Un sistema para instalar y mantener una tubería, comprendiendo dicho sistema:

una primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) dispuesta en un primer emplazamiento de perforación; una primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42) dispuesta en un segundo emplazamiento de perforación; un primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) dispuesto sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) y diseñado como un equipo de vaivén; un primer medio de perforación (14; 24; 34) que comprende una barrena de guía (20) dispuesta sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41), siendo adecuada dicho primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) para empujar dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) de dicho primer emplazamiento de perforación hacia dicho segundo emplazamiento de perforación de un modo tal que dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) perfora un orificio subsuperficial (18) para instalar un tubo o cubierta de tubo (48) de una tubería entre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) y dicha primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42); y un segundo equipo de perforación direccional (15; 25; 35; 45) diseñado como un equipo de vaivén dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 22); siendo capaz dicho segundo equipo de perforación direccional de sustituir la barrena de guía (20) por una barrena de perforación (38) mayor, atrapando dicho primer medio de perforación (14; 24; 24) y uniéndolo a un segundo medio de perforación (16; 26; 36; 46; 56) dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción, de modo que dichos primeros y segundos medios de perforación puedan ser empujados y estirados hacia adelante y hacia atrás en un modo de escariado transversal en dicho orificio subsuperficial (18)

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a tecnologías de mantenimiento e instalación de tuberías, y en un modo de realización específico, no limitativo, a un procedimiento y a un sistema para instalar y mantener una tubería sin excavar zanjas o de otro modo perturbar significativamente las superficies del terreno asociado.

Antecedentes

Una amplia variedad de aplicaciones industriales necesitan el acceso a conductos de transporte fabricados por el hombre con el fin de practicar de modo seguro y eficiente las tecnologías asociadas. Por ejemplo, los servicios de transporte de líquido y gas, los servicios públicos, instalaciones de comunicaciones y potencia, fibras ópticas, y las estaciones de transporte de fangos y agua requieren todos ellos acceso a tuberías con el fin de llevar a cabo sus diversas operaciones.

Otros campos técnicos que requieren instalaciones de tuberías incluyen la producción y exploración de petróleo y gas. Sin embargo, muchos emplazamientos potenciales de producción y exploración de petróleo y gas están limitados de modo significativo por regulaciones medioambientales y otras circunstancias especiales que hacen difícil o imposible conseguir fácilmente el transporte, instalación y mantenimiento del equipamiento de tubería.

Por ejemplo, las reservas de petróleo y gas se encuentran a menudo en terrenos con acumulaciones de agua próximas a la superficie, tales como pantanos, lagos cautivos, estuarios, líneas de costa, y regiones de permafrost. En el caso de los pantanos, el terreno es generalmente demasiado blando para soportar de modo seguro camiones y otro equipamiento pesado necesario para suministrar e instalar equipo de soporte y excavación de zanjas para tuberías. Los lagos cautivos son igualmente problemáticos, especialmente cuando se disponen entre puntos terminales de una instalación de tubería; en tales casos, la tubería tiene que ser generalmente reconducida alrededor del lago, lo que aumenta enormemente la complejidad y coste de la operación. Cerca de estuarios y líneas de costa, la interfaz tierra-agua asociada es a menudo inadecuada para soportar el equipo de instalación de tuberías, mientras que en las regiones de permafrost, la instalación de equipo pesado sólo puede ser soportada durante ciertos meses del año, esto es, aquellos meses de invierno en los que la superficie del terreno está congelada de modo seguro. Todavía en otras regiones, por ejemplo, cerca de desfiladeros y cañones, características del terreno interferentes impiden a menudo de modo efectivo la perforación y producción eficientes en costes de reservas de petróleo y gas.

Bajo ciudades y pueblos, los aspectos técnicos de la instalación y mantenimiento de tuberías son generalmente más directos, ya que las superficies del terreno asociado son habitualmente más firmes y capaces de soportar múltiples instalaciones de conductos e infraestructuras que las regiones silvestres; sin embargo, los costes asociados con derechos de paso y la competición por recursos físicos compartidos pueden disminuir enormemente el valor de una potencial operación de tuberías. A la inversa, las regiones de línea de costa a menudo imponen importantes retos de construcción y mantenimiento para operaciones de tuberías, y las limitaciones medioambientales pueden impactar significativamente la localización de una ruta de tubería y los medios mediante los cuales se instala y mantiene.

Muchas regiones en las cuales se disponen de reservas de petróleo y gas son asimismo vulnerables medioambientalmente, y el acceso en superficie por vehículos de transporte pesado puede dañar seriamente el terreno subyacente y/o afectar a áreas de cría de vida salvaje y a trayectorias de migración. Tales problemas son particularmente agudos en las regiones de tundra ártica y permafrost, en las que a menudo la construcción de carreteras está prohibida o limitada a accesos estacionales temporales, y las operaciones se ven a menudo entorpecidas por la fauna salvaje y aspectos regulatorios. Donde quiera que se perfore y produzca un pozo, el petróleo y gas resultantes deben ser transportados eventualmente de la cabecera del pozo bien a una instalación de transporte o de almacenamiento. Actualmente, el procedimiento más común para transportar petróleo y gas es por medio de una tubería. Bajo circunstancias normales, las tuberías discurren por encima del terreno y fijadas a una serie de abrazaderas situadas en zanjas excavadas en una superficie del terreno. Otras tuberías, incluyendo aquellas que recorren distancias más cortas bajo obstáculos tales como edificios o ríos, se llevan a cabo típicamente bien mediante operaciones de tunelamiento o tecnología de perforación en horizontal. Sin embargo, las operaciones de tunelamiento son mucho más caras y complicadas que la tecnología de zanjas, y por tanto las tuberías se disponen generalmente por encima de zanjas superficiales siempre que sea posible.

El documento US 3 724 224 divulga una tubería submarina de doble pared instalada entre plataformas marinas en aguas relativamente poco profundas, y un procedimiento para instalar dicha tubería. Por ello, una serie de tubos externo se instala sobre la superficie del terreno. Tras inundar la serie de tubos externo se tira de una serie de tubos interno lleno de aire hasta su posición dentro de la serie de tubos externo. No se puede evitar un daño accidental por anclas, cadenas, cables, dragas y similares.

Finalmente, el documento US 4 553 879, que se considera como el estado de la técnica anterior más próximo, muestra y describe un sistema para instalar y mantener una tubería, comprendiendo dicho sistema una nave de construcción de tubería-perforación móvil dispuesta en un primer emplazamiento de perforación; un segundo emplazamiento de perforación; un primer equipo de perforación direccional dispuesto sobre dicha nave de construcción de tubería-perforación móvil; un primer medio de perforación dispuesto sobre dicha nave de construcción de tubería-perforación móvil, siendo adecuada dicho primer equipo de perforación direccional para empujar dicho primer medio de perforación de dicho primer emplazamiento de perforación hacia dicho segundo emplazamiento de perforación de un modo tal que dicho primer medio de perforación perfore una trayectoria subterránea para instalar segmentos de tubería entre dicha nave de construcción de tubería-perforación móvil y dicho segundo emplazamiento de perforación. Por ello, la construcción de la tubería podría llevarse a cabo desde dos o más sitios simultáneamente, si estuviera disponible más de una nave de construcción de tuberías. La cooperación entre dos o más naves de construcción de tubería-perforación móviles no se menciona en este documento del estado de la técnica anterior.

Dado que el tunelamiento es generalmente la solución de transporte de fluidos más cara y complicada, y dado que emplazar zanjas en las localizaciones de mejor calidad buscadas por las empresas perforadoras y de exploraciones es con frecuencia prohibitivamente difícil y caro de conseguir, existe en el momento presente una necesidad generalizada de un sistema y un procedimiento para instalar y mantener una tubería que sea independiente tanto de las tecnologías de zanjas como de tunelamiento, y especialmente de un sistema y un procedimiento que evite excavar zanjas y tunelar a la vez que minimice la perturbación sobre las superficies del terreno asociado durante las operaciones de instalación y mantenimiento de tuberías. Partiendo del estado de la técnica anterior más próximo, el problema técnico que debe resolver la invención es, por lo tanto, proporcionar un sistema y un procedimiento para instalar y mantener una tubería, que permita perforar el orificio subsuperficial hasta un diámetro deseado y mejore así la estabilidad y uniformidad del orificio de perforación durante el proceso de perforación para alojar mejor la instalación de tubos acoplados o cubiertas de tubo.

Resumen de la invención

De acuerdo con la invención, el problema anterior se resuelve mediante un sistema y un procedimiento para instalar y mantener una tubería como se divulga en las reivindicaciones independientes 1 y 12. El sistema comprende una primera plataforma fuente dispuesta en un primer emplazamiento de perforación; una primera plataforma de recepción dispuesta en un segundo emplazamiento de perforación; un primer equipo de perforación direccional dispuesto sobre dicha primera plataforma fuente; y un primer medio de perforación dispuesto sobre dicha primera plataforma fuente, en el que dicho primer equipo... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para instalar y mantener una tubería, comprendiendo dicho sistema:

una primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) dispuesta en un primer emplazamiento de perforación;

una primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42) dispuesta en un segundo emplazamiento de perforación;

un primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) dispuesto sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) y diseñado como un equipo de vaivén;

un primer medio de perforación (14; 24; 34) que comprende una barrena de guía (20) dispuesta sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41), siendo adecuada dicho primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) para empujar dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) de dicho primer emplazamiento de perforación hacia dicho segundo emplazamiento de perforación de un modo tal que dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) perfora un orificio subsuperficial (18) para instalar un tubo o cubierta de tubo (48) de una tubería entre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) y dicha primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42); y

un segundo equipo de perforación direccional (15; 25; 35; 45) diseñado como un equipo de vaivén dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 22);

siendo capaz dicho segundo equipo de perforación direccional de sustituir la barrena de guía (20) por una barrena de perforación (38) mayor, atrapando dicho primer medio de perforación (14; 24; 24) y uniéndolo a un segundo medio de perforación (16; 26; 36; 46; 56) dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción, de modo que dichos primeros y segundos medios de perforación puedan ser empujados y estirados hacia adelante y hacia atrás en un modo de escariado transversal en dicho orificio subsuperficial (18).

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que dicho primer equipo de vaivén (13) tira de una o más de cualquiera de un tubo o un cubierta de tubo dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción (12) de vuelta hacia dicha primera plataforma fuente (11) a través de dicho orificio subsuperficial (18) perforado por dicho primer medio de perforación (14).

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que uno o más de dicho primer medio de perforación (14) y de dicho segundo medio de perforación (16) comprenden una longitud de tubo enrollado.

4. El sistema de la reivindicación 1 en el que uno o más de dicho primer medio de perforación (14) y de dicho segundo medio de perforación (16) comprenden además un miembro de fijación.

5. El sistema de la reivindicación 4 en el que dicho primer medio de perforación (14) comprende además un primer miembro de fijación, y dicho segundo medio de perforación (16) comprende además un segundo miembro de fijación.

6. El sistema de la reivindicación 5, en el que uno o más de dicho primer miembro de fijación y dicho segundo miembro de fijación comprenden además un eslabón giratorio.

7. El sistema de la reivindicación 5, en el que uno o más de dicho primer miembro de fijación y dicho segundo miembro de fijación comprenden además un miembro de agarre.

8. El sistema de la reivindicación 1, en el que dicho segundo medio de perforación (16) comprende además un conjunto de escariado.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que dicho conjunto de escariado comprende además una barrena de perforación que tiene un diámetro mayor que el diámetro de dicha barrena de guía (20).

10. El sistema de la reivindicación 8, en el que dicho conjunto de escariado comprende además un miembro de fijación.

11. El sistema de la reivindicación 8, en el que dicho conjunto de escariado comprende además un motor dentro del pozo.

12. Un procedimiento para instalar y mantener una tubería, comprendiendo dicho procedimiento:

disponer una primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) en un primer emplazamiento de perforación;

disponer una primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42) en un segundo emplazamiento de perforación;

disponer un primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) diseñado como un equipo de vaivén sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41);

disponer un primer medio de perforación (14; 24; 34) que comprende una barrena de guía (20) dispuesto 5 sobre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41);

utilizar dicho primer equipo de perforación direccional (13; 23; 33; 43) para empujar dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) de dicho primer emplazamiento de perforación hacia dicho segundo emplazamiento de perforación de un modo tal que dicho primer medio de perforación (14; 24; 34) perfora un orificio subsuperficial para instalar un tubo o cubierta de tubo (48) de una tubería entre dicha primera plataforma fuente (11; 21; 31; 41) y dicha primera plataforma de recepción (12; 22; 32; 42); y

disponer un segundo equipo de perforación direccional (15; 25; 35; 45) diseñado como un equipo de vaivén sobre dicha primera plataforma de recepción (12,22; 32; 42);

sustituir la barrena de guía (20) por una barrena de perforación (38) mayor;

atrapar dicho primer medio de perforación (14; 24; 24); unirlo a un segundo medio de perforación (16; 26; 36; 46; 56) dispuesto sobre dicha primera plataforma de recepción; y

empujar y tirar hacia adelante y hacia atrás de dichos primeros y segundos medios de perforación en un modo de escariado transversal en dicho orificio subsuperficial (18).

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende además utilizar dicho equipo de vaivén para tirar de uno o más de cualquiera del tubo o cubierta de tubo dispuestos sobre dicha primera plataforma de recepción de vuelta hacia dicha primera plataforma fuente a través de dicho orificio subsuperficial perforado por dicho primer medio de perforación.

14. El procedimiento de la reivindicación 12, en en el que dicho disponer dicho primer medio de perforación y

dicho disponer un segundo medio de perforación comprende además disponer una longitud de tubo 25 enrollado.

15. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que uno o más de dicho disponer un primer medio de perforación y dicho disponer un segundo medio de perforación comprende además disponer un miembro de fijación.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que dicho disponer un primer medio de perforación comprende

30 además disponer un primer miembro de fijación, y dicho disponer un segundo medio de perforación comprende además disponer un segundo miembro de fijación.

17. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que uno o más de dicho disponer un primer miembro de fijación y dicho disponer un segundo miembro de fijación comprende además disponer un eslabón giratorio.

18. El procedimiento de la reivindicación 16, en el que uno o más de dicho disponer un primer miembro de 35 fijación y dicho disponer un segundo miembro de fijación comprende además disponer un miembro de agarre.

19. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que dicho disponer un segundo medio de perforación comprende además disponer un conjunto de escariado.

20. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que dicho disponer un conjunto de escariado comprende

además disponer una barrena de perforación que tenga un diámetro mayor que el diámetro de dicha barrena 40 de guía.

21. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que dicho disponer un conjunto de escariado comprende además disponer un miembro de fijación.

22. El procedimiento de la reivindicación 19, en el que dicho disponer un conjunto de escariado comprende además disponer un motor dentro del pozo.