Sistema de prospección y producción en alta mar, comprendiendo el sistema:

a. una carcasa de pozo (2, 22) dispuesta en comunicación con un pozo en alta mar (1);

b. por lo menos una cámara de flotación (9, 30);

c. un elemento inferior de conexión (5, 26) dispuesto entre dicha carcasa de pozo (2, 22) y dicha cámara de flotación (9, 30); y en el que

d. dicha por lo menos una cámara de flotación (9, 30) está dispuesta en comunicación con por lo menos un cable tensor (10, 31) previsto para fijarla por lo menos una cámara de flotación (9, 30) al lecho marino; caracterizado porque

e. dicha por lo menos una cámara de flotación (9, 30) se puede ajustar variando la longitud del por lo menos un cable tensor (10, 31)

Sistema de prospección y de producción en alta mar que comprende una cámara de flotación ajustable.

Campo de la invención

La presente invención se refiere de un modo general a la prospección y a la producción de petróleo y gas natural y, en una forma de realización específica y no limitativa, a un sistema y a un procedimiento de instalación y mantenimiento de un sistema de prospección y de producción en alta mar que presenta una cámara de flotación ajustable.

Antecedentes de la invención

Se han utilizado innumerables sistemas y procedimientos intentando encontrar y recuperar reservas de hidrocarburos en todo el mundo. Al principio, dichos esfuerzos se limitaron a trabajos en tierra que implicaban unos procedimientos de perforación simples pero efectivos con los que se recuperaban reservas procedentes de terrenos grandes y productivos. Sin embargo, a medida que disminuía el número de terrenos productores conocidos, se hizo necesario explorar escenarios incluso más remotos y desplazarse a alta mar, buscando nuevos recursos. Eventualmente, los sistemas de perforación sofisticados y unas técnicas avanzadas de procesamiento de señales permitieron que las compañías de petróleo y gas natural buscaran hidrocarburos recuperables.

En un principio, los esfuerzos de prospección y de producción en aguas profundas comprendían trabajos onerosos de perforación a gran escala soportados por sistemas de almacenamiento y transporte en petroleros, debido principalmente al hecho de que la mayor parte de zonas de perforación en alta mar están relacionadas con un estado de la mar complicado y peligroso y, por lo tanto, las operaciones a gran escala proporcionaban el modo más estable y rentable de prospección y recuperación de reservas de hidrocarburos. Uno de los principales inconvenientes del modelo a gran escala, sin embargo, es que los prospectores y productores disponen de escasos incentivos económicos para trabajar en reservas pequeñas, ya que la potencial recuperación económica se ve generalmente reducida por el prolongado retraso entre la prospección y la producción (aproximadamente entre 3 y 7 años) y la gran inversión de capital requerida en las plataformas convencionales y el equipo de perforación y producción correspondiente. Además, unos controles administrativos complejos y una actitud conservadora por parte de la industria han conducido a la estandarización, lo que deja a los operadores pocas oportunidades para variar significativamente el modelo vigente. Como resultado de ello, los trabajos de perforación en alta mar han tenido que cargar con largos retrasos entre inversión y beneficios, un exceso de gastos y unas estrategias de recuperación lentas e inflexibles dictadas por el entorno de funcio- namiento.

Más recientemente, se han descubierto zonas de aguas profundas en las que se evita buena parte del peligro y la inestabilidad presentes en dichos trabajos. Por ejemplo, cerca de la costa del África Occidental, Indonesia y Brasil, se han identificado unas zonas potenciales de perforación en las que las aguas circundantes y las condiciones meteorológicas son relativamente suaves y tranquilas en comparación con otras zonas más cambiantes tales como el Golfo de México o el Mar del Norte. Dichas zonas descubiertas recientemente tienden a presentar unas características de producción favorables, proporcionar unos índices positivos de éxito en la prospección y permiten la producción utilizando unas técnicas de perforación simples similares a las utilizadas en los trabajos en tierra firme o en zonas litorales.

Sin embargo, debido a que las distribuciones logarítmicas normales de las reservas extraíbles tienden a extenderse en un gran número de zonas pequeñas, cada una de las cuales produce menos de lo que se requeriría normalmente con el fin de justificar el gasto de un trabajo convencional a gran escala, dichas zonas permanecen hasta la fecha por debajo de producción y de prospección con respecto a su potencial. Por consiguiente, se han descubierto ya muchas zonas pequeñas potencialmente productivas, pero aún sin desarrollar por motivos económicos. Como consecuencia de ello, los prospectores y productores han adaptado sus tecnologías intentando alcanzar una mayor rentabilidad reduciendo la escala de los trabajos y reduciendo de algún otro modo los costes, de tal manera que la recuperación a partir de zonas pequeñas goce de un mayor sentido financiero y se reduzca el retraso entre la inversión y los beneficios.

Por ejemplo, en la solicitud de patente publicada nº US 2001/0047869 A1 y un cierto número de solicitudes de patentes relacionadas y patentes publicadas a nombre de Hopper et al., se dan a conocer diversos procedimientos de perforación de pozos en aguas profundas en los que se pueden realizar ajustes al sistema de perforación de tal modo que se garantice un mejor índice de recuperación del que resultaría posible de otro modo con las técnicas tradicionales de pozo fijo. Sin embargo, el sistema de Hopper no se puede ajustar durante la finalización, prueba y producción del pozo, y resulta especialmente inefectivo en aquellos casos en los que el pozo parte de un estrato de lodo en una posición vertical. El sistema de Hopper tampoco permite soportar diversas cargas superficiales distintas y se ve, por lo tanto, autolimitado con respecto a la pretensión de flexibilidad de los perforadores durante los trabajos reales.

En el documento de patente US nº 4.223.737 a nombre de O'Reilly, se da a conocer un procedimiento en el se tratan los problemas asociados a los trabajos tradicionales orientados verticalmente. El procedimiento de O'Reilly implica disponer un cierto número de conductos interconectados dispuestos horizontalmente en una cadena justo por encima del lecho marino (junto con una válvula de seguridad y el equipo adicional necesario) y a continuación utilizar un motor o un vehículo manejado por control remoto para impulsar la cadena horizontalmente hacia el medio de perforación. El sistema de O'Reilly, sin embargo, resulta inflexible ya que no se puede poner en funcionamiento hasta que no se ha finalizado y probado el pozo. Además, el procedimiento no contempla la funcionalidad durante los trabajos de producción y de acondicionamiento. En resumen, la referencia a O'Reilly resulta útil únicamente durante las etapas iniciales de la perforación de un pozo y, por lo tanto, no se debe considerar como una solución global para poner en funcionamiento y mantener unos trabajos de prospección y producción en aguas profundas.

Otros operadores de alta mar han intentado resolver los problemas asociados a la perforación en aguas profundas "elevando el suelo" efectivamente de un pozo submarino disponiendo un cabezal de pozo sumergido por encima de una estructura independiente y rígida de una carcasa de tubería que se tensa mediante una cámara de flotación llena de gas. Por ejemplo, tal como se puede observar en el documento de patente US nº 6.196.322 B1 a nombre de Magnussen, el Atlantis Deepwater Technology Holding Group ha desarrollado un sistema de lecho marino flotante artificial (ABS), que es sustancialmente una cámara de flotación llena de gas puesta en funcionamiento junto con uno o más segmentos de una carcasa de tubería dispuesta a una profundidad comprendida entre 182 y 274 m (600 y 900 pies) por debajo de la superficie de una masa de agua. Una vez que se ha instalado el cabezal de pozo de ABS con una válvula de seguridad durante la perforación, o con un sistema ramificado de producción durante la producción, se proporciona flotabilidad y tensión mediante el ABS a un elemento de conexión interior y a todas las carcasas interiores. La BOP y la salida vertical (durante la perforación) y el sistema ramificado de producción (durante la producción), están soportados por la fuerza de elevación de la cámara de flotación. El ajuste del cabezal de pozo se controla lógicamente mediante la tensión vertical resultante de la flotabilidad del ABS.

El sistema ABS de Atlantis resulta deficiente, sin embargo, en diversos aspectos prácticos. Por ejemplo, la patente US nº 6.196.322 a nombre de Magnussen limita específicamente la puesta en funcionamiento de la cámara de flotación en unas condiciones en las que la influencia de las olas superficiales sea efectivamente insignificante, es decir, a una profundidad superior aproximadamente a 152 m (500 pies) por debajo de la superficie. Los expertos en la materia podrán apreciar que la puesta en funcionamiento a dichas profundidades constituye una solución costosa y cargada de riesgos, ya que la instalación y el mantenimiento se pueden realizar únicamente mediante buceadores en aguas profundas...

1. Sistema de prospección y producción en alta mar, comprendiendo el sistema:

2. Sistema según la reivindicación 1, que comprende además:

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho elemento inferior de conexión (5) comprende además:

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho elemento inferior de conexión (5) está dispuesto en comunicación con uno o más estabilizadores laterales (6);

5. Sistema según la reivindicación 2, en el que dicha una o más cámaras de flotación ajustables (9) comprenden además una o más cámaras de flotación ajustables aproximadamente anulares, dicho elemento inferior de conexión (5) se dispone preferentemente longitudinalmente a través de un espacio realizado en dichas una o más cámaras de flotación ajustables aproximadamente anulares.

6. Sistema según la reivindicación 2, en el que una o más de dichas una o más cámaras de flotación ajustables (9) comprende además una pluralidad de cámaras interiores.

7. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha cámara de flotación ajustable comprende además:

8. Sistema según la reivindicación 1, en la que dicha cámara de flotación ajustable:

9. Sistema según la reivindicación 1, en el que un elemento terminal del pozo (14) dispuesto encima de dicha cámara de flotación ajustable (9) está dispuesto encima de una superficie de una masa de agua.

10. Procedimiento de instalación y mantenimiento de un sistema de prospección y de producción en alta mar, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes

11. Procedimiento según la reivindicación 10, que comprende además las etapas siguientes

12. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que dicha disposición de un elemento inferior de conexión (5) comprende además las etapas siguientes

13. Procedimiento según la reivindicación 11, que comprende además las etapas siguientes

14. Procedimiento según la reivindicación 10, que comprende además disponer una cámara de flotación ajustable (9) que presenta;

15. Procedimiento según la reivindicación 10, que comprende además disponer una cámara de flotación ajustable en comunicación con:

16. Utilización de un sistema de prospección y de producción en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la utilización de dicho sistema está destinada a la prospección y a la producción de petróleo y gas natural.