MX2010007477A - Sistema para transportar e instalar una valvula preventora. - Google Patents

Abstract

Un sistema para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación conformado por al menos una torre de perforación ubicada sobre un pozo de perforación compuesta por un mástil; y una subestructura de perforación la cual incluye dos bases laterales verticales paralelas entre si; unidas en su extremo superior por un nivel de piso el cual cuenta con vigas de soporte en su parte inferior; en donde la subestructura de perforación se encuentra habilitada para soportar en las vigas de soporte del nivel de piso una grúa elevada, la cual es montable y desmontable de la subestructura de perforación que permite transportar e instalar una válvula preventora sobre el pozo de perforación.

Description

SISTEMA PARA TRANSPORTAR E INSTALAR UNA VÁLVULA PREVENTORA CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con un sistema para transportar e instalar una válvula preventora. Más en particular, la invención concierne a un aparato y método para trasportar e instalar una válvula preventora para un equipo de perforación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad existen diversas formas de perforación de un pozo para la extracción de hidrocarburos, cuya función es realizada por un equipo de perforación, donde se selecciona el más indicado de acuerdo a las distintas características como la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo.

El equipo de perforación consiste en un sistema mecánico o electromecánico, compuesto por una torre, que soporta un aparejo diferencial juntos conforman un instrumento que permite el movimiento de tuberías con sus respectivas herramientas. Este mismo conjunto impulsa simultánea o alternativamente una mesa de rotación que contiene al vástago, tope de la columna perforadora y transmisor del giro a la tubería. Paralelamente el equipo de perforación cuenta con elementos auxiliares, tales como tuberías, bombas, tanques, un sistema de seguridad que consiste en válvulas preventoras de cierre del pozo para su control u operaciones de rutina, generadores eléctricos de distinta capacidad según el tipo de equipo, etc.

De vez en cuando en un equipo de perforación, será necesario mover e instalar la torre de perforación de un lugar a otro pozo de perforación. En la practica existente, los componentes de la torre de perforación se desensamblan, transportan y después reensamblan en la nueva ubicación. Algunas veces, una válvula preventora se empleara con la torre de perforación, la cual es una serie de válvulas o disposiciones de válvulas para evitar que el gas o petróleo bajo presión estallen o escapen en forma descontrolada. Las válvulas preventoras pueden extenderse de 15 a 20 pies de altura y pesar muchas toneladas.

Es de práctica rutinaria separar y desensamblar la válvula preventora, transportar en múltiples piezas, y después reensamblar y volver a unir la válvula preventora en la nueva ubicación, esto consume extremadamente mucho tiempo y es de mano de obra intensiva. Así mismo los castilletes de perforación o grúas móviles pueden utilizarse para mover la válvula preventora, esto con frecuencia es difícil debido al otro equipo en el sitio de la torre de perforación. Específicamente, con frecuencia existe espacio limitado entre las cubiertas donde se localiza la válvula preventora.

Para proporcionar una solución a las limitantes mencionadas con anterioridad George Dotson en el documento de patente US6902007 se refiere a un aparato y un método para transportar e instalar una válvula preventora para un equipo de perforación o trabajos de complemento. El sistema incluye un ensamblaje de patín para transportación que tiene un carro de transportación para elevar una válvula preventora entre una posición de transportación horizontal y una posición vertical. El carro de transportación en el ensamblaje de patín mueve la válvula preventora con respecto al ensamblaje de patín. Un ensamblaje tensor que tiene una grúa montada en un armazón para carro en un armazón para ensamblaje tensor eleva y baja la válvula preventora. El armazón para carro se mueve con respecto al armazón de ensamblaje para tensor para mover la válvula preventora sobre la boca del pozo. Un ensamblaje de soporte para línea de control soporta las líneas de manguera que se extienden entre la válvula preventora y una unidad de potencia hidráulica.

Así mismo Donald G. Bokenkamp en el documento de patente de US3895677, describe un aparato para perforación marina que comprende un piso de perforación para recibir una estructura de perforación, un sótano abajo del piso de perforación y adaptada para almacenar secciones de tubería vertical, dicho sótano cuenta con un eje de perforación, medios para mover las secciones de tubería vertical entre el área de almacenamiento en el sótano y la localización alineada de dicho eje de perforación, y medios para subir y bajar dichas secciones de tubería a través de dicha abertura en dicho sótano.

Para transferir las secciones de tubería vertical y la secciones de válvula preventora entre el eje de perforación y el área de almacenamiento se utiliza una grúa de puente elevada montada entre el nivel de piso de perforación y la base de la subestructura de una plataforma marina, montada sobre los rieles a lo largo, el cual es propulsado por cremalleras, la grúa tiene malacates usada para levantamiento de las secciones de válvulas preventoras, las secciones de tuberías son manipuladas por un dispositivo tenedor de levantamiento conectado para mover el marco guidado a lo largo en forma transversal a la base de la grúa para rodar a través de las pistas. El dispositivo tipo tenedor tiene huecos para recepción de las secciones de tubería vertical.

La solución descrita por el documento de patente de US3895677 propone una grúa elevada para transferir tuberías y secciones de válvulas preventoras en una plataforma marina, sin embargo, la grúa se encuentra fija a la subestructura de perforación ocupando un espacio, el cual es limitado en un equipo de perforación terrestre, así como solo permite transferir secciones de válvulas preventoras, lo cual ocasiona que invierta tiempo en desensamblar y ensambla la válvula preventora. Así mismo no permite que la grúa elevada sea montable y desmontable de la subestructura de perforación para ser transportada a otro equipo de perforación para su utilización.

En vista de lo anterior, es por tanto necesario ofrecer un sistema para transportar e instalar una válvula preventora sobre el pozo de perforación en una plataforma terrestre, sin requerir de espacio adicional en la subestructura de perforación, que sea montable y desmontable de dicha subestructura para ser transportado por medio de un soporte a otro equipo de perforación y que además permita la instalación de la válvula preventora de forma completa.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En vista de lo anteriormente descrito y con el propósito de dar solución a las limitantes encontradas, es objeto de la invención ofrecer un sistema para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación conformado por al menos una torre de perforación ubicada sobre un pozo de perforación, compuesta por un mástil; y una subestructura de perforación la cual incluye dos bases laterales verticales paralelas entre sí; unidas en su extremo superior por un nivel de piso el cual cuenta con vigas de soporte en su parte inferior; en donde la subestructura de perforación se encuentra habilitada para soportar en las vigas de soporte del nivel de piso una grúa elevada, la cual es montable y desmontable de la subestructura de perforación, que permite transportar e instalar una válvula preventora sobre el pozo de perforación.

Otro objeto de la invención es proporcionar un método para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación, el cual comprende los pasos de: poslclonar la válvula preventora en la base del equipo de perforación; elevar la válvula preventora con la grúa elevada desde una posición de transporte horizontal a una posición vertical; mover la válvula preventora en forma horizontal hasta centrarla en forma alineada con el pozo de perforación; y bajar la válvula preventora colocándola en el pozo de perforación; además el método incluye los pasos de montar y desmontar la grúa elevada de la subestructura de perforación.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS Los detalles característicos de la invención, se describen en los siguientes párrafos en conjunto con las figuras que lo acompañan, los cuales son con el propósito de definir al invento pero sin limitar el alcance de éste.

Figura 1 ilustra una vista isométrica de un equipo de perforación de acuerdo al invento.

Figura 2 ilustra una vista isométrica de una subestructura de un equipo de perforación de acuerdo al invento.

Figura 3 ilustra una vista isométrica de una grúa elevada del sistema para transportar e instalar una válvula preventora de acuerdo al invento.

Figura 4 ilustra una vista isométrica de un puente de la grúa elevada del sistema para transportar e instalar una válvula preventora de acuerdo al invento.

Figura 5 ilustra una vista isométrica del soporte del sistema para transportar e instalar una válvula preventora de acuerdo al invento.

Figura 6 ilustra un diagrama en bloque que describe las etapas del método para transportar e instalar una válvula preventora de acuerdo al invento.

Figura 7 ilustra una vista superior de una grúa elevada montada en la subestructura del equipo de perforación de acuerdo al invento.

Figura 8 ilustra una vista isométrica de una grúa elevada sobre el soporte del sistema para transportar e instalar una válvula preventora de acuerdo al invento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los detalles característicos de la invención se describen en los párrafos siguientes, los cuales son con el propósito de definir al invento pero sin limitar el alcance de éste.

El manejo de las conexiones superficiales de control en un pozo de perforación, en las que se encuentran las válvulas preventoras, representa una actividad compleja y en consecuencia tardada por las maniobras que se requieren efectuar con el gancho principal del mástil y una grúa auxiliar móvil, presentándose la mayor dificultad cuando interactúan ambas grúas para el retiro de estos equipos. A partir de estas condiciones y con la finalidad de facilitar el montaje y desmontaje de las válvulas preventoras, es necesario un sistema con el cual se efectúen estas maniobras y cumpla con los requisitos de eficiencia, seguridad y estándares de normatividad vigentes.

Por lo anterior la presente invención se refiere a un sistema para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación, conformado por al menos una torre de perforación ubicada sobre un pozo de perforación, compuesta por un mástil; y una subestructura de perforación la cual incluye dos bases laterales verticales paralelas entre sí; unidas en su extremo superior por un nivel de piso el cual cuenta con vigas de soporte en su parte inferior; en donde la subestructura de perforación se encuentra habilitada para soportar en las vigas de soporte del nivel de piso una grúa elevada la cual es montable y desmontable de la subestructura de perforación pemitiendo transportar e instalar una válvula preventora sobre el pozo de perforación.

La Figura 1 ilustra una vista isométrica de un esquema de equipo de perforación que muestra varios de sus componentes y elementos localizados en un sitio de equipo de perforación, los cuales son posicionados en forma concéntrica sobre el pozo a perforar. El equipo de perforación se encuentra conformado por una estructura metálica comúnmente llamada torre de perforación 100 la cual se encuentra compuesta por un mástil 200 y una subestructura de perforación 300, el cual en conjunto permite la instalación de la válvula preventora 500 sobre el pozo de perforación.

La subestructura de perforación 300 ilustrada en la Figura 2 comprende dos bases laterales 310 y 320 respectivamente verticales paralelas entre si; unidas en su extremo superior por un nivel de piso 330, el cual cuenta con vigas 350 de soporte en su parte inferior; en donde la subestructura de perforación 300 se encuentra habilitada para soportar en las vigas 350 del nivel de piso 330, una grúa elevada 400 la cual es montable y desmontable de la subestructura de perforación 300, que permite transportar e instalar una válvula preventora 500 sobre el pozo de perforación ubicado en el nivel de terreno natural 340.

La subestructura de perforación 300 es la encargada de soportar el mástil 200, así como el equipo mecánico de perforación compuesto por al menos los siguientes componentes malacate, mesa rotaría, freno auxiliar, bombas, bomba de luz, planta de luz, etc. no ilustrados en la Figura 1.

En el nivel de piso 330 de la subestructura de perforación 300 en una realización en la parte inferior se encuentran ubicadas al menos cuatro vigas 350, las cuales se encuentran habilitadas para soportar una grúa elevada 400 ilustrada en la Figura 3, la cual se encuentra compuesta por dos trabes de carril 410 y 420 respectivamente paralelos entre si, unidos en sus extremos por dos barras 430 y 440 respectivamente. Los trabes de carril 410 y 420 se encuentran habilitados con conectores, los cuales dependerán del numero de vigas 350 de le estructura de perforación 330, ya que cada conector se atornillara a cada viga 350 para montar y desmontar la grúa elevada 400, donde cada viga 350 cuenta con conectores de recepción no ilustrados en la Figura.

El trabe de carril 410 se encuentra habilitado por medio conectores 460a, 460b, 460c y 460d, así mismo el trabe de carril 420 se encuentra habilitado por los conectores 470a, 470b, 470c y 470d, los cuales irán conectados a las vigas 350, de la subestructura de perforación 330 para su montaje y desmontaje. La grúa elevada 400 también se encuentra integrada por un puente 450 el cual se muestra en la Figura 4 perpendicular a los trabes de carril 410 y 420, el cual se encuentra compuesto por dos barras paralelas 451 y 452 y perpendiculares a los trabes 410 y 420, las cuales tiene en su interior una estructura 453 para soporte de un polipasto 454, el puente 450 a su vez contiene dos troles motorizados 455a y 455b frontales, y dos troles de jalón 456a y 456b en la parte posterior.

Se estableció que el sistema utilizado por el polipasto 454 sea un sistema neumático por la razón de que estos equipos se pueden utilizar en zonas potencialmente explosivas también porque tienen un sistema de mando preciso y progresivo en los movimientos de elevación y desplazamiento.

El puente 450 tiene la característica de ser compacto y esta diseñado para maximlzar el espacio de operación para la instalación de la válvula preventora 500. La grúa elevada 400 realiza 4 movimientos que corresponde a los verticales que corresponden al ascenso y descenso, y los movimientos longitudinales de entrada y salida de la válvula preventora 500, permitiendo realizar la instalación sobre el pozo de perforación, así como el traslado dentro y fuera de la estructura de perforación 300.

La grúa elevada 400 efectuara el movimiento de las válvula preventora 500 en dos direcciones uno vertical que elevara o bajara al equipo mediante un polipasto 450 con capacidad de izaje de hasta 20 toneladas y un segundo desplazamiento horizontal con un troles 455a, 455b, 456a y 456b que se desplazará sobre los trabes de carril 410 y 420, trasladando al polipasto 450 con la válvula preventora 500 del centro del pozo de perforación 600 hacia fuera, en dirección de la rampa. El desplazamiento de los troles 455a, 455b, 456a, y 456b se hará con el empuje de un pistón hidráulico (no mostrado en la Figura) de doble accionamiento localizado al centro de los trabes del carril 410 y 420, el sistema total será accionado a través de una unidad hidráulica con un control automatizado del izaje. El movimiento de la válvula preventora 500 será por unidades cuyo peso este dentro del rango de la capacidad de izaje del sistema, siguiendo el mismo procedimiento empleado con el malacate principal y la grúa móvil auxiliar, por partes o unidad, incluyendo la charola de lodos.

Para la instalación del sistema para transportar e instalar una válvula preventora 500 en un equipo de perforación 100, es necesario contar con una estructura soporte 700 ilustrada en la Figura 5, la cual se utiliza para transportar la grúa elevada 400 al lugar del equipo de perforación 100, la estructura de soporte 700 se encuentra formado por dos perfiles estructurales 701 y 702, unidos en sus extremos por dos perfiles 703 y 704 formando así una base rectangular, que cuenta con cuatro perfiles estructurales en forma transversal 705, 722, 706 y 707 al interior, sobre los perfiles estructurales 705 y 722 se encuentran soportadas las cajas de almacenamiento 708, 709 y 710.

Sobre el perfil estructural 701 se encuentran un par de perfiles estructurales en forma de "M" 712a y 712b unidos por una barra transversal 713a y en el otro perfil estructural 702 se localizan un par de soportes en forma de "M" 711a y 711b unidos por una barra transversal 713b. En el extremo interior de los perfiles estructurales en forma de "M" 712a y 712b se localizan las orejas de anclaje 715a y 715b; así como en el extremo interior de los perfiles estructurales en forma de "M" 711a y 711b se encuentran las orejas de anclaje 714a y 714b. En la parte externa de la estructura de soporte 700 a un costado de la barra 713b se encuentra ubicada una guarda porta mangueras 716.

Las orejas de anclaje 714a, 714b, 715a y 715b se utilizan para soportar a la grúa elevada 400 durante su transportación a los diferentes equipos de perforación 100, es importante señalar que la estructura soporte 700 es de forma compacta lo que permite ser introducida al área de trabajo de la subestructura de perforación 300 comprendida entre el nivel de piso 330, el nivel de terreno natural 340 y las dos bases laterales 310 y 320, así mismo permite el montaje y desmontaje de la grúa elevada 400 sobre las vigas 350 del nivel de piso 330 de la subestructura de perforación 300.

La instalación de la grúa elevada 400 en la torre de perforación 100, quedara conectada a las vigas 350 de la subestructura de perforación 300, mediante conexiones atornilladas, que permitan que la grúa elevada 400 sea montada y desmontada con facilidad, la cual quedara centrada de acuerdo el eje del pozo de perforación. Para el desarrollo del sistema para transportar e instalar una válvula preventora 500 se consideraron factores como el peso de la válvula preventora, capacidad de carga y altura de elevación de la grúa elevada 400, así como la altura libre de la subestructura de perforación 300 sobre el eje del pozo de perforación.

Así mismo en la Figura 6 se ilustra un diagrama en bloques sobre el método para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación el cual comprende los pasos de 10 montar la grúa elevada en la subestructura de perforación; 20 posicionar la válvula preventora en la base del equipo de perforación con la ayuda de una grúa auxiliar; posteriormente en el paso 30 se eleva la válvula preventora con la grúa elevada desde una posición de transporte horizontal a una posición vertical; enseguida en el paso 40 se mueve la válvula preventora en forma horizontal hasta centrarla en forma alineada con el eje del pozo de perforación; en el paso 50 bajar la válvula preventora colocándola en el pozo de perforación; para posteriormente en el paso 60 desmontar la grúa elevada de la subestructura de perforación.

En donde en el paso 10 de montar la grúa elevada 400 en la subestructura de perforación 300 se realiza con el apoyo de una grúa auxiliar móvil, en el que la grúa elevada 400 se encuentra montada sobre el soporte de trasportación 700 ilustrado en la Figura 7, para la transportación de la grúa elevada 400 de un equipo de perforación 100 a otro, el cual mediante la ayuda de la grúa móvil auxiliar es transportado a la base del equipo de perforación 100, la grúa auxiliar posiciona al sistema de transporte e instalación de la válvula preventora 500 centrándolo con respecto a el pozo de perforación y a los conectores de recepción de las vigas 350 que se encuentran en el nivel de piso 330 de la subestructura 300, dejándole en el nivel de terreno natural 340.

Posteriormente la grúa auxiliar pasa el gancho por el contrapozo ubicado en la parte superior del nivel de piso 330, para así tomar la grúa elevada 400 colocada en la estructura de soporte 700, y colocarla en las vigas 350 de las subestructura de perforación 300, posteriormente se retira de la estructura de soporte 700 del nivel de terreno natural 340.

En el paso 60 de desmontar la grúa elevada 400 de la subestructura de perforación 300, se posiciona en el nivel de terreno natural 340 con una grúa auxiliar la estructura de soporte 700, posteriormente se pasa un gancho auxiliar por el contrapozo, para así tomar la grúa elevada 400, con el gancho de la grúa auxiliar se toma la parte frontal de la grúa elevada 400, y por medio de maniobras se coloca sobre la estructura de soporte 700 mostrado en la Figura 8, se quita el gancho principal y el gancho de la grúa auxiliar, para posteriormente sacar el sistema de transportar e instalar una válvula preventora debajo de la subestructura de perforación 300.

Deberá finalmente entenderse que el sistema para transportar e instalar una válvula preventora así como el método conforme al invento, no se limitan a la modalidad o modalidades descritas anteriormente y que los expertos en el ramo quedarán capacitados, por las enseñanzas que aquí se establecen, para efectuar cambios en la composición del sistema de la presente invención, cuyo alcance quedará establecido exclusivamente por las siguientes reivindicaciones:

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un sistema para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación el cual comprende: al menos una torre de perforación ubicada sobre un pozo de perforación compuesta por: un mástil; y una subestructura de perforación la cual incluye dos bases laterales verticales paralelas entre si; unidas en su extremo superior por un nivel de piso el cual cuenta con vigas de soporte en su parte inferior; en donde dicha subestructura de perforación se caracteriza porque se encuentra habilitada para soportar en dichas vigas de soporte de dicho nivel de piso una grúa elevada la cual es montable y desmontable de dicha subestructura de perforación que permite transportar e instalar una válvula preventora sobre dicho pozo de perforación. El sistema para transportar e instalar de la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la grúa elevada la cual se encuentra compuesta por al menos: dos trabes de carril paralelos entre si, unidos en ambos extremos por dos soportes; un puente transversal a dichos trabes de carril; y un polipasto en dicho puente. La grúa elevada de la reivindicación 2, caracterizada porque los dos trabes de carril incluyen soportes para su montaje y desmontaje de dichas vigas de soporte. El sistema para transportar e instalar de la reivindicación 1, caracterizado porque las vigas de soporte de dicho nivel de piso de dicha estructura cuenta con soportes de sujeción y anclaje para dicha grúa elevada. El sistema para transportar e instalar de la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye una estructura de soporte para transportar dicha grúa elevada de una subestructura de perforación a otra. La estructura de soporte de la reivindicación 5, caracterizado porque incluye soportes de anclaje para sujetar dicha grúa elevada. Un método para transportar e instalar una válvula preventora en un equipo de perforación el cual esta caracterizado porque comprende los pasos de: posicionar la válvula preventora en la base del equipo de perforación; elevar la válvula preventora con la grúa elevada desde una posición de transporte horizontal a una posición vertical; mover la válvula preventora en forma horizontal hasta centrarla en forma alineada con el pozo de perforación; y bajar la válvula preventora colocándola en el pozo de perforación; en donde el método además se caracteriza porque incluye los pasos de montar y desmontar la grúa elevada de la subestructura de perforación.