Aparato y método para la conexión de conductos.

Un aparato para conectar extremos adyacentes de unos primer (42) y segundo (44) conductos,

donde unos brazos (60, 62) de guía están fijados a un extremo del segundo conducto, comprendiendo el aparato:

- una unidad (46) de armazón que incluye un punto de montaje para montar el extremo del primer conducto (42) en una posición fija;

- una guía (48) conectada a la unidad (46) de armazón,

caracterizado porque la guía incluye unas primera (50) y segunda (52) formaciones de guía para recibir los brazos (60, 62) de guía del segundo conducto (44); y el aparato además comprende

- un carro (54) móvil montado sobre la unidad (46) de armazón y que incluye ranuras para acoplarse a los brazos de guía, siendo el carro (54) desplazable desde una primera posición donde las ranuras se alinean con las formaciones (50, 52) de guía de modo que, en uso, los brazos de guía pueden introducirse en las ranuras, y una segunda posición en la que, en uso, el extremo del segundo conducto (44) se mantiene contra el extremo del primer conducto

(42) para permitir que se forme una conexión para fijar los extremos juntos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2010/050556.

Solicitante: VerdErg Connectors Limited.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Lansbury Estate, Unit 5 & 6, 102 Lower Guildford Road, Knaphill Surrey GU21 2EP REINO UNIDO.

Inventor/es: WHITE, JOHN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E21B41/04 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 41/00 Materiales o accesorios no cubiertos por los grupos E21B 15/00 - E21B 40/00. › Manipuladores para operaciones bajo el agua, p. ej. conectados temporalmente a las cabeceras de los pozos (manipuladores en general B25J).
  • E21B43/013 E21B […] › E21B 43/00 Procedimientos o dispositivos para la extracción de petróleo, gas, agua o materiales solubles o fundibles o de una suspensión de materias minerales a partir de pozos (aplicables únicamente al agua E03B; explotación de yacimientos petrolíferos o de materiales solubles o fundibles por las técnicas de explotación minera E21C 41/00; bombas F04). › Empalme de una columna de producción a una cabecera de pozo bajo el agua.
  • F16L1/26 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA TUBERIAS; SOPORTES PARA TUBOS, CABLES O CONDUCTOS PROTECTORES; MEDIOS DE AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L 1/00 Colocación o recuperación de tubos; Reparación o montaje de los tubos sobre o bajo el agua (soldadura con o sin fusión B23K; mecanismos de elevación o de toma de carga B66; instalaciones hidráulicas, drenaje del suelo E02B; excavaciones o construcciones bajo el agua E02D; máquinas para excavar zanjas y colocar simultáneamente los tubos E02F; colocación de canalizaciones de alcantarilla E03F 3/06; en el orificio de perforación o pozo E21B; fabricación de túneles E21D; colocación de cables eléctricos H02G; fabricación de empalmes especiales para tubos, véanse los grupos apropiados para los empalmes). › Reparación o montaje de los tubos sobre o bajo el agua (mangas flotantes F16L 11/133; elementos de montaje de tubos en sí F16L 13/00 - F16L 49/00).
  • F16L37/00 F16L […] › Acoplamientos del tipo de acción rápida (manguitos de apriete radial F16L 17/04, F16L 21/06; empalmes de mangas con órganos rígidos F16L 33/00; acoplamiento automático de toma de contacto para vehículos B60D, B61G; especialmente adaptados para dispositivos de lubrificación F16N 21/00).

PDF original: ES-2421319_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato y método para la conexión de conductos.

Campo técnico.

La invención se refiere a aparatos y métodos para alinear conductos para conectarlos unos con otros. En particular, conductos como los utilizados en la industria del petróleo y el gas.

Antecedentes.

Cuando se conecta una tubería, u otro conducto, a otra tubería o estructura, se puede utilizar una herramienta de conexión para unir los extremos de las tuberías que se van a conectar. La Figura 1 muestra una instalación típica de una torre elevadora submarina que presenta varias situaciones en las que se deben realizar conexiones entre conductores. Por ejemplo, una torre 10 elevadora está anclada al fondo 12 marino y conectada a una plataforma 14 de producción de superficie como una FPSO. En dicho montaje existen unos puntos de conexión típicos que pueden estar presentes entre los cables16 que van desde la torre 10 elevadora a las unidades 18 de terminación de conducto de flujo (FTA) , entre los FTAs 18 y las tuberías 20 sobre el fondo 12 marino, y entre las tuberías que conectan los distribuidores 22 de producción y los árboles 24 subacuáticos en inicio del pozo petrolífero submarino.

Los conductos pueden ser tuberías o cables para contener fluidos, por ejemplo líquidos o gases, y/o pueden contener servicios eléctricos, hidráulicos y/o ópticos para su conexión. Las conexiones pueden unir un tramo de un conducto a otro, es decir, una conexión intermedia, o bien las conexiones pueden estar en el punto de inicio o final del conducto, es decir, una conexión de terminación, a otro aparato.

La Figura 2 muestra la conexión de un primer conducto 26 con un segundo conducto 28 que tiene un sello 30 entre las caras de extremo de los conductos y un mecanismo 32 de cierre, como una mordaza, alrededor del núcleo de la conexión. El punto de la conexión donde el contenido del conducto pasa de un lado de la conexión al otro es definido como la interfaz 34.

Para conseguir una conexión satisfactoria, los conductos deben estar suficientemente alineados para que el líquido, gas, electricidad, luz, etc. pasen a través de la interfaz. La precisión que se debe conseguir en la alineación puede depender de la naturaleza del conducto y de la naturaleza de los contenidos de los conductos (líquido, gas, electricidad, luz, etc.) . Típicamente, la precisión necesaria se especificará en milímetros. La alineación se consigue generalmente a través de una serie de pasos que se llevan a cabo utilizando una herramienta de conexión que proporciona una alineación más precisa tras cada paso hasta que una etapa final une los conductos con la precisión requerida para que el contenido del conducto pase a través de la interfaz y siga estando contenido dentro del conducto.

Los conductos también deben contactar uno con otro con la suficiente fuerza y presión como para asegurar que los sellos o dispositivos requeridos para contener los contenidos de los conductos sean retenidos y/o activados.

Los conductos deben poder retenerse de manera segura en la posición cerrada por medio de un dispositivo de cierre que resista tanto las fuerzas internas como externas a las que la conexión pueda estar sometida durante su vida útil.

Los mecanismos de alineación y cierre disponibles actualmente pueden ser tanto pesados como voluminosos. A medida que el tamaño del conector aumenta, también lo hace el coste del equipamiento y los procesos necesarios para instalar y operar el conector. Esto es particularmente cierto cuando se conectan conductos rígidos o cuando se conectan conductos de gran diámetro donde las cargas necesarias para conseguir una alineación satisfactoria son elevadas.

Los documentos EP 1956184 y US 20010010782 describen métodos y aparatos para alinear y conectar conductos. El documento US 2007269270 describe un aparato para conectar una tubería a una pieza de núcleo de carrete.

Es un objeto de la invención minimizar el tamaño y el peso de la herramienta de conexión necesaria. Esto también minimizaría el coste del equipo y los procesos necesarios para instalar la conexión.

Descripción de la invención.

Esta invención proporciona un aparato para conectar extremos adyacentes de unos primer y segundo conductos, donde unos brazos de guía están unidos a un extremo del segundo conducto, comprendiendo el aparato:

- una unidad de armazón que incluye un punto de montaje para montar el extremo del primer conducto en una posición fija;

- una guía conectada al armazón y que incluye unas primera y segunda formaciones de guía para recibir los brazos de guía de los segundos conductos; y

- un carro móvil montado sobre el armazón y que incluye ranuras para acoplar los brazos de guía, siendo el carro desplazable entre una primera posición en la que las ranuras se alinean con las formaciones de guía de modo que los brazos de guía puedan pasar por dentro de las ranuras, y una segunda posición en la que el extremo del segundo conducto se mantiene apoyado contra el extremo del primer conducto para permitir que se forme una conexión para fijar los dos extremos juntos.

La guía puede comprender un par de miembros laterales, que definen un espacio entre los mismos para recibir el extremo del segundo conducto, estando dispuestas la primera y la segunda formaciones de guía en cada miembro lateral.

Los miembros laterales pueden incluir canales dentro de los cuales desliza el carro de modo que se desplace entre la primera y la segunda posiciones, abriéndose las formaciones de guía en cada abertura de miembro lateral hacia el canal respectivo.

Las ranuras del carro sitúan los brazos de guía de modo que el segundo conducto está posicionado coaxialmente con el extremo del primer conducto fijado al armazón.

Las formaciones de guía pueden incluir mecanismos de retención para evitar un desacoplamiento accidental de los brazos de guía durante el uso.

El aparato puede comprender un mecanismo de accionamiento que está fijado al armazón y que está conectado al carro, y que es operable para desplazar el carro entre la primera y la segunda posiciones. El mecanismo de accionamiento puede ser desacoplable del carro.

El aparato puede comprender un mecanismo de cierre conectado al armazón y operable para formar la conexión que fija los extremos de los conductos juntos cuando el extremo del segundo conducto está en la segunda posición.

El mecanismo de cierre puede comprender una unidad de mordaza que incluye una pluralidad de segmentos de mordaza y un mecanismo de accionamiento operable para forzar el acoplamiento de los segmentos de mordaza con las formaciones de los extremos de los conductos para fijar los extremos juntos.

El aparato puede comprender un par de segmentos de mordaza y un par de accionadores que se extienden entre los segmentos de mordaza a cada lado de la conexión. En una realización, el mecanismo de cierre comprende segmentos de mordaza montados sobre un miembro de montaje por medio de articulaciones y conectados unos a otros por una accionador. En otra realización, el mecanismo de cierre comprende segmentos de mordaza conectados por una banda flexible que puede pasar alrededor de los extremos de los conductos, teniendo la banda una oreja en cada extremo y un accionador que se extiende entre las orejas.

También se describe una mordaza para conectar un primer conducto a un segundo conducto que comprende:

- una pluralidad de segmentos de mordaza;

- una banda flexible con una forma abierta sustancialmente circular que conecta los segmentos;

- un segmento de mordaza que comprende una oreja ubicada en cada extremo de la banda; y

- un accionador que se extiende a través de las orejas para abrir y cerrar la mordaza. La mordaza puede comprender un cartucho extraíble para alojar el accionador. Otro aspecto de la invención comprende un método para conectar los extremos del primer y segundo conductos

utilizando un aparato según se ha descrito anteriormente, comprendiendo el método:

- ensamblar el extremo del primer conducto a la unidad de armazón en el punto de montaje;

-posicionar el carro en la primera posición;

- posicionar el extremo del segundo conducto en la guía;

- acoplar los primeros brazos de guía en las primeras formaciones de guía;

- pivotar el extremo del segundo conducto alrededor de los primeros brazos de guía para acoplar los segundos brazos de guía en las segundas formaciones de guía;

- desplazar los brazos de guía desde las formaciones de guía al interior de las ranuras del carro;

- desplazar el carro a la segunda posición para desplazar el extremo del segundo conducto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para conectar extremos adyacentes de unos primer (42) y segundo (44) conductos, donde unos brazos (60, 62) de guía están fijados a un extremo del segundo conducto, comprendiendo el aparato:

- una unidad (46) de armazón que incluye un punto de montaje para montar el extremo del primer conducto (42) en una posición fija;

- una guía (48) conectada a la unidad (46) de armazón,

caracterizado porque la guía incluye unas primera (50) y segunda (52) formaciones de guía para recibir los brazos (60, 62) de guía del segundo conducto (44) ; y el aparato además comprende

- un carro (54) móvil montado sobre la unidad (46) de armazón y que incluye ranuras para acoplarse a los brazos de guía, siendo el carro (54) desplazable desde una primera posición donde las ranuras se alinean con las formaciones (50, 52) de guía de modo que, en uso, los brazos de guía pueden introducirse en las ranuras, y una segunda posición en la que, en uso, el extremo del segundo conducto (44) se mantiene contra el extremo del primer conducto

(42) para permitir que se forme una conexión para fijar los extremos juntos.

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, donde la guía comprende un par de miembros laterales que definen un espacio entre ellos para recibir el extremo del segundo conducto (44) , estando dispuestas la primera (50) y segunda (52) formaciones de guía en cada miembro lateral.

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, donde los miembros laterales incluyen canales dentro de los cuales el carro (54) desliza para desplazarse entre las primera y segunda posiciones, abriéndose las formaciones (50, 52) de guía en cada miembro lateral hacia el canal respectivo.

4. Un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, donde las ranuras en el carro (54) ubican los brazos (60, 62) de guía de modo que el extremo del segundo conducto (44) es posicionado coaxialmente con el extremo del primer conducto (42) fijado a la unidad (46) de armazón.

5. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las formaciones (50, 52) de guía incluyen mecanismos de retención para evitar el desacoplamiento accidental de los brazos de guía durante el uso.

6. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde un mecanismo de accionamiento está fijado a la unidad (46) de armazón y se conecta al carro y es accionable para desplazar el carro

(54) entre las primera y segunda posiciones.

7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 6, donde el mecanismo de accionamiento es desmontable del carro (54) .

8. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que además comprende un mecanismo de cierre conectado a la unidad (46) de armazón y operable para formar la conexión para fijar los extremos de los conductos juntos cuando el extremo del segundo conducto (44) está en la segunda posición.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8, donde el mecanismo de cierre comprende una unidad de mordaza que incluye una pluralidad de segmentos de mordaza y un mecanismo de accionamiento operable para forzar que los segmentos de mordaza se acoplen con formaciones en los extremos de los conductos para fijar los extremos juntos.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, donde el mecanismo de cierre comprende un par de segmentos (102, 104) de mordaza y un par de accionadores (106) que se extienden entre los segmentos de mordaza a cada lado de la conexión.

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, donde el mecanismo de cierre comprende segmentos (112) de mordaza montados sobre un miembro de montaje por medio de articulaciones (116) y conectados unos a otros mediante un accionador (114) .

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, donde el mecanismo de cierre comprende segmentos (124) de mordaza conectados por una banda (122) flexible que puede pasar alrededor de los extremos de los conductos, teniendo la banda una oreja (128) en cada extremo y extendiéndose un accionador (126) entre las orejas.

13. Un método para conectar los extremos de unos primer (42) y segundo (44) conductos utilizando un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que comprende:

- montar el extremo del primer conducto (42) en la unidad de armazón en el punto de montaje;

-posicionar el carro (54) en la primera posición;

- posicionar el extremo del segundo conducto (44) en la guía (48) ;

- conectar los primeros brazos (60) de guía en las primeras formaciones (50) de guía;

- pivotar el extremo del segundo conducto (44) alrededor de los primeros brazos (60) de guía para acoplar los segundos brazos (62) de guía en las segundas formaciones (52) de guía;

- desplazar los brazos (60, 62) de guía desde las formaciones (50, 52) de guía hasta dentro de las ranuras en el carro (54) ;

- desplazar el carro (54) hasta la segunda posición para desplazar el extremo del segundo conducto (44) contra el extremo del primer conducto (42) ; y

- formar una conexión para fijar los extremos de los conductos juntos.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 que además comprende fijar los extremos del conducto juntos con una mordaza, donde la mordaza comprende una pluralidad de segmentos (124) de mordaza; una banda (122) flexible de forma sustancialmente circular abierta que conecta los segmentos; un segmento de mordaza que comprende una oreja (128) ubicada en cada extremo de la banda; y un conector (126) que se extiende a través de las orejas para abrir y cerrar la mordaza.

15. Un método para desplegar un segundo conducto (44) desde un buque para conectarlo a un primer conducto (42) que comprende:

- conectar una mordaza al segundo conducto (44) , donde la mordaza comprende una pluralidad de segmentos (124) de mordaza; una banda (122) flexible con una forma sustancialmente circular abierta que conecta los segmentos; un segmento de mordaza que comprende una oreja (128) ubicada en cada extremo de la banda; y un conector (126) que se extiende a través de las orejas para abrir y cerrar la mordaza;

- colocar el segundo conducto (44) en un canal superior abierto que se extiende desde el buque de manera que el conector (126) de la mordaza se extienda dentro de la parte superior abierta del canal;

- guiar el segundo conducto (44) a través del canal; y

- conectar el segundo conducto (44) al primer conducto (42) utilizando el aparato según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, donde conectar el segundo conducto al primer conducto comprende:

- ensamblar el extremo del primer conducto (42) en la unidad (46) de armazón en el punto de montaje;

- colocar el carro (54) en la primera posición;

- colocar el extremo del segundo conducto (44) en la guía (48) ;

- acoplar los primeros brazos (60) de guía en las primeras formaciones (50) de guía;

- pivotar el extremo del segundo conducto (44) alrededor de los primeros brazos (60) de guía para acoplarse a los segundos brazos (62) de guía en las segundas formaciones (52) de guía;

- desplazar los brazos (60, 62) de guía desde las formaciones (50, 52) de guía hasta dentro de las ranuras en el carro (54) ;

- desplazar el carro (54) hasta la segunda posición para desplazar el extremo del segundo conducto (44) contra el extremo del primer conducto (42) ; y

- formar una conexión para fijar los extremos de los conductos (42, 44) juntos.


 

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