el agua y en consecuencia no pueden, debido al arrastre provocado por el agua circundante, moverse lo suficientemente rápido adelante sobre la trayectoria a ser seguida por el cuerpo superior del elevador. Es un objetivo de la presente invención proporcionar un medio simple para bajar un ensamble elevador relativamente pesado de manera suficientemente rápida para lograr una separación rápida entre las partes de desconexión, pero suficientemente lenta para evitar las cargas de compresión en los elevadores. De este modo, de acuerdo con la presente invención, un sistema de amarre desconectable se caracteriza porque el cuerpo superior del elevador adicionalmente se conecta al mástil lateral por medio de un dispositivo de frenado para controlar temporalmente la velocidad descendente del cuerpo superior del elevador después de desconectar el medio de enganche, cuyo dispositivo de frenado comprende un primer extremo conectado permanentemente a uno del cuerpo superior del elevador y el mástil lateral, y un segundo extremo conectado de manera liberable al otro cuerpo superior del elevador y mástil lateral. Cuando se desconecta el medio de enganche, el cuerpo superior del elevador se acelerará hacia abajo bajo la influencia de la gravedad. Sin embargo, el dispositivo de frenado limitará esta aceleración, de manera que se obtendrá una velocidad descendente controlada del cuerpo superior del elevador. En un momento apropiado (por ejemplo, cuando el cuerpo superior del elevador se baja a una posición en donde inicia la captación de alguna flotación del mar circundante) el segundo extremo del dispositivo de frenado se desconecta, de manera que el ensamble elevador se desconecte por completo del mástil lateral. Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar un sistema de amarre desconectable que proporcione una desconexión automática del ensamble elevador del mástil lateral, una vez que el ensamble elevador flote más o menos por sí mismo en el agua. De aquí en adelante, la invención se ¡lustrará con relación a los dibujos, en donde: La figura 1 muestra, esquemáticamente, una combinación del ensamble elevador y embarcación; La figura 2 muestra, en una escala amplificada, una vista en sección transversal detallada de la combinación del ensamble elevador y mástil lateral, y Las figuras 3A-3C muestran un ejemplo de la operación de desbloqueo de un dispositivo de frenado. La figura 1 muestra cómo una embarcación flotante 1 mantiene su posición en el mar 2 mediante, por ejemplo, medios de propulsión 22. Fijo a la embarcación se encuentra un mástil lateral 3, preferiblemente por arriba del agua, a partir del cual los elevadores flexibles 4 con un extremo superior se soportan. El otro extremo de estos elevadores, en una manera conocida per se, se fija al suelo marino 5. La figura 2 proporciona más detalles sobre la disposición preferida del mástil lateral 3. El mástil lateral 3 se ajusta con una placa giratoria 6, que puede girar más de 360 grados por medio de una disposición de cojinete 7. El cuerpo superior del elevador 8 se fija a la placa giratoria al activar rápidamente los seguros 9. Este cuerpo superior del elevador consiste principalmente en un cuerpo flotante 10. Los elevadores 4 se fijan en sus terminaciones superiores a la tubería 1 1 dentro del cuerpo flotante. Esta tubería a su vez se conecta a la tubería 12 que se conecta de nueva cuenta a un ensamble giratorio de fluido 13. El ensamble giratorio de fluido 13 se conecta al amarre de tuberías de la embarcación 23. Entre la tubería 1 1 y la tubería 12 se proporciona un dispositivo de desconexión rápida de flujo 14. Un ensamble de cilindro-pistón hidráulico 15 se ajusta dentro del cuerpo flotante 10 del cuerpo superior del elevador 8. Su alojamiento del cilindro se conecta permanentemente al cuerpo flotante 10. Cuando el cuerpo superior del elevador 8 se acopla a la placa giratoria 6, por medio de los seguros 9, el pistón 16 del ensamble de cilindro-pistón hidráulico 15 se conecta a un punto de resistencia 17 en la placa giratoria 6 por medio de un alambre de acero 18. Este alambre de acero tiene suficiente resistencia para soportar el peso total del ensamble elevador incluyendo el cuerpo superior del elevador 8 y elevadores 4. Debe notarse, que la conexión del pistón 16 a un punto de resistencia 17 por medio de un alambre de acero 18 únicamente representa una manera posible de obtener dicha conexión. También es posible, por ejemplo, que el pistón 16 se fije directamente a un punto de resistencia 17 en la placa giratoria 6. Cuando el dispositivo de desconexión rápida de flujo 14 se ha liberado y cuando los seguros de activación rápida 9 se operan (es decir, se mueven a una posición no operativa), el cuerpo superior del elevador 8 se acelerará descendentemente debido a la gravedad, únicamente para ir más despacio por medio del alambre 18 jalando el pistón 16 del ensamble de cilindro-pistón 15. El contenido de fluido del ensamble de cilindro-pistón, que es preferiblemente agua inhibida, más que fluido hidráulico, entonces se presuriza mediante el peso de todo el ensamble elevador. Este contenido de fluido entonces se libera en la atmósfera circundante a través de un puerto 19, ubicado cerca del extremo superior del alojamiento del cilindro. Este puerto 19 tiene un área en sección transversal predeterminada y una forma a lo largo de las líneas del corriente del fluido que se empujan más allá, de manera que la velocidad de flujo del fluido a través de este puerto se limite a un cierto valor, este valor siendo una función directa del área en sección transversal y forma del puerto. Esta velocidad de flujo determina por lo tanto directamente el volumen de fluido expulsado desde el cilindro en cualquier momento y por lo tanto determina la velocidad de la extensión axial del pistón 16. En consecuencia, al seleccionar el puerto apropiado 19 las características de "velocidad de caída libre" del ensamble elevador pueden limitarse a cualquier valor deseado. Desde luego, cuando se realiza el dispositivo de frenado en una manera diferente, por ejemplo por medio de un elemento de cabestrante frenado, otros medidas pueden tomarse para obtener la velocidad de "caída libre" deseada del ensamble elevador. En la actualidad, sin embargo, la modalidad en donde el dispositivo de frenado comprende un ensamble de cilindro-pistón, parece más prometedora.

Preferiblemente, el pistón 16 tiene una carrera de manera que el cuerpo superior del elevador 8 se baja a una posición por lo que inicia la captación de la flotación desde el mar circundante 2 cuando el pistón está en su extensión máxima. En ese punto el cuerpo superior del elevador se liberará de su alambre de suspensión 18 al operar un seguro 20. Este seguro se abre automáticamente cuando el pistón 16 está cerca del extremo de su carrera como se muestra en las figuras 3A-3C. Este seguro 20 puede configurarse de muchas formas, únicamente se muestra dicha configuración en las figuras 3A-3C, por lo que el seguro comprende dos mordazas o brazos mantenidos cerrados (véase figura 3C) alrededor de una contraparte 24 (fija al alambre 10) por medio de una tubería circundante 21 para la mayor parte de su carrera. La tubería se alarga en su extremo superior, permitiendo al seguro 20 mantenerse abierto (figuras 3A-3C) mediante la tensión del alambre 18 y la pérdida de sujeción de la pared de la tubería 21 . La disposición anteriormente descrita con el seguro 20 define básicamente un medio de bloqueo que actúa mecánicamente en forma pura. Sin embargo, debe notarse, que el medio de bloqueo también puede desbloquearse utilizando otros medios, tal como por ejemplo medios eléctricos o electrónicos que pueden comprender sensores que determinan una posición apropiada del cuerpo superior del elevador (por ejemplo al determinar la posición del pistón dentro del alojamiento del cilindro).

La disposición preferida del alojamiento del cilindro del ensamble de cilindro-pistón 15 está dentro del cuerpo superior del elevador 8, y esto permite una integración física más fácil de todos los elementos. Sin embargo, es claro que esta invención puede también aplicarse con el alojamiento de cilindro ajustado en la placa giratoria 6. La invención también puede emplearse para los sistemas de amarre desconectables en donde las líneas de anclaje y elevadores flexibles se conectan a una boya desconectable. Aunque, en lo anterior, una modalidad preferida se ha descrito utilizando una placa giratoria 6, debe notarse que la presente invención también se extiende a los sistemas de amarre desconectables, en donde el mástil lateral no se proporciona con dicha placa giratoria, de manera que el cuerpo superior del elevador se asegura directamente al mástil lateral. Además, debe notarse que, aunque el mástil lateral se ha ¡lustrado el cual se extiende hacia afuera del casco de la embarcación, la presente invención también se aplica a una situación, en donde la embarcación comprende un mástil lateral que se extiende por arriba de la abertura en cubierta así denominada dentro de los límites del casco de la embarcación. La presente invención no se limita a las modalidades descritas anteriormente, que pueden variar ampliamente dentro del alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Un sistema de amarre desconectable, que comprende una embarcación con un mástil lateral que soporta un ensamble elevador en una manera desconectable, cuyo ensamble elevador se proporciona con un cuerpo superior del elevador que por medio del medio de enganche desconectable se fija al mástil lateral, caracterizado porque el cuerpo superior del elevador adicionalmente se conecta al mástil lateral por medio de un dispositivo de frenado para controlar temporalmente la velocidad hacia abajo del cuerpo superior del elevador después de desconectar el medio de enganche, cuyo dispositivo de frenado comprende un primer extremo conectado permanentemente a uno del cuerpo superior del elevador y el mástil lateral, y un segundo extremo conectado de manera liberable al otro del cuerpo superior del elevador y mástil lateral.

2.- El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el dispositivo de frenado comprende un ensamble de cilindro-pistón.

3.- El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el cilindro se conecta permanentemente al cuerpo elevador superior y en donde el pistón se conecta de manera liberable al mástil lateral.

4. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el pistón se conecta de manera liberable al mástil lateral por medios de bloqueo que se desbloquean cuando el pistón ha alcanzado una posición extendida predeterminada con relación al cilindro.

5. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque los medios de bloqueo se desbloquean puramente en forma mecánica.

6. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque los medios de bloqueo comprenden un seguro con dos brazos de seguros giratorios, los cuales aunque se colocan dentro del cilindro del ensamble de cilindro-pistón acoplan una contraparte y tras alcanzar una sección más amplificada del cilindro se permite que desacoplen la contraparte.

7.- El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque los medios de bloqueo se desbloquean utilizando medios eléctricos o electrónicos, tal como, por ejemplo, sensores.

8.- El sistema de amarre desconectable de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-7, caracterizado además porque el pistón del ensamble de cilindro-pistón desplaza un fluido ambientalmente seguro, tal como agua inhibida, a través de una abertura de descarga hacia la atmósfera circundante.

9. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el dispositivo de frenado comprende un elemento cabrestante de frenado.

10. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el cuerpo superior del elevador se fija al mástil lateral por medio de una placa giratoria. 1 1 . - El sistema de amarre desconectable de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el mástil lateral se extiende hacia afuera del casco de la embarcación. 12. - El sistema de amarre desconectable de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, caracterizado además porque el mástil lateral se extiende por arriba de una abertura en cubierta así denominada dentro de los límites del casco de la embarcación.