ES2262127T3 - Transporte neumatico. - Google Patents

Transporte neumatico.

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ES2262127T3 ES05005350T ES05005350T ES2262127T3 ES 2262127 T3 ES2262127 T3 ES 2262127T3 ES 05005350 T ES05005350 T ES 05005350T ES 05005350 T ES05005350 T ES 05005350T ES 2262127 T3 ES2262127 T3 ES 2262127T3
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Abstract

Un aparato para transportar de manera neumática los detritos de perforaciones a través de la plataforma de un mecanismo de barrenar, caracterizado por el hecho de que tiene un recipiente de presión (5) situado sobre la plataforma del mecanismo de barrenar donde el recipiente de presión está cargado con los detritos de perforación cribados y donde el recipiente de presión incluye un acceso de entrada del material superior y una boca de salida del material inferior y medios para el suministro del aire comprimido al interior del recipiente presurizado (5); un segundo recipiente para la recepción de los detritos de perforación transportados, donde el segundo recipiente incluye un acceso de entrada del material, una parte inferior cónica (15) y en el punto más bajo de esta parte se encuentra una válvula (17) donde los detritos de perforación transportados pueden ser descargados desde el segundo recipiente; y una tubería (7) que conecta la boca de salida del recipiente presurizado (5) con el acceso de entrada del segundo recipiente (11).

Description

Transporte neumático.
La presente invención se refiere al transporte neumático y, en particular, al transporte de materiales que tienen forma de pastas pesadas y espesas que normalmente son difíciles para mover y manipularlas.
Un ejemplo del tipo del material al que se refiere la presente invención está proporcionado por la industria de exploración de petróleo. Cuando se perforan los pozos de petróleo, los detritos procedentes de las operaciones de perforación son traídos a la plataforma de perforación. En una gran parte del proceso de perforación, un tipo especial de petróleo está bombeado a los trozos de taladros como lubricante. El material contaminado por el petróleo que sube a la plataforma de perforación, hasta hace poco tiempo, estaba enterrado dentro del mar. Por razones ambientales, este tipo de eliminación del material ya no está permitido y este material ahora debe de ser transportado a la tierra para su procesamiento.
En el mecanismo de barrenar, los detritos contaminados por el petróleo son cribados para eliminar una gran parte del petróleo para su reutilización en el mecanismo de barrenar. Los detritos que todavía siguen contaminados con alguna parte del petróleo, son transportados a la tierra en forma de una pasta pesada y muy espesa. Normalmente este material está introducido dentro de unas cubas especiales de alrededor de 10 toneladas de capacidad que se cargan con una grúa en los barcos de suministro. Esta es una operación difícil y peligrosa en tiempo desapacible y también es laboriosa y cara.
De manera sorprendente, hemos descubierto ahora un método novedoso de traslado del material en forma de pastas pesadas y espesas, por ejemplo, los detritos de perforaciones, que anteriormente no ha sido posible.
Por consiguiente, la presente invención está basada sobre un descubrimiento sorprendente que posibilita transportar un material en forma de pasta espesa y pesada por medio de un transporte neumático desde un recipiente relativamente grande. Hasta ahora se suponía que los sistemas de transporte neumático eran solamente adecuados para el material que fluía libremente o para el transporte de cantidades pequeñas de materiales mojados y pegajosos.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de transporte de la pasta que no fluye libremente y comprende la carga de la pasta dentro de un recipiente transportador y según el cual se aplica el gas comprimido al recipiente para provocar que el material fluya del citado recipiente.
La pasta que no fluye libremente puede ser una pasta espesa y/o pesada o el material tipo barro, por ejemplo, los detritos de los mecanismos de barrenar.
Por lo tanto, el recipiente transportador es preferentemente un recipiente que conjunta las funciones del recipiente de almacenamiento y recipiente de transporte neumático.
El gas comprimido es preferentemente aire comprimido porque es relativamente económico a pesar de que en algunos casos un gas inerte puede ser usado, por ejemplo, el nitrógeno comprimido.
Se proporciona un recipiente con un acceso de entrada y una boca de salida de tal manera que la carga del buque se realiza a través del acceso de entrada. Preferentemente la boca de salida está conectada a un conducto que lleva el material a su destino final deseado.
En una realización preferente, el método de la presente invención incluye también el paso del transporte del recipiente, habiendo por lo menos llenado el mismo con el citado material desde su estación de llenado hasta la estación de descarga. En la estación de descarga, el aire comprimido se aplica al interior del recipiente para trasladar el material fuera del recipiente hasta su destino.
Preferentemente, el recipiente incluye una parte cónica de tolva que, por lo menos durante la descarga del material, forma la sección inferior del recipiente. En otra realización preferente, la parte cónica de tolva es el extremo de la boca de salida del recipiente.
A causa de la naturaleza del material que se está manipulando según el método de la presente invención, existe la tendencia de que el flujo del material fuera del recipiente sea menos que completo. Esto se debe al hecho de que el tipo del flujo que tiene lugar durante la descarga tiene forma conocida como flujo en el núcleo o remolino de descarga. Cuando se trata de este tipo de flujo, el material que se encuentra directamente por encima de la boca de salida cae por la boca de salida, por ejemplo, la válvula de salida, de manera que el núcleo del material que cae, se crea directamente por encima de la boca de salida. Sin embargo, con los materiales pegajosos, el material que se encuentra alrededor de este núcleo no se mueve. Cuando el núcleo cae, se produce una depresión en la superficie de arriba del material y el material que rodea esta depresión cae dentro del núcleo. En el caso del material pegajoso, existe la tendencia para que el material que se encuentra alrededor del núcleo permanezca en el recipiente.
Se ha descubierto que incluso para el tipo del material con el que trata la presente invención, es posible cambiar la naturaleza del flujo fuera del recipiente a través del cambio del ángulo del cono de la parte cónica inferior del recipiente. Si el ángulo del cono incluido se cambia por debajo de un valor determinado o crítico, entonces el flujo del material cambia del flujo en el núcleo al, así llamado flujo másico. En el caso del flujo másico, el material desciende como una masa de manera uniforme hacia la boca de salida con todo el material moviéndose. En consecuencia, la combinación del uso de un recipiente diseñado para conseguir el flujo másico y la aplicación del gas comprimido por encima de la superficie del material es tal, que resulta posible empujar el contenido del recipiente a través de la boca de salida para vaciar totalmente el recipiente.
Es bien sabido que el ángulo cónico decisivo podrá variar dependiendo del material que se vaya a transportar y este hecho será bien comprendido por las personas con experiencia en esta técnica.
La presión utilizada en el recipiente, según el presente método, también puede variar dependiendo de la naturaleza del material. Sin embargo, hemos descubierto que la presión de entre 4 y 8 bares es conveniente.
En la realización de la presente invención los detritos de perforación están cargados en el primer recipiente, relativamente pequeño, adaptado para ser presurizado, del que el citado material se traslada bajo presión a través de una tubería a uno o más recipientes que también están capacitados para ser presurizados. Los citados otros recipientes pueden ser transportados hasta la posición donde tiene lugar la descarga o los citados otros recipientes pueden permanecer en su posición original y el material se descarga de los mismos a todavía otros recipientes que son transportados hasta el lugar del destino.
La presente invención también proporciona un aparato para el transporte de un material en forma de una pasta espesa y pesada, el aparato comprende un recipiente capaz de ser presurizado por un gas comprimido, el citado recipiente tiene un acceso de entrada del material, una boca de salida del material y una tubería conectada a la citada boca de salida, medios para la carga del material dentro del citado recipiente a través del citado acceso de entrada, medios de suministro del gas para proporcionar el gas comprimido al citado recipiente para causar que el material fluya fuera del recipiente a través de la citada boca de salida y a lo largo de la citada tubería.
Se supone que los recipientes conocidos convencionalmente aguanten la presión máxima de 2 bares. Por lo tanto, en la preferente realización el aparato de la presente invención comprende un recipiente adaptado para ser presurizado por el gas comprimido hasta entre 4 y 8 bares.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista alzada que muestra el funcionamiento del primer método de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 es una vista en planta de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista alzada que muestra el funcionamiento del segundo método de acuerdo con la presente invención;
La Figura 4 es una vista plana de la Figura 3;
La Figura 5 es una vista alzada que muestra una continuación del funcionamiento del método presentado en la Figura 1;
La Figura 6 es una vista alzada que muestra la continuación del funcionamiento del método de la Figura 3;
La Figura 7 muestra los detalles de un recipiente con tamaño que admiten los contenedores ISO estándar y que se puede utilizar según el método de la presente invención;
La Figura 8 muestra un conjunto de dos recipientes con dimensiones suficientes para que sean admitidos en los contenedores ISO;
La Figura 9 muestra un buque de suministro del mecanismo de barrenar el petróleo, incluidos los contenedores que pueden ser utilizados en el método de la presente invención;
La Figura 10 es una realización alternativa de un buque de suministro del mecanismo de barrenar el petróleo incluyendo buques utilizados según el método de la presente invención.
Descripción detallada de la presente invención
Ahora serán descritas las realizaciones de la presente invención, solamente de manera ejemplar y con referencia a los dibujos acompañantes.
Refiriéndonos a la Figura 1 de los dibujos acompañantes, el mecanismo de barrenar el petróleo 1 tiene situado en su plataforma un recipiente de presión 5 dentro del cual se cargan los detritos de perforación cribados que se producen durante el proceso de perforación. Este recipiente de presión 5 incluye el acceso superior de entrada del material y la boca de salida inferior así como medios para el suministro del aire comprimido al interior del recipiente. El acceso de entrada del material incluye un conjunto de válvula similar al que está descrito en la Patente GB-A-1539079 y el recipiente entero puede ser similar al que está fabricado y vendido por Clyde Materials Handling Limited (Clyde).
En su funcionamiento, el sistema de transporte neumático, incluido el recipiente de presión 5, sigue un ciclo de llenado y descarga del material del recipiente de presión. Al principio del ciclo, la válvula del acceso de entrada del material (en el sistema de Clyde esta válvula incluye un elemento de cierre parcialmente esférico) está cerrada. Una válvula de ventilación está abierta para igualar la presión del recipiente con el aire ambiental. La válvula del acceso de entrada está abierta y los detritos del petróleo/mezcla de petróleo están introducidos dentro del recipiente presurizado. La válvula de ventilación está abierta para eliminar mediante ventilación el aire del recipiente. Cuando el recipiente presurizado está lleno, la válvula del acceso de entrada se cierra. También se cierra la válvula de ventilación y el recipiente se cierra ahora herméticamente. La válvula de acceso del aire está abierta y el material está desplazado en forma de lodo semisólido a lo largo de la tubería 7.
Según está indicado en la Figura 1, la tubería 7 se extiende desde una posición de debajo del recipiente presurizado 5 hasta una posición elevada por encima del conjunto del contenedor 9. El conjunto 9 comprende tres recipientes 11 cuyo tamaño está ajustado a un contenedor ISO situado dentro del armazón de soporte 13. (En otras realizaciones, el conjunto de contenedores puede incluir la cantidad de recipientes 11 distinta que tres). La tubería 7 se extiende por encima de la parte superior del conjunto de contenedor 9 y tiene ramificaciones que se extienden hacia abajo y conducen dentro de los accesos de entrada de cada contenedor 11.
Cada contenedor 11 tiene una parte inferior de tolva cónica 15 y en la parte más baja de esta parte, se encuentra un acceso de entrada a una válvula 17 por donde el material que se encuentra dentro de los contenedores 11 puede ser descargado a través de la tubería 19 a una tubería de manguera de conexión 21.
Un buque de suministro 23, adaptado al distinto conjunto de contenedores 25, puede acercarse al mecanismo de barrenar el petróleo 1. Una manguera flexible 27 está conectada con la tubería 19 en el punto de conexión de con una tubería de manguera de conexión 21. En su otro extremo la manguera 27 está conectada a la tubería de llenado 29 situada sobre el buque 23. La tubería de llenado 29 conduce desde la parte trasera del buque 23 hasta la posición por encima del conjunto de contenedores 25 y los ramales de la tubería se extienden hacia abajo desde la tubería 29 hasta los accesos de entrada de cada uno de los contenedores 31 que forman parte del conjunto de contenedores 25.
Según está mostrado en la Figura 2, pueden existir más recipientes de presión tales como los recipientes 33 para llevar los detritos de perforación de petróleo/mezcla de petróleo al conjunto de contenedores 9.
Refiriéndonos a las Figuras 3 y 4 de los dibujos acompañantes, podemos ver la ilustración de un arreglo prácticamente similar al que está descrito arriba con referencia a las Figuras 1 y 2. Sin embargo, en este caso, los detritos de perforación/mezcla de petróleo vienen del conjunto de contenedores 9 situado en la plataforma del mecanismo de barrenar el petróleo 3. El conjunto de contenedores 41 está situado sobre el buque 23, los contenedores en este conjunto de contenedores están dispuestos con sus ejes longitudinales que se extienden de manera horizontal, más que vertical, como en el caso de la realización de la Figura 1. La tubería de alimentación 29, una vez más, se extiende hacia una posición por encima del conjunto de contenedores 41 y tiene ramales de la tubería 43 que se extienden hacia abajo dentro de los accesos de entrada en cada contenedor que están situados en el lado del contenedor.
Como se puede ver mejor en la Figura 4, de hecho existen dos conjuntos de contenedores 41, cada uno de los cuales está provisto con una tubería de alimentación 29 que puede estar conectada a una manguera flexible 27.
Refiriéndonos a la Figura 5 de los dibujos acompañantes, está allí presentada la primera etapa del método de la presente invención descrito arriba con referencia a las Figuras 1 y 2. Después de la carga de los contenedores 25 sobre el buque 23, el buque vuelve a la costa donde se lleva a cabo el proceso de la descarga. La tubería de la descarga 51 se extiende desde la boca de salida 17 de cada uno de los contenedores 25. Esta tubería 27 puede estar conectada con la manguera flexible 53 que se extiende desde el punto de conexión 55 situado en el buque 23 hasta el siguiente punto de conexión 57 situado sobre la tierra. La tubería 59 que se extiende desde el punto de conexión 57 conduce a una posición elevada por encima del contenedor grande 61. La tubería 59 está conectada con el acceso de entrada 63 sobre la parte superior del contenedor 61. El contenedor 61 es, en grandes rasgos, similar en forma a los contenedores 25 que tienen una parte inferior cónica 65. Cuando así se desea, el material cargado en el contenedor 61 puede ser descargado a través de la boca de salida inferior 67.
El proceso de introducción de los detritos de la perforación/mezcla de aceite desde los contenedores 25 en el contenedor grande 61 implica el uso del transporte neumático similar al que está descrito arriba en conexión con el transporte del material desde el recipiente de presión 5 a los contenedores 11.
Refiriéndonos a la Figura 6 de los dibujos acompañantes, está allí presentada la siguiente etapa del método descrito arriba con referencia a las Figuras 3 y 4. El buque de suministro 23, habiendo sido cargado con los contenedores 31 con el material dentro, se mueve desde el mecanismo de barrenar 1 hasta la tierra. Después del atraque, los contenedores 31 son levantados por una grúa 71 desde el buque 23 y situados en un vehículo de carretera 73.
Refiriéndonos a la Figura 7 de los dibujos acompañantes, está allí presentado un buque de transporte 31 adaptado para llevar los contenedores ISO situados dentro de un armazón de soporte 81 y situados con su eje longitudinal dispuesto de manera horizontal (Figuras 7a y 7b) y con este eje situado verticalmente (Figura 7c). El recipiente 31 tiene el extremo superior 83 en forma parcialmente esférica 83, una sección del cuerpo principal cilíndrico 85 y una sección inferior cónica 87. En el extremo más bajo de la sección cónica 87, el recipiente está proporcionado con una válvula de descarga 89.
Refiriéndonos a la Figura 8 de los dibujos acompañantes, está presentado allí un conjunto de contenedores 91 que comprende los contenedores 93, cada uno situado con un armazón de soporte 95. La tubería de llenado 97 se extiende introduciéndose dentro de cada contenedor a través de una válvula 99 y, donde es conveniente la tubería del ramal 101, estando situado el acceso de entrada al contenedor en el extremo superior 83 del contenedor. También se extiende hasta el extremo superior de cada contenedor 93 una línea de aire comprimido que tiene válvulas 105. Cualquier cantidad de contenedores puede ser conectada de esta manera con una tubería común de llenado del material y una tubería común de descarga del material.
En el extremo inferior de cada contenedor 93 se encuentra una válvula de descarga 89 que tiene conectada a la misma una tubería 107 a través, si así resulta conveniente, de un ramal de la tubería 109. Con el fin de vaciar el recipiente llenado a través de la tubería 97, la válvula 99 está cerrada, la válvula 89 está abierta y el aire comprimido está introducido al recipiente a través de la línea de aire 103. Los detritos de la perforación/mezcla de petróleo están empujados fuera del recipiente 93 bajo la presión del aire comprimido e introducido dentro de la tubería 107. Debido al ángulo cónico de la sección cónica o con forma de tolva 93, siendo menor que el valor determinado, el flujo del material desde el contenedor 93 es del tipo conocido como el flujo másico y, como resultado, todo el material sale de manera uniforme del contenedor.
Refiriéndonos a la Figura 9 de los dibujos acompañantes, está presentado tanto en vista alzada (Figura 9a) como en vista plana (Figura 9b) un buque de suministro en el que están ajustados grandes recipientes de transporte 111 que se extienden a través de la cubierta del buque. Este arreglo puede soportar hasta miles de toneladas de los detritos de perforación/mezcla de petróleo y esta mezcla puede ser bombeada de manera neumática desde los tanques hasta los contenedores situados sobre la tierra. Los recipientes de transporte 111 tienen un ángulo en forma de cono para que se produzca el flujo másico y funcionan de manera similar al conjunto de la Figura 8.
Refiriéndonos a la Figura 10 de los dibujos acompañantes, está presentada allí otra realización de un buque de suministro en vista alzada (Figura 10a) y en vista plana (Figura 10b). En este caso el buque sirve para el traslado de contenedores 113 que caben dentro del marco de un armazón de un contenedor ISO de 20 pies.
El uso de los recipientes adaptados para los contenedores ISO permite utilizar los buques de suministro de forma sustancialmente no modificada. Los métodos de la presente invención que implican el uso de los recipientes adaptados para los contenedores ISO pueden estar puestos en práctica de una manera diferente. En una de las realizaciones de acuerdo con la presente invención, una cantidad de recipientes adaptados para los contenedores ISO, está levantada y situada sobre el mecanismo de barrenar por medio de una grúa. Los recipientes están colocados sobre un extremo en los armazones de soporte que incorporan las tuberías de descarga y están ensamblados en una línea de recipientes de almacenamiento, cada uno de los cuales puede almacenar alrededor de veinte toneladas de detritos/petróleo. Un recipiente presurizado 5 (véase la Figura 1) se utiliza para transferir los detritos de perforaciones/petróleo desde las cribas o centrífugas dentro de los recipientes de transporte ISO. Estos recipientes se utilizan entonces para transferir el contenido almacenado en el buque de suministro según está descrito arriba en conexión con la Figura 1.
Una ventaja de este método es que existe el almacenamiento intermedio de reserva sobre el mecanismo de barrenar así que se puede seguir la perforación cuando el barco no está presente. Además, la velocidad de traslado desde el mecanismo de barrenar es mucho más alta que la que se obtiene si se utiliza solamente el sistema de transporte neumático estándar (como el sistema Clyde). Adicionalmente, las dimensiones de las mangueras se pueden minimizar.
Una realización alternativa que utiliza los recipientes de contenedores ISO implica la utilización de estos recipientes en el buque de suministro. Treinta o cuarenta de estos recipientes pueden colocarse sobre un extremo con el fin de transportarlos juntos y para formar una estructura estable dentro de la cual se puede transportar 400 ó 500 toneladas de detritos, según está mostrado en la Figura 10. Cuando el buque vuelve al puerto, el contenido de los recipientes en los contenedores puede ser transferido neumáticamente a la tierra. Alternativamente, los depósitos pueden ser levantados por las grúas, girados horizontalmente y cargados en los vehículos de carretera adaptador para transportar los contenedores ISO estándar. Si resultara conveniente, también podrían quedarse apilados en el lado del muelle de la misma manera que en la actualidad se apila los contenedores. Cuando los contenedores son recibidos en la planta procesadora, están situados sobre un extremo y utilizados como recipientes de transporte para transferir los detritos/petróleo a su destino.
En todavía otra realización de acuerdo con la presente invención los detritos de perforaciones/mezcla de petróleo están almacenados en grandes volúmenes en las patas de los mecanismos de barrenar semisumergibles o las plataformas de perforación. Las patas tienen habitualmente 15 m. de diámetro. Los recipientes presurizados situados en las patas y funcionado sobre los mismos principios como los que están descritos arriba, almacenarán los detritos/mezcla de petróleo y luego serán utilizados como recipientes de transporte neumático para trasladar el material al buque de suministro.
Con algunos detritos de perforación, puede ser necesario o deseable utilizar los recubrimientos de baja fricción dentro de los recipientes de presión. Tales recubrimientos pueden ser utilizados conjuntamente con el uso del ángulo del cono del flujo másico, según está descrito arriba, para ayudar en la descarga de los detritos de perforaciones desde las superficies interiores de los recipientes de presión.

Claims (6)

1. Un aparato para transportar de manera neumática los detritos de perforaciones a través de la plataforma de un mecanismo de barrenar, caracterizado por el hecho de que tiene
un recipiente de presión (5) situado sobre la plataforma del mecanismo de barrenar donde el recipiente de presión está cargado con los detritos de perforación cribados y donde el recipiente de presión incluye un acceso de entrada del material superior y una boca de salida del material inferior y
medios para el suministro del aire comprimido al interior del recipiente presurizado (5);
un segundo recipiente para la recepción de los detritos de perforación transportados, donde el segundo recipiente incluye un acceso de entrada del material, una parte inferior cónica (15) y en el punto más bajo de esta parte se encuentra una válvula (17) donde los detritos de perforación transportados pueden ser descargados desde el segundo recipiente; y
una tubería (7) que conecta la boca de salida del recipiente presurizado (5) con el acceso de entrada del segundo recipiente (11).
2. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado además por el hecho de que el recipiente presurizado (5) tiene una parte cónica más baja que define el ángulo del cono seleccionado para conseguir el flujo másico de los citados detritos de perforación en el citado primer recipiente.
3. El aparato de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado además por el hecho de que el segundo recipiente está montado dentro de un armazón de soporte con dimensiones de un contenedor ISO.
4. El aparato de las reivindicaciones 1, 2 ó 3 que incluye además
un tercer recipiente para la recepción de los detritos de perforación transportados, donde en el tercer recipiente está incluido un acceso de entrada del material, una parte más baja cónica y en el punto más bajo de esta parte se encuentra una válvula por donde los detritos de perforación transportados pueden ser descargados del tercer recipiente; y
una tubería que conecta la válvula en el punto más bajo del segundo recipiente con el acceso de entrada del material del tercer recipiente.
5. El aparato de la reivindicación 4, caracterizado además por el hecho de que el tercer recipiente está montado dentro de un armazón de soporte dimensionado para un contenedor ISO.
6. El aparato de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que el tercer recipiente está situado en un buque de suministro.
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