ES2260652T3 - Almacenamiento situado en el fondo marino. - Google Patents
Almacenamiento situado en el fondo marino.Info
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Abstract
Almacenamiento situado en el fondo marino para petróleo u otros fluidos, que comprende: una sección de almacenamiento en forma de una tela impermeable al petróleo y al agua, formada como globo flexible que puede ser llenado con un fluido de almacenamiento y vaciado del mismo, con un sección de anclaje formada como sub-estructura entre una sección de estructura y el lecho marino, con medios para anclaje al lecho marino o colocación estable sobre el mismo, una sección de transferencia que comprende tubos y válvulas para cargar y descargar el fluido de almacenamiento, dispuesta sustancialmente en el exterior de la parte superior del almacenamiento, caracterizado porque la sección de estructura está formada como envolvente externa sobre la sección de almacenamiento, cuya sección de estructura está cerrada en la parte superior, de manera tal que se forma un volumen superior cerrado con unas dimensiones que corresponden como mínimo al volumen de la sección de almacenamiento, pero con aberturasal medio ambiente en la parte baja.
Description
Almacenamiento situado en el fondo marino.
La presente invención se refiere al
almacenamiento de petróleo crudo u otros fluidos en el mar. La
invención se refiere, en particular, a un almacenamiento de petróleo
crudo estabilizado, situado en el fondo marino.
La invención es particularmente útil en relación
con campos de petróleo marginales para los que los gastos de una
conducción separada a la playa o a otra instalación no se puede
justificar, o bien campos de petróleo en su periodo final de
explotación, para el que se tienen que mantener a nivel bajo los
costes de inversión y mantenimiento. La invención es también
beneficiosa con respecto a campos petrolíferos para los cuales es
deseable la producción continuada y suministro del petróleo crudo
producido, y para los cuales es deseable un almacenamiento, por
ejemplo, durante periodos de cierre temporal de un sistema de
tubería existente, para el suministro del petróleo crudo
producido.
El almacenamiento de petróleo crudo en el mar
tiene lugar, en la actualidad, habitualmente en la superficie del
mar, en embarcaciones flotantes de almacenamiento, con carga de
boyas dotadas de capacidad de almacenamiento, o en una propia unidad
de producción en forma de una plataforma o una embarcación.
Las plataformas de producción flotantes con
suministro de petróleo crudo mediante la utilización de un barco
petrolero depende de disponer de la capacidad de almacenamiento
sobre la plataforma o en las proximidades en forma de una
embarcación de almacenamiento o una boya de carga con capacidad de
almacenamiento, desde los que se puede transportar el petróleo, por
ejemplo, a un terminal en tierra.
Las plataformas fijadas al lecho marino tienen,
en algunos casos, un fundamento o base de grandes dimensiones que
comprende también un almacenamiento para el petróleo producido.
El almacenamiento del petróleo producido
funciona, en muchos aspectos, como lastre, y aparte de
consideraciones de estabilidad y cargas mecánicas, el petróleo puede
tener que ser sustituido por agua de lastre cuando se hace la
descarga a un barco petrolero. Habitualmente se deja entrar agua de
mar en un depósito simultáneamente con el bombeo de extracción del
petróleo. Al llenar el almacenamiento el agua de mar, se desplazará
probablemente o se sacará por bombeo después de pasar un medidor de
petróleo-agua que controla el contenido de petróleo
en el agua antes de su descarga. El contenido máximo de petróleo en
el agua a descargar varía, pero muy habitualmente es, en la
actualidad, de 40 ppm. En relación con el almacenamiento de la forma
antes mencionada, se puede formar una capa de emulsión no deseable
en la carga de petróleo, que incluye petróleo, agua y productos
químicos. Los productos químicos se añaden para mantener una mejor
separación entre el petróleo y el agua. Además, la entrada de
cantidades relativamente pequeñas de agua de mar en el petróleo
tiene como resultado un contenido de sal no deseable y, por lo
tanto, reduce considerablemente el valor de la carga. Con un
almacenamiento de agua-petróleo del tipo antes
mencionado, un problema habitual es el crecimiento bacteriano no
deseable (llamado SRB), que en combinación con el agua tiene como
resultado la formación de ácido sulfúrico. Es sabido que dicho
crecimiento bacteriano ha tenido como resultado importantes
problemas para los sistemas de depósitos y tuberías, tanto en
plataformas como en boyas para la carga de los petroleros.
La capa de emulsión antes mencionada tiene
tendencia a aumentar en grosor, y la capacidad de almacenamiento se
reduce por lo tanto a lo largo del tiempo. La capa de emulsión puede
ser bombeada a un petrolero y transportada a un terminal en tierra o
a una refinería para separar el agua, petróleo y productos químicos,
y hacer que los componentes peligrosos resulten inocuos. Esta
separación y proceso para hacer inocuos los componentes peligrosos
son muy onerosos, y solamente muy pocas refinerías u otras
instalaciones realizan estas tareas.
Existe demanda para conseguir almacenamiento de
petróleo crudo u otros productos sin los problemas anteriormente
mencionados. Además, existe demanda para disponer de un
almacenamiento flexible para petróleo crudo, de manera tal que se
puedan transportar las unidades de almacenamiento al lugar en el que
existe demanda de dicho almacenamiento, adaptada a la demanda real,
y permitiendo la producción o la continuación de la producción de
campos petrolíferos marginales. Existe asimismo la demanda de
almacenamiento sin peligro de colisión para barcos de superficie,
masas de hielo u objetos flotantes.
Con la presente invención se prevé un
almacenamiento situado en un lecho marino, para almacenamiento de
petróleo crudo u otros fluidos, que comprende:
- una sección de almacenamiento en forma de una tela impermeable al agua y al petróleo, formada en forma de globo flexible que puede ser llenado con el fluido de almacenamiento, puede ser utilizado como almacenamiento del fluido y puede ser vaciado de dicho fluido almacenado,
- una sección de anclaje formada como subestructura entre una sección de estructura y el lecho marino, con medios de anclaje en el lecho marino o de colocación estable en el mismo,
- una sección de transferencia que comprende tubos y válvulas para cargar y descargar el fluido de almacenamiento, dispuesto sustancialmente en el exterior en la parte superior del almacenamiento, que se caracteriza por el hecho de que la sección de estructura está formada como envolvente externa sobre la sección de almacenamiento, cuya sección de estructura está cerrada en su parte superior, de manera tal que se forma un volumen cerrado por la parte superior con dimensiones que corresponden como mínimo al volumen de la sección de almacenamiento, pero con aberturas al medio circundante en la parte inferior.
El objetivo de la presente invención se cumple
por la utilización de una sección de almacenamiento que adopta forma
de una tela fabricada en forma de un globo flexible de grandes
dimensiones, que es fijado en una estructura realizada en hormigón
armado, acero y otro material apropiado, de manera que la parte
superior de la estructura está cerrada al medio ambiente de manera
que el petróleo de la sección de almacenamiento puede ser mantenido
en confirmación si ocurre una fuga, y cuya estructura de la parte
inferior está abierta y fijada a una sección de anclaje que
mantiene el almacenamiento fijado al lecho marino. La carga y
descarga tiene lugar mediante tubos desde una plataforma de
producción o similar, y se disponen conductos verticales desde el
almacenamiento a una boya para carga de embarcaciones o similar para
la retirada del petróleo.
Todas las válvulas, instrumentos y bombas para
el almacenamiento deberán tener preferentemente posibilidad de
funcionamiento a distancia, desde la plataforma de producción con
intermedio de señales hidroacústicas, y opcionalmente mediante
cables.
Un medidor de petróleo ("oleometer") y un
transponder hidroacústico quedan dispuestos preferentemente en el
almacenamiento para proporcionar una alarma a la plataforma de
producción o al barco si tiene lugar fugas de petróleo, de manera
que se puedan iniciar inmediatamente medidas correctoras. El medidor
de petróleo está dispuesto preferentemente en conexión con un
conducto desde la parte superior del volumen cerrado de la sección
de estructura al tubo de descarga desde el almacenamiento. El tubo
con el medidor de petróleo conectado incluye preferentemente una
bomba controlable a distancia para bombear el petróleo que haya
escapado por fugas a un tubo de descarga. El petróleo que haya
escapado por fugas puede ser bombeado opcionalmente a la embarcación
con intermedio de un tubo separado.
En la parte superior de la sección de estructura
se disponen preferentemente conexiones que se pueden abrir para
sustituir la sección de almacenamiento, por ejemplo, en caso de
fugas, y además se disponen también conexiones para la sustitución
de módulos de la sección de transferencia, por ejemplo, para
mantenimiento o sustitución de las válvulas.
El almacenamiento comprende preferentemente
válvulas que se cierran automáticamente si las conducciones de
carga, conducciones de descarga o la sección de almacenamiento y
sección de transferencia se desconectan con respecto al
almacenamiento.
El almacenamiento, de acuerdo con la invención,
comprende preferentemente instrumentos para controlar el volumen
llenado en la sección de almacenamiento, que se puede leer desde la
superficie. Se considera factible instrumentación basada en
ultrasonidos.
Una o varias bombas se integran preferentemente
en el almacenamiento, para facilitar la descarga del petróleo. No
obstante, no se requieren las bombas de manera necesaria, y por lo
tanto no son obligatorias. El peso específico más bajo (peso
específico 15% más bajo) del petróleo junto con el efecto capilar
proporcionan un grado de flujo o desplazamiento del petróleo hacia
arriba. Las bombas del barco de carga pueden ser utilizadas
preferentemente, y opcionalmente se pueden utilizar bombas
dispuestas en la conducción de descarga algo por debajo del nivel
del mar, para bombear el petróleo hacia los depósitos de
almacenamiento del barco.
Con el almacenamiento de acuerdo a la presente
invención, se consigue una separación completa del petróleo y el
agua, de manera tal que la formación de una capa de emulsión es
evitada y se elimina el peligro de crecimiento bacteriano (SRB).
Además, se consigue un elevado grado de flexibilidad, lo cual
significa que el almacenamiento puede ser conectado a cualquier tipo
de planta de producción de petróleo, pudiendo ser colocado y
desplazado fácilmente a nuevos campos petrolíferos, y el
almacenamiento es independiente de las profundidades de agua dentro
de las que tiene lugar la producción de petróleo en la actualidad y
en un futuro previsible. La presión del agua alrededor del
almacenamiento ayuda a conseguir un llenado uniforme y una descarga
efectiva del almacenamiento. El almacenamiento puede ser retirado de
manera relativamente fácil y los materiales se pueden reutilizar
para otros objetivos antes de la expiración de su periodo de vida.
El almacenamiento, de acuerdo con la invención, puede ser también
utilizado para almacenamiento de gas, además de almacenamiento de
diferentes líquidos, con adaptación de la realización para manipular
la mayor flotabilidad.
El almacenamiento de acuerdo con la invención se
ha mostrado en los dibujos, en los que:
La figura 1 muestra una realización de
almacenamiento según la invención.
La figura 2 muestra el almacenamiento según la
invención, indicando los medios para sustituir la sección de
almacenamiento.
La figura 3 muestra un conjunto de varios
almacenamientos de acuerdo con la invención.
La figura 4 muestra una disposición típica con
utilización de almacenamiento según la invención.
Se hace referencia, en primer lugar, a la figura
1, que muestra el almacenamiento según la invención. De manera más
específica, se ha mostrado un almacenamiento (1) de petróleo con un
material flexible e impermeable al agua. Además, se ha mostrado la
sección de estructura (2), que puede ser realizada en hormigón
armado, acero u otros materiales de construcción apropiados. Unas
aberturas (3) para el paso libre de agua de mar se disponen en la
parte inferior de la sección de estructura. Se ha dispuesto una
válvula (4) controlable de forma remota entre la sección de
almacenamiento y la conducción de descarga. De forma asociada a la
conducción, que se extiende entre la parte superior de la sección de
estructura y la conducción de descarga, se ha dispuesto una válvula
(7) controlable de forma remota, un medidor de petróleo (5) para el
registro de contenido de petróleo entre la sección de almacenamiento
y la parte superior de la sección de estructura, además de un
transponder (6) para enviar una alarma a la plataforma o bien
opcionalmente a la boya que efectúa la carga de un barco, en caso de
que ocurran fugas de petróleo. En caso de fugas de petróleo en dicha
conducción, el petróleo puede ser llevado a una conducción de
descarga mediante una bomba especializada para esta función (no
mostrada). Otra válvula de control remoto (8) está dispuesta entre
la plataforma y el almacenamiento, en la parte superior de este
último. Un acoplamiento de tubos (9) conduce el petróleo a cargar a
la sección de almacenamiento. Unos ojetes (10) quedan dispuestos
para fácil conexión de equipos de levan, en relación con la
sustitución de la sección de almacenamiento. En la parte inferior
del almacenamiento, se ha dispuesto un faldón de acero (11) para
estabilización del almacenamiento con respecto al lecho marino, y un
anclaje (12) dispuesto en forma de anclajes de succión, columnas o
similares, para fijación al lecho marino. Un conducto (13), por
ejemplo un conducto flexible, conduce el petróleo desde la
plataforma de producción al almacenamiento. Otro conducto (14), por
ejemplo, un conducto flexible, está dispuesto para descargar
petróleo desde almacenamiento a un petrolero que carga desde una
boya o
similar.
similar.
En la figura 2, se ha indicado la forma en la
que se puede realizar la sustitución de la sección de
almacenamiento. Se pretende que todos los equipos que puedan tener
demanda de mantenimiento o sustitución, tales como válvulas,
instrumentos, bombas y la sección de almacenamiento, se puedan
desconectar del almacenamiento y se puedan llevar a la superficie,
en conjunto o como módulos de equipo, preferentemente por
utilización de pernos accionables por ROV, conexiones y puntos de
fijación.
La figura 3 muestra un conjunto de varios
almacenamientos, de acuerdo con la presente invención, mostrando de
la izquierda a la derecha una sección de almacenamiento casi vacía,
una sección de almacenamiento llena y una sección de almacenamiento
con fugas. La sección de transferencia comprende un conector
conectado a la plataforma y también al sistema de carga. La sección
de transferencia en sí misma con válvulas, tubos y medidor de
petróleo tiene una construcción algo distinta que la mostrada en la
figura 1, no obstante, la funcionalidad es similar.
El almacenamiento, de acuerdo con la invención,
o conjuntos del mismo pueden ser conectados a una o varias fuentes
similares o distintas para carga y uno o varios receptores de carga
similares o distintos, incluyendo plantas de producción
sub-acuáticas e instalaciones de conducciones
asimismo debajo del nivel del mar.
En la figura 4 se han mostrado una disposición
típica, para la que el almacenamiento según la presente invención se
ha mostrado en un contexto más amplio, situado en el lecho marino
conectado a una plataforma de producción para carga y conectado a un
petrolero para descarga.
La construcción específica de las diferentes
partes del almacenamiento según la invención se puede variar, a
condición de que se mantenga la funcionalidad y características
básicas de la invención. Los materiales de construcción se pueden
escoger libremente teniendo en cuenta la resistencia, peso, duración
y precio. Se considera que los esfuerzos durante el transporte y
montaje/levantamiento serán esenciales para el dimensionado. La
forma de la sección de almacenamiento y la parte superior de la
sección de estructura pueden ser preferentemente simétricas
alrededor de un eje vertical, teniendo en cuenta la estabilidad, la
resistencia y la facilidad de llenado y de descarga. Teniendo en
cuenta la fabricación, puede ser más preferible una forma más
cuadrada alrededor del eje vertical, tal como la superficie externa
de la sección de estructura que se ha mostrado en los dibujos.
La sección de almacenamiento puede ser fabricada
preferentemente como realización modificada de Unibag de la empresa
Enviro Team, Oslo, Noruega. Se utiliza Unibag para almacenamiento y
transporte de agua, petróleo y productos químicos. La realización
estándar se prepara a partir de una tela denominada Protex 092, que
es impermeable al petróleo y al agua, y fácilmente soldable mediante
equipos de alta frecuencia. De manera más específica, la tela es un
tejido de poliéster recubierto por ambas caras con una aleación de
interpolímero basada en etileno con unión reticulada clorada. El
recubrimiento es parecido a la goma pero no se requiere
vulcanización, y los productos de reblandecimiento no se desprenden
por lixidiado como materiales con un recubrimiento normal de PVC.
Las modificaciones preferentes son, según demanda, mayores
dimensiones, refuerzos e insertos interiores y exteriores, una
camina impermeable o recubrimiento de LDPE, PA, PVDF o similar para
funcionalidad a largo plazo.
El volumen de almacenamiento está limitado con
respecto a la resistencia y capacidad de manipulación. Se consideran
preferentes los volúmenes de almacenamiento hasta unos 35.000
m^{3}. Esto corresponde a un radio de unos 20 metros si la sección
de almacenamiento tiene forma de esfera. La sección de
almacenamiento puede ser, no obstante, en forma de hemisfera, en
forma de pera, rectangular u otra forma distinta.
En una realización preferente de la invención,
dos secciones de almacenamiento, cada una de ellas de unos 35.000
m^{3}, se montan dentro de una sección de estructura común y
sección de anclaje. Las dimensiones pasan a ser de 35 m x 35 m x 102
m y, con una sección de estructura de acero, el peso es de unas
5.000 toneladas. La sección de estructura se considera por lo tanto
que comprende placas de 12 mm con elementos de refuerzo L300 y
armazones de soporte (T2500 x 600 x 20 x 30) cada tres metros. Si se
sustituye el acero por hormigón, el peso pasa a ser de unas 30.000
toneladas. Desde luego, es posible montar varias secciones de
almacenamiento en una sección de estructura o montar módulos de
almacenamiento de acuerdo con la demanda real.
De manera preferente, se utilizan anclas de
succión si las condiciones del lecho marino son aceptables, de lo
contrario se utilizan pilares para el anclaje.
La sección de anclaje puede ser preferentemente
una parte integrada de la sección de estructura. Por lo tanto, los
medios para anclaje o colocación estable sobre el lecho marino se
integran en la sección de estructura, sin que otros componentes
formen parte de la sección de anclaje.
El almacenamiento según la invención se puede
construir en un taller y se puede transportar con una embarcación.
El transporte puede ser realizado llenando una cantidad suficiente
de aire en la sección de almacenamiento, de manera tal que el
almacenamiento o un conjunto de varios almacenamientos se puedan
mantener en flotación estable con remolque, con pesos en el fondo
para asegurar la estabilidad.
El montaje de almacenamiento tiene lugar
preferentemente utilizando un barco grúa o como mínimo medios de
grúa. Se descarga un volumen apropiado de aire a través de
escotillas, tubos u otras salidas, de manera que se consiga una
reducida flotación positiva, mientras que el almacenamiento o un
conjunto de varios almacenamientos son manipulados de manera estable
mediante la grúa. Al empezar el montaje, se descarga el aire de
manera controlada hasta que se consigue una débil flotación
negativa. Al ser montado el almacenamiento en el mar, el aire será
comprimido y la flotación será cada vez más negativa, lo que tiene
que ser controlado por completo por el barco grúa o medio
similar.
El levantamiento del almacenamiento o un
conjunto de varios almacenamientos es realizado también mediante la
utilización de un barco grúa o similar. Si la profundidad no es
suficientemente grande, la sección de almacenamiento puede ser
llenada con aire para permitir el levantamiento, no obstante, no
hasta una medida tal que resulte una flotación positiva incontrolada
en las proximidades de la superficie del mar.
Utilizando elementos de flotación que se
mantienen en la superficie, el montaje y levantamiento pueden ser
realizados sin utilización de un barco grúa.
Claims (12)
1. Almacenamiento situado en el fondo marino
para petróleo u otros fluidos, que comprende:
- una sección de almacenamiento en forma de una tela impermeable al petróleo y al agua, formada como globo flexible que puede ser llenado con un fluido de almacenamiento y vaciado del mismo, con un sección de anclaje formada como sub-estructura entre una sección de estructura y el lecho marino, con medios para anclaje al lecho marino o colocación estable sobre el mismo,
- una sección de transferencia que comprende tubos y válvulas para cargar y descargar el fluido de almacenamiento, dispuesta sustancialmente en el exterior de la parte superior del almacenamiento,
- caracterizado porque la sección de estructura está formada como envolvente externa sobre la sección de almacenamiento, cuya sección de estructura está cerrada en la parte superior, de manera tal que se forma un volumen superior cerrado con unas dimensiones que corresponden como mínimo al volumen de la sección de almacenamiento, pero con aberturas al medio ambiente en la parte baja.
2. Almacenamiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque un medidor de petróleo y un transponder
acústico está conectado para la alarma de fugas de petróleo.
3. Almacenamiento, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el medidor de petróleo está dispuesto en
conexión con un conductor desde la parte superior del volumen
cerrado de la sección de estructura a la línea de descarga desde el
almacenamiento, cuyo tubo con conductor de petróleo conectado
incluye también una bomba accionable a distancia, para bombear el
petróleo que ha salido por fugas hacia adentro del tubo de
descarga.
4. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-3, caracterizado porque se disponen
válvulas que cierran automáticamente si la conducción de carga,
conducción de descarga o sección de almacenamiento y sección de
transferencia son desconectadas del almacenamiento.
5. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-4, caracterizado porque se incorpora
instrumentación para la medición del volumen de llenado de la
sección de almacenamiento que se puede leer desde la superficie.
6. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-5, caracterizado porque se integran una o
varias bombas en almacenamiento, para facilitar la descarga del
petróleo.
7. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-6, caracterizado porque todas las válvulas,
bombas e instrumentos son accionables desde la superficie.
8. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-7, caracterizado porque el volumen de la
sección de almacenamiento completamente llena es de unos 35.000
m^{3} o menor.
9. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-8, caracterizado porque en la parte
superior de la sección de estructura se disponen conexiones, que
pueden ser abiertas para sustituir la sección de almacenamiento, por
ejemplo, por fugas, y conexiones para sustitución de módulos de la
sección de transferencia.
10. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-9, caracterizado porque la sección de
almacenamiento está construida por poliéster tejido dotado de
recubrimiento en cada lado con una aleación de interpolímero basado
en etileno clorado de unión por reticulación, con refuerzos y
recubrimiento interno impermeable de LDPE.
11. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-10, caracterizado porque dos secciones de
almacenamiento, cada una de ellas de unos 35.000 m^{3,} son
montadas con una estructura común y una sección de anclaje de acero,
que tienen dimensiones de 35 m x 35 m x 102 m, y un peso de unas
5.000 toneladas.
12. Almacenamiento, según las reivindicaciones
1-10, caracterizado porque la sección de
anclaje es una parte integrada de la sección de la estructura.
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