Sección de ruptura mejorada para columna ascendente.

Una sección (10) de ruptura para columna ascendente, que comprende:

una carcasa

(16) superior para su conexión con una sección (12) superior de columna ascendente;

una carcasa (18) inferior para su conexión con una sección (14) inferior de columna ascendente, al menos una dispositivo (22) de conexión para conectar de manera liberable las carcasas superior e inferior, y

un dispositivo (24) de aplicación de presión adaptado para aplicar una fuerza de acoplamiento a la carcasa (16) superior para, al menos parcialmente, contrarrestar una fuerza de separación aplicada, en uso, por la presión del pozo, actuando la fuerza de separación de la presión del pozo para separar las carcasas superior e inferior, de forma que la carcasa (16) superior está adaptada para su desconexión completa de la carcasa (18) inferior,

en la que el dispositivo (24) de aplicación de presión comprende al menos un pistón (28) de equilibrado de la presión y al menos un dispositivo (30) de enganche,

en la que el dispositivo (24) de aplicación de presión puede ser desplazado entre una primera posición en la que el dispositivo (24) está enganchado a la carcasa (16) superior mediante la acción del al menos un pistón (28) de equilibrado de la presión sobre el al menos un dispositivo (30) de enganche bajo la influencia de la fuerza de acoplamiento, y una segunda posición en la que el dispositivo (24) está desconectado de la carcasa (16) superior y el dispositivo (24) de aplicación de presión está enganchado a la carcasa (18) inferior.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2009/001535.

Solicitante: ENOVATE SYSTEMS LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Unit A Howemoss Drive Kirkhill Industrial Estate, Dyce Aberdeen, AB21 0GL REINO UNIDO.

Inventor/es: EDWARDS, JEFFREY, CHARLES, RANKIN,DEWI GRAHAM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > Barras o tubos de perforación; Trenes de barras... > E21B17/08 (Juntas de entubación)

PDF original: ES-2456350_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sección de ruptura mejorada para columna ascendente Campo de la invención La presente invención se refiere a una sección de ruptura mejorada para columna ascendente y, en particular, pero no exclusivamente, a una sección de ruptura de presión equilibrada.

Antecedentes de la invención Las columnas ascendentes son generalmente utilizadas para conectar pozos de hidrocarburos situados sobre el fondo del mar con embarcaciones flotantes, como por ejemplo plataformas o buques de prospección petrolífera. Una columna ascendente está compuesta por tramos de tubos y es extremadamente pesada. La embarcación de superficie, por tanto, necesita aplicar tensión a la columna ascendente para impedir que se hunda por su propio peso. Sin embargo, en determinados estados de la mar, por ejemplo, cuando la embarcación se desplaza, la tensión aplicada fluctuará. Cuando se aplican tensiones excesivas, se produce la ruptura de las columnas ascendentes. Esto puede provocar una catástrofe medioambiental dado que, en el momento de la separación, la columna ascendente puede estar llena de hidrocarburos que podrían a continuación derramarse al salir de la columna ascendente.

Para contrarrestar este problema, las columnas ascendentes pueden estar provistas de una sección de ruptura que presente un índice de tracción más bajo que los demás componentes que la columna ascendente y, en el caso un sobretensionado de la columna ascendente, la columna ascendente se separará por la sección de ruptura.

Una sección de ruptura convencional comprende dos piezas que se fijan entre sí de manera liberable mediante, por ejemplo, unos espárragos, las cuales se fracturan cuando se alcanza una fuerza de tracción predeterminada. Dichos sistemas de sección de ruptura convencionales, sin embargo, presentan un inconveniente. La fuerza de tracción aplicada a la sección de ruptura se aplica no solo por la embarcación dispuesta en la superficie sino también por la presión del pozo. Los espárragos, por tanto, tienen que ser calibrados para separarse cuando se llegue a una determinada tensión la cual es una combinación de la fuerza de separación suministrada por la presión del pozo y la tensión aplicada procedente de la superficie. La presión del pozo es variable y a una presión elevada del pozo una sección de ruptura convencional puede proporcionar una utilización operativa muy limitada y, a una presión baja, una sección de ruptura convencional puede no ser capaz de proteger el sistema.

La Patente estadounidense No. 4, 059, 288 divulga un conector de seguridad de tuberías con una presión al menos parcialmente equilibrada. El conector está dispuesto para quedar incluido dentro de una tubería y proporcionar un punto de ruptura de presión equilibrada de forma que el conector se separe cuando se alcance una carga de tensión predeterminada pero que sea insensible o sustancialmente insensible a la presión operativa de la tubería.

Sumario de la invención De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona una sección de ruptura para columna ascendente de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

En una forma de realización el dispositivo de aplicación de presión aplica una fuerza de acoplamiento que contrarresta la fuerza de separación aplicada por la presión del pozo. El efecto de ello es que la fuerza de separación neta que actúa sobre el dispositivo de conexión es básicamente la tensión existente en la sección superior de la columna ascendente, la cual se aplica por una embarcación de superficie a la sección superior de la columna ascendente. Como resultado de ello, el dispositivo de conexión puede ser más fácilmente calibrado para permitir la separación de la carcasa superior (incluyendo la sección superior de la columna ascendente) respecto de la carcasa inferior en el caso de que la tensión de la columna ascendente sobresale un valor predeterminado.

El dispositivo de aplicación de presión puede utilizar la presión del pozo para aplicar la fuerza de acoplamiento a la carcasa superior.

De modo preferente, el dispositivo de aplicación de presión está adaptado para aplicar una fuerza contraria sobre la carcasa superior para contrarrestar completamente la fuerza de separación aplicada, en uso, por la presión del pozo. Esto se puede conseguir presentando un área suficiente sobre, por ejemplo, la presión del pozo para generar una fuerza de acoplamiento suficiente.

De modo preferente, el dispositivo de conexión liberable está adaptado para permitir que las carcasas superior e inferior se separen cuando se aplique una fuerza predeterminada.

De modo preferente, al menos un dispositivo de conexión es al menos un espárrago. Los espárragos transfieren la tensión de la columna ascendente desde la sección superior a la inferior.

Como alternativa, el al menos un dispositivo de conexión es al menos un enganche, un anillo de cizalla, un conector hidráulico o elemento similar.

De modo preferente, hay una pluralidad de espárragos.

De modo preferente, los espárragos están adaptados para que se seccionen o fracturen a una tensión predeterminada. De modo preferente, el dispositivo de aplicación de presión puede ser desplazado entre una primera posición en la

que el dispositivo está enganchado con la carcasa superior y una segunda posición en la que el dispositivo está desenganchado de la carcasa superior.

En la segunda posición el dispositivo de aplicación de presión puede ser enganchado a la carcasa inferior. En una forma de realización, el dispositivo de aplicación de presión comprende al menos un pistón de equilibrado de la presión y al menos un dispositivo de enganche.

De modo preferente, el / cada dispositivo de enganche, en la primera posición, está adaptado para encajar con un

rebajo del enganche definido por la carcasa superior. De modo preferente, en la primera posición, el / cada pistón de equilibrado de la presión actúa sobre el / cada dispositivo de enganche bajo la influencia de la fuerza de acoplamiento.

De modo preferente, el / cada pistón de equilibrado de la presión actúa en dirección descendente sobre el dispositivo de enganche el cual, a su vez, transfiere la fuerza de acoplamiento a la carcasa superior. De modo preferente, el / cada pistón de equilibrado de la presión es un pistón anular. De modo preferente, el / cada dispositivo de enganche es un collarín o banda segmentada.

Como alternativa, el / cada dispositivo de enganche comprende una o más garras. De modo preferente, el desplazamiento de la carcasa superior desplaza el dispositivo de aplicación de presión de la primera posición a la segunda posición.

De modo preferente, el / cada dispositivo de enganche, en la segunda posición, está adaptado para encajar con un

rebajo de enganche definido por la carcasa inferior. De modo preferente, el / cada pistón de equilibrado de la presión está adaptado para rodear una porción de la carcasa inferior.

De modo preferente, la carcasa superior está adaptada para desconectarse completamente de la carcasa inferior.

De modo preferente, cuando la carcasa superior está completamente desconectada de la carcasa inferior, el / cada pistón de equilibrado de la presión está asociado con la carcasa inferior. De modo preferente, la carcasa inferior define al menos un orificio para permitir que la presión del pozo acceda al

dispositivo de aplicación de la presión.

De modo preferente, en la primera posición el / cada orificio está abierto y en la segunda posición el / cada orificio está sellado por el / cada pistón de equilibrado de la presión. De modo preferente, la carcasa superior incluye un dispositivo de cierre.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una sección (10) de ruptura para columna ascendente, que comprende:

una carcasa (16) superior para su conexión con una sección (12) superior de columna ascendente;

una carcasa (18) inferior para su conexión con una sección (14) inferior de columna ascendente,

al menos una dispositivo (22) de conexión para conectar de manera liberable las carcasas superior e inferior, y

un dispositivo (24) de aplicación de presión adaptado para aplicar una fuerza de acoplamiento a la carcasa (16) superior para, al menos parcialmente, contrarrestar una fuerza de separación aplicada, en uso, por la presión del pozo, actuando la fuerza de separación de la presión del pozo para separar las carcasas superior e inferior, de forma que la carcasa (16) superior está adaptada para su desconexión completa de la carcasa (18) inferior,

en la que el dispositivo (24) de aplicación de presión comprende al menos un pistón (28) de equilibrado de la presión y al menos un dispositivo (30) de enganche,

en la que el dispositivo (24) de aplicación de presión puede ser desplazado entre una primera posición en la que el dispositivo (24) está enganchado a la carcasa (16) superior mediante la acción del al menos un pistón (28) de equilibrado de la presión sobre el al menos un dispositivo (30) de enganche bajo la influencia de la fuerza de acoplamiento, y una segunda posición en la que el dispositivo (24) está desconectado de la carcasa (16) superior y el dispositivo (24) de aplicación de presión está enganchado a la carcasa (18) inferior.

2. La sección de ruptura para columna ascendente de la reivindicación 1, en la que el dispositivo (24) de aplicación de presión utiliza la presión del pozo para aplicar la fuerza de acoplamiento sobre la carcasa (16) superior.

3. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que el dispositivo de aplicación de presión está adaptado para aplicar una fuerza de acoplamiento sobre la carcasa (16) superior para contrarrestar completamente la fuerza de separación aplicada, en uso, por la presión del pozo.

4. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que al menos un dispositivo (22) de conexión está adaptado para permitir que las carcasas superior e inferior se separen mediante la aplicación de una fuerza predeterminada 5. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que al menos un dispositivo de conexión es al menos un espárrago (22) , un enganche, un anillo de cizalladura, un conector hidráulico o elemento similar.

6. La sección de ruptura para columna ascendente de la reivindicación 5, en la que hay una pluralidad de espárragos (22) adaptados para ser seccionados o fracturados en presencia de una tensión predeterminada.

7. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que el / cada dispositivo (30) de enganche, en la primera posición, está adaptado para encajar con un rebajo (38) de enganche definido por la carcasa (16) superior,

de manera opcional, el / cada pistón (28) de equilibrado de la presión actúa en dirección hacia abajo sobre el / cada dispositivo (30) de enganche el cual, a su vez, transfiere la fuerza de acoplamiento sobre la carcasa (16) superior,

de manera opcional, el / cada pistón ( 28) de equilibrado de la presión es un pistón anular, de manera opcional, el / cada dispositivo (30) de enganche es un collarín, una banda segmentada o comprende una o más garras,

de manera opcional, el desplazamiento de la carcasa (16) superior desplaza el dispositivo (24) de aplicación de presión de la primera posición a la segunda posición,

de manera opcional, el / cada dispositivo (30) de enganche, en la segunda posición, está adaptado para encajar con un rebajo (40) de enganche definido por la carcasa (18) inferior,

de manera opcional, el / cada pistón (28) de equilibrado de la presión está adaptado para rodear una porción de la carcasa (18) inferior,

de manera opcional, cuando la carcasa (16) superior está completamente desconectada de la carcasa (18) inferior, el / cada pistón (28) equilibrado de la presión está asociado con la carcasa (18) inferior.

8. La sección (10) de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que la carcasa (18) inferior define al menos un orificio (34) para permitir que la presión del pozo acceda al dispositivo (24) de aplicación de presión.

9. La sección de ruptura para columna ascendente de la reivindicación 8 cuando dependa de la reivindicación 7, en la que, en la primera posición, el / cada orificio (34) está abierto y, en la segunda posición, el / cada orificio (34) está cerrado herméticamente por el / cada pistón (28) de equilibrado de la presión.

10. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que la carcasa 5 (16) superior incluye un dispositivo (50) de cierre, de manera opcional el dispositivo de cierre es una chapaleta (50) , una válvula de bola o una válvula de compuerta o un empujador.

11. La sección de ruptura para columna ascendente de la reivindicación 10, en la que cuando el dispositivo de cierre es una chapaleta (50) , la chapaleta es presionada para cerrar herméticamente el taladro de paso.

12. La sección de ruptura para columna ascendente de cualquier reivindicación precedente, en la que la sección de 10 ruptura para columna ascendente comprende un mecanismo (42) limitador,

de manera opcional, el mecanismo limitador está adaptado para retener el dispositivo de aplicación de presión en la primera posición,

de manera opcional, el mecanismo limitador comprende un pistón (42) limitador, siendo, de manera opcional, el pistón limitador un pistón anular,

de manera opcional, el pistón limitador está adaptado para actuar directamente sobre el dispositivo de aplicación de presión,

de manera opcional, cuando el dispositivo de aplicación de presión es al menos un pistón de equilibrado de la presión, el pistón limitador está adaptado para actuar directamente sobre el al menos un pistón de equilibrado de la presión,

de manera opcional, el mecanismo limitador es controlado hidráulicamente.

13. Un procedimiento de equilibrado de la presión de una sección (10) de ruptura para columna ascendente, comprendiendo el procedimiento la etapa de:

la exposición de un dispositivo (24) de aplicación de presión a la presión de un pozo, convirtiendo el dispositivo de aplicación de presión la presión del pozo en una fuerza de acoplamiento para una carcasa 25 (16) superior de la sección de ruptura para columna ascendente, estando la carcasa superior conectada de manera liberable a una carcasa (18) inferior de una sección de ruptura para columna ascendente, contrarrestando, al menos parcialmente, la fuerza de acoplamiento una fuerza de separación aplicada por la presión del pozo, actuando la fuerza de separación de la presión del pozo para separar las carcasas superior e inferior, estando la carcasa superior adaptada para su desconexión completa de la carcasa inferior,

en el que la fuerza de acoplamiento actúa sobre un dispositivo (24) de aplicación de presión,

y en el que el dispositivo de aplicación de presión puede ser desplazado entre una primera posición en la que el dispositivo está enganchado a la carcasa (16) superior mediante la acción de al menos un pistón (28) de equilibrado de la presión sobre al menos un dispositivo (30) de enganche bajo la influencia de la fuerza de acoplamiento, y una segunda posición en la que el dispositivo está desconectado de la carcasa (16) superior y el dispositivo de aplicación de presión está enganchado a la carcasa (18) inferior.