ES2273741T3 - Mejoras aportadas al tendido de un conducto en un fondo submarino. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para abandonar una tubería (2) que está siendo tendida por un buque (1), en el que una disposición de tendido y tensado de tubos contiene inicialmente un cable marino (2, 11, 13) que comprende o consiste en la tubería (2), caracterizado porque el procedimiento incluye las etapas de reducir la tensión a nivel de mar del cable marino (2, 11, 13), y bajar a partir de entonces el extremo del cable marino hacia el fondo marino (3) utilizando un cable (16) desde un cabestrante del buque (1), permitiendo de ese modo que la capacidad de carga máxima del cabestrante sea sustancialmente menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos.

Description

Mejoras aportadas al tendido de un conducto en un fondo submarino.

Esta invención se refiere generalmente al tendido de tuberías y en particular a un procedimiento para abandonar (o abandonar y recuperar) una tubería. La invención también se refiere a un sistema para uso en este procedimiento. Este sistema y este procedimiento se denominan en este documento como un sistema de A/R y un procedimiento de A/R.

Durante el tendido, a veces es necesario abandonar una tubería y recuperarla después. Por ejemplo, puede ser que se necesite abandonar una tubería a causa de condiciones climáticas severas o problemas mecánicos a bordo del buque de tendido.

Convencionalmente, este abandono y esta recuperación se llevan a cabo mediante un procedimiento como: soldar un cabezal de abandono/recuperación en el extremo de la tubería que se está tendiendo; conectar un cabo de acero a la cabeza; transferir la tensión de la tubería desde la disposición de tensado de la tubería en el buque de tendido que se utiliza durante el tendido normal a un cabestrante del buque; y tender la tubería y el cabezal en el fondo marino. En condiciones climáticas severas puede ser que el buque tenga que desconectar el cabo del cabestrante y abandonar el cabo para recuperarlo después; entonces puede señalizarse el extremo del cabo mediante una boya conectada directamente al mismo o mediante un cable con gallardete.

El uso de un sistema convencional de A/R en aguas profundas provoca varios problemas.

El cabo de acero asociado al cabestrante puede tener una resistencia a la tensión muy alta para aguantar la gran carga que resulta de la larga longitud de la tubería, que se extiende inicialmente desde el fondo marino hasta el buque. Esto requiere un cabo de acero con un diámetro mayor, que, a su vez, aumenta su peso. Luego se requiere una mayor capacidad de carga del cabestrante. El problema aumenta porque se requieren un cabo de acero y un cable con gallardete muy largos, lo que crea más peso. Los factores que se acaban de describir significan que la provisión de un sistema de A/R diseñado de forma convencional en un buque capaz de funcionar en aguas profundas es excesivamente caro.

El efecto de los factores a que se ha hecho referencia anteriormente es hacer que la provisión de un sistema de A/R eficaz y económico sea problemática cuando se están tendiendo las tuberías en aguas profundas. El documento US 4687378 describe un sistema de A/R, incluyendo el sistema de A/R un cabestrante, un cable de depósito y lastres. Los lastres están dispuestos para tensar el cable de depósito y permitir una reducción de la longitud, y por tanto de peso, del cable. La capacidad de carga del cabestrante necesita poder resistir una carga equivalente o mayor a la carga que sostiene a nivel de mar la tubería cuando se está tendiendo.

Es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento y aparato para tender una tubería que supere o atenúe el problema mencionado anteriormente.

Según un primer aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para abandonar una tubería que está siendo tendida por un buque, en el que una disposición de tendido y tensado de tubos contiene inicialmente un cable marino que comprende o consiste en una tubería, caracterizado porque el procedimiento incluye las etapas de reducir la tensión a nivel de mar del cable marino, y bajar a partir de entonces el extremo del cable marino hacia el fondo marino utilizando un cable desde un cabestrante del buque, permitiendo de ese modo que la capacidad de carga máxima del cabestrante sea menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos. Preferentemente, se reduce la tensión en al menos el 15%. De forma ventajosa, se reduce la tensión en al menos el 30%, y más preferentemente en al menos el 40%.

Al reducir la tensión a nivel de mar del cable marino que está siendo tendido por el buque antes de que se utilice el cabestrante para bajar el cable marino, es posible emplear un cabestrante cuya capacidad de carga máxima sea sustancialmente menor que la tensión máxima con la que el buque está diseñado para tender la tubería (la tensión cuando la tubería se tiende en la mayor profundidad). De ese modo, la capacidad de carga máxima del cabestrante puede ser menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos que se utiliza para tender la tubería. De forma similar puede reducirse la capacidad de carga del cable del cabestrante permitiendo de ese modo que se reduzca su diámetro. En un ejemplo de la invención la capacidad de carga del cabestrante se reduce aproximadamente el 50% de tensión máxima con la que el buque está diseñado para tender una tubería. Una reducción de la capacidad de carga (carga segura de trabajo) del cabestrante es fundamental para permitir que se proporcione un sistema de A/R eficaz y económico incluso en un buque diseñado para ser capaz de tender tuberías de gran diámetro en aguas profundas.

Cuando se hace referencia en la memoria descriptiva a un "cable marino" debería entenderse que el término se refiere a la tubería tendida en el fondo marino junto con cualquier tubería u otro elemento alargado que se extienda hacia arriba desde la tubería.

En las formas de realización de la invención que se describen más adelante, la etapa de reducir la tensión a nivel del mar del cable marino que está siendo tendido por el buque comprende conectar uno o más elementos alargados ligeros al extremo de la tubería y bajar los elementos alargados hacia el mar. Cuando se hace referencia a un elemento alargado "ligero", debería entenderse que el elemento debe ser ligero por unidad de longitud, cuando se sumerge en agua, en comparación con el peso en el agua de la tubería a la que se conecta, de forma que el efecto de conectar el elemento alargado ligero en el cable marino es reducir el peso del cable marino. Se apreciará que cualquier reducción de peso del cable marino que se extiende entre el buque y el fondo marino reducirá la tensión en el cable marino a nivel del mar. En el caso de que se inunde la tubería, la conexión de un mayor tramo de tubería cerrado herméticamente en ambos extremos para prevenir la inundación representa la conexión de un elemento alargado ligero y reduce la tensión del cable marino. Si el agua en la que debe llevarse a cabo el procedimiento no es demasiado profunda, el uso de esta tubería cerrada herméticamente o elementos similares puede reducir por sí solo la tensión a un nivel que el cabestrante puede soportar. No obstante, en aguas más profundas, incluso cuando la tubería no está inundada, la tensión en la tubería puede ser demasiado grande para que el cabestrante pueda soportarla; en este caso, conectar un tramo de tubería cerrado herméticamente no reducirá la tensión y se requiere conectar un elemento más ligero; preferentemente este elemento es suficientemente ligero para flotar y, más preferentemente, genera una fuerza de flotabilidad hacia arriba en el agua del orden de la mitad de su peso en aire o más. En aguas especialmente profundas puede ser deseable conectar juntos una serie de elementos flotantes.

Dicho al menos un elemento alargado flotante puede estar compuesto principalmente de un material ligero, por ejemplo, uno seleccionado del grupo que comprende resinas reforzadas con fibra de vidrio, otros materiales compuestos, carbono, titanio y aluminio. En una forma de realización de la invención que se describe más adelante el material es una resina de ésteres de vinilo reforzada con fibra de vidrio. Partes del elemento alargado, por ejemplo, los ajustes finales, pueden hacerse con material más pesado, por ejemplo, acero.

Preferentemente se conecta un elemento alargado intermedio entre el extremo de la tubería y un elemento alargado flotante. El elemento alargado intermedio es preferentemente hueco y estanco a la entrada de agua. El elemento alargado intermedio puede tener el peso suficiente para no flotar cuando esté vacío. Preferentemente, el elemento está provisto de una válvula para permitir que el interior del elemento alargado intermedio se inunde con agua del mar. Concretamente en el caso de que el cable marino no pueda recuperarse conectando un cable del cabestrante a su extremo, el procedimiento también puede incluir la etapa de cortar el elemento alargado intermedio, conectar el cable del cabestrante al extremo del elemento alargado que está conectado a la tubería y recuperar el extremo de la tubería. La facultad de inundar el interior del elemento alargado intermedio permite igualar las presiones, facilitando de ese modo el corte del elemento.

Cuando se empiezan a bajar primero el uno o más elementos alargados al mar, la tensión que debe aplicarse a los mismos es sustancialmente la misma que cuando se tienden tubos. Es una característica muy preferida de la invención que se bajen el uno o más elementos alargados utilizando una disposición de tendido y tensado de tubos del buque que se utiliza para tender la tubería; normalmente sólo hay una disposición de tensado semejante aunque puede tener diversas partes componentes. Para facilitar el uso de la misma disposición de tensado, se prefiere que el diámetro de los elementos alargados ligeros sea sustancialmente el mismo que el diámetro de los tramos corrientes del tubo que forman la tubería. Efectivamente, los elementos alargados ligeros tienen preferentemente las mismas dimensiones generales que un tramo corriente de tubo. Como se entenderá ahora, la invención permite que la capacidad de carga del cabestrante sea sustancialmente menor que la capacidad de carga de la disposición de tensado.

En algunos casos, no será necesario desconectar el cable del cabestrante del cable marino porque el buque de tendido puede permanecer en su estación, conectado mediante el cable del cabestrante a la tubería. En otros casos, no obstante, será deseable que el buque se libere completamente y de ese modo el procedimiento de la invención incluye preferentemente la posterior etapa de desconectar el cable marino del cable del cabestrante. La desconexión puede efectuarse de diversas maneras. Una primera posibilidad es, si se proporciona un ROV (vehículo de control remoto) como sería el caso normalmente, que la desconexión del cable marino del cable del cabestrante deba iniciarse mediante un contacto físico del ROV con un conector que conecte el cable marino al cable del cabestrante. También es posible iniciar la desconexión de forma remota de otras maneras, por ejemplo con una señal transmitida desde un ROV o desde el buque; la señal puede ser una señal acústica. En este caso, la desconexión puede efectuarse sin necesidad de ninguna interacción física con un ROV o cualquier otro agente externo. En una forma de realización ventajosa de la invención, la desconexión tiene lugar automáticamente en un ángulo predeterminado de los extremos adjuntos del cable del cabestrante y del cable marino sujetado al mismo. Este ángulo predeterminado oscila preferentemente entre 45° y 75° y en una forma de realización de la invención es de aproximadamente 60°.

Incluso en un caso en el que la desconexión se inicia mediante contacto físico desde el ROV, es preferible que el contacto físico corresponda simplemente a una señal y que esta desconexión pueda tener lugar sin que intervenga para nada, o poco, el ROV o cualquier otra manipulación física. Preferentemente la energía que se requiere para la desconexión se almacena en la disposición de conexión.

Preferentemente dicho al menos un elemento alargado se conecta a la tubería mediante una conexión que permite que el elemento alargado gire sobre un eje horizontal cuando se tiende la tubería horizontalmente. Esta disposición también hace más fácil adoptar el procedimiento preferido en el que, después de desconectar el cable marino del cable del cabestrante, sobresale hacia arriba una parte extrema del cable marino desde el fondo marino, facilitando así de forma ventajosa la futura recuperación de la tubería. Preferentemente, también hay una etapa en la que se recupera lo abandonado, por ejemplo, como se describe más adelante con referencia al procedimiento según el primer aspecto de la invención.

El procedimiento del primer aspecto de la invención también proporciona preferentemente la recuperación de la tubería después de abandono. Así, este procedimiento incluye preferentemente la recuperación de la tubería abandonada llevando a cabo las otras etapas de izar el extremo del cable marino hasta el buque utilizando una disposición de tendido y tensado de tubos del buque que se utiliza para tender la tubería. Como se apreciará, en un caso en el que el procedimiento incluye la desconexión del cable del cabestrante del cable marino, se prefiere que las otras etapas también incluyan una etapa preliminar de conexión del cable del cabestrante al cable marino.

La invención también proporciona un sistema de A/R, incluyendo el sistema de A/R un cabestrante y un cable y medios para reducir la tensión a nivel del mar de un cable marino que comprende una tubería contenida en una disposición de tendido y tensado de tubos de un buque, en el que el sistema de A/R puede utilizarse en un procedimiento para abandonar una tubería contenida inicialmente en una disposición de tendido y tensado de tubos de un buque de tendido de tubos y permite que la capacidad de carga máxima del cabestrante sea sustancialmente menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos. Preferentemente los medios para reducir la tensión a nivel del mar tienen forma de uno o más elementos alargados ligeros. Preferentemente el sistema incluye uno o más elementos alargados flotantes.

El sistema de A/R incluye preferentemente un conector para conectar el cable del cabestrante a uno o más elementos alargados flotantes de forma que se pueda liberar. El conector incluye preferentemente una disposición de energía almacenada para proporcionar energía para activar la liberación del cable del cabestrante del uno o más elementos alargados. La disposición de energía almacenada puede adoptar varias formas incluyendo una batería eléctrica pero preferentemente se almacena la energía como fluido hidráulico presurizado en un acumulador y preferentemente se activa la liberación del cable del cabestrante de forma hidráulica. La activación hidráulica puede servir para extender o retraer las partes que se extienden radialmente de un elemento macho encajado dentro de un elemento hembra e incapaz de desengranarse cuando las partes están extendidas.

Puede proporcionarse una conexión para conectar el uno o más elementos alargados flotantes a una tubería. La conexión permite preferentemente movimiento giratorio del uno o más elementos alargados flotantes sobre un eje transversal al eje longitudinal del extremo de la tubería. Además, la conexión también permite preferentemente el giro del uno o más elementos alargados flotantes sobre el eje longitudinal del extremo de la tubería. Permitiendo este giro, es posible disponer que el uno o más elementos alargados flotantes giren hacia arriba desde la parte del cable marino que se apoya en el fondo marino y permitir de ese modo una conexión entre el cable del cabestrante y los elementos flotantes del fondo marino que deben ser muy nítidos. Ventajosamente, el sistema de A/R es apto para llevar a cabo un procedimiento de abandono de una tubería en un buque con una disposición de tendido y tensado de tubos según cualquier aspecto de la invención que se describe en este documento.

La invención también proporciona un buque de tendido de tubos que incluye una disposición de tendido y tensado de tubos y un sistema de A/R según cualquier aspecto de la invención que se describe en este documento. Así, el buque de tendido de tubos puede tener la forma de un buque de tendido de tubos apto para llevar a cabo un procedimiento de abandono de una tubería según cualquier aspecto de la invención que se describe en este documento. El buque incluye preferentemente una disposición de tensado para resistir a la tensión que ejerce una tubería durante el tendido y un cabestrante para utilizarlo cuando se abandona la tubería durante el tendido, en el que la carga segura de trabajo del cabestrante es menor que la carga segura de trabajo de la disposición de tensado.

Ventajosamente la capacidad de carga máxima del cabestrante es menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tensado.

Con un sistema de cabestrante convencional no sería deseable proporcionar un sistema de abandono/recuperación que fuese incapaz de salir adelante en todas las condiciones que pudiera encontrar porque la carga segura de trabajo del cabestrante no fuera suficientemente grande. En la presente invención, no obstante, se ignora este razonamiento y se adopta un novedoso enfoque.

El procedimiento y el sistema empleados en las formas de realización preferidas de la invención para desconectar el cable del cabestrante del cable marino son novedosos en sí mismos y pueden aplicarse en otras situaciones además de las que se ha hecho referencia anteriormente.

También según otro aspecto de la invención se proporciona un buque de tendido de tubos según cualquier aspecto de la invención que se describe en este documento, en la que el buque incluye uno o más elementos alargados ligeros que están configurados para conectarse a una tubería con el propósito de reducir la tensión a nivel del mar de un cable marino que comprende o consiste en la tubería.

Ahora se describirán formas de realización de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que:

la Fig. 1 muestra un buque de tendido en S que abandona una tubería en aguas poco profundas según la técnica anterior;

la Fig. 2 muestra el buque de la Fig. 1 que abandona una tubería y un cabo en aguas poco profundas según la técnica anterior;

la Fig. 3 muestra un sistema de A/R que plasma la invención, poco después de iniciarse el proceso de abandono y antes de que el extremo de la tubería que debe abandonarse llegue al fondo marino;

las Figs. 4a a 4c muestran fases progresivas del proceso de abandono de la tubería;

la Fig. 5a muestra la disposición del sistema cuando está a punto de comenzar la recuperación de la tubería;

la Fig. 5b muestra la siguiente fase del proceso de recuperación;

las Figs. 6a a 6c muestran fases progresivas comparables a las Figs. 4a a 4c, en un proceso de abandono de la tubería ligeramente modificado;

la Fig. 7 es una vista en sección de una cuerda intermedia para utilizarla en la forma de realización que se describe;

la Fig. 8a es una vista en sección de una conexión del fondo marino conectada a un extremo de la cuerda intermedia;

la Fig. 8b es una vista en sección a lo largo de las líneas b-b en la Fig. 8a;

la Fig. 9 es una vista en sección de una cuerda de abandono para utilizarla en la forma de realización que se describe;

la Fig. 10 es una vista en sección de una parte hembra de un conector fijado a un extremo de la cuerda de abandono de la Fig. 9;

la Fig. 11a es una vista en sección de una parte macho del conector cuya parte hembra se muestra en la Fig. 10, mostrándose el conector en un estado liberado (retraído); y

la Fig. 11b es una vista en sección en un plano perpendicular al plano de la sección de la Fig. 11a de la parte marcho que se muestra en la Fig. 11a, mostrándose el conector en un estado de cierre (extendido).

Es conveniente describir primero brevemente un procedimiento y un sistema de A/R convencionales del tipo que se utiliza cuando se tiende una tubería en aguas que no son profundas. Las Figs. 1 y 2 ilustran este procedimiento. En la Fig. 1 se muestra un buque que ha estado tendiendo una tubería 2 en el fondo marino 3 pero ha interrumpido el tendido, por ejemplo a causa del mal tiempo. En una fase en la que el extremo de la tubería 2 estaba a punto de salir del buque, se soldó un cabezal de abandono/recuperación 4 al extremo de la tubería y se conectó un cabo de acero 5 al cabezal 4. El otro extremo del cabo de acero 5 se monta en un cabestrante (no se muestra) del buque
1.

Después de conectar el cabo, se mantiene la tensión del cable marino mediante el cabestrante más que mediante el mecanismo de tendido y tensado de tuberías proporcionado en el buque para utilizarlo durante el tendido normal. El buque sigue tendiendo la porción final de la tubería 2 mientras se suelta el cabo de acero 5 del cabestrante bajo tensión. Una vez que el cabezal 4 ha llegado al fondo marino (la fase que se muestra en la Fig. 1), puede liberarse la tensión del cabo 5. En condiciones razonables, el cabo 5 permanece conectado al cabestrante del buque 1, permitiendo recuperar la tubería de forma relativamente rápida y sencilla invirtiendo las operaciones que se han descrito anteriormente.

En condiciones climáticas muy pobres u otras circunstancias extremas, el buque 1 abandona completamente el cabo 5 como se muestra en la Fig. 2. El cabo 5 se queda sustancialmente plano en el fondo marino, al igual que la tubería 2. El cabo 5 se conecta, en el extremo que no está conectado al cabezal de A/R 4, a un cable con gallardete 6, que a su vez está conectado a una boya de señalización 7. La conexión del cable con gallardete 6 al cabo 5 puede llevarse a cabo en el buque.

El buque 1 que se muestra en las Figs. 1 y 2 es un buque de tendido en S; es decir, la tubería 2 tiene forma generalmente de una "S" alargada durante la tarea de tendido. Este buque de tendido en S es el más apto para tender una tubería en aguas relativamente poco profundas.

El sistema y el procedimiento de A/R que se describirán ahora con referencia a los dibujos restantes son especialmente aptos para el caso en el que se tiende una tubería en aguas profundas utilizando la técnica de tendido en J, en la que la tubería tiene generalmente forma de una "J" durante la tarea de tendido.

Para ayudar a entender el nuevo sistema y procedimiento de A/R se describirá primero una visión general y, a partir de entonces, se proporcionarán detalles de partes concretas del sistema y el procedimiento.

En las Figs. 3 a 5 se ilustra el procedimiento y el sistema de A/R. Al iniciar la tarea de abandono, el buque está tendiendo la tubería 2 utilizando una técnica de tendido en J, y el extremo de la tubería está en el buque, indicado con el número de referencia 10 y se permite que pase por debajo de una torre 10A del buque. Se proporciona una disposición de tensado de un tipo conocido por sí mismo en la torre 10A; a medida que se tiende la tubería, se añaden tramos de tubo al extremo de la tubería de una manera conocida por sí misma. En nuestra solicitud No. PCT/EP99/05201 se describe una forma apta de buque y de disposición de torre.

En la fase en la que se decide abandonar la tubería, se cambia la operación de tendido del tubo: en lugar de soldar otra tramo de tubo al extremo de la tubería 2, se suelda una cuerda intermedia 11 del mismo diámetro que el tubo al extremo de la tubería 2. En un ejemplo concreto, la cuerda intermedia tiene una longitud de aproximadamente 48 m y un diámetro de aproximadamente 60 cm; está hecha de acero y cerrada herméticamente en cada extremo.

Se pasa la cuerda intermedia 11 por debajo de la torre 10A utilizando la disposición de tensado de la torre de la misma manera que un tramo corriente de tubo.

Se conecta un extremo de una cuerda de abandono 13 al extremo superior de la cuerda intermedia 11; en este caso, no obstante, en lugar de una conexión soldada, se proporciona una conexión especial 12 (denominada en este documento como una conexión del fondo marino) entre la cuerda intermedia 11 y la cuerda de abandono 13. La conexión del fondo marino 12 permite la rotación del extremo adjunto de la cuerda de abandono sobre el eje longitudinal de la cuerda intermedia 11 y también permite el giro de la cuerda de abandono 13 sobre un eje perpendicular a su eje longitudinal.

La cuerda de abandono 13 tiene el mismo diámetro que el tubo que forma la tubería 2 y en el ejemplo concreto que se describe tiene una longitud de aproximadamente 50 m y un diámetro de aproximadamente 60 cm. La cuerda de abandono está hecha principalmente de resina de ésteres de vinilo reforzada con fibra de vidrio, está cerrada herméticamente en ambos extremos, y es muy flotante en el agua.

La cuerda de abandono 13 también se pasa por debajo de la torre 10A utilizando la disposición de tensado en la torre de la misma manera que un tramo corriente de tubo.

Cuando se baja la cuerda de abandono 13 en el agua se empuja hacia abajo mediante la cuerda intermedia 11, superando la fuerza de flotabilidad hacia arriba debida a la sumersión de la cuerda 13. Como resultado, la tensión del cable marino está en un máximo en la conexión entre la cuerda intermedia 11 y la cuerda de abandono flotante 13 y disminuye hacia arriba a lo largo del tramo de la cuerda de abandono 13 hasta un mínimo a nivel del mar. Por tanto cuando se baja la cuerda de abandono 13 hacia el agua se reduce la tensión que debe adaptar la torre 10A.

Se proporciona un conector 14 (denominado en este documento como un conector de A/R) en el extremo superior de la cuerda de abandono 13 y se conecta, mediante el conector de A/R, un extremo de un cabo de acero 16 a la cuerda de abandono 13. El cabo de acero se conecta a un cabestrante (no se muestra) en el buque.

Una vez que el extremo superior de la cuerda de abandono 13 ha llegado al extremo inferior de la torre 10A y se ha conectado el cabo 16, se transfiere la tensión del cable marino desde la disposición de tensado de la torre 10A hasta el cabestrante. Debería observarse que la tensión que debe resistir el cabestrante es menor que la tensión que admitía la torre 10A durante el tendido de la tubería y también menor que la tensión de la tubería 2 en su extremo conectado a la cuerda intermedia 11.

A continuación se suelta el cabo de acero 16 desde el cabestrante bajando la tubería 2 y las cuerdas 11, 13 hacia el fondo marino, hacia la posición que se muestra en la Fig. 3 (en la que la parte más inferior de la tubería se representa simplemente mediante una línea discontinua).

Se bajan las cuerdas 2, 11, 13 hacia el fondo marino mediante el cabestrante de A/R.

Como se ha descrito previamente, la cuerda de acero intermedia 11 y la cuerda de abandono 13 pueden rotar y girar libremente con relación entre sí sobre la conexión 12 de forma que, independientemente de la orientación de la cuerda 11 en el fondo marino, pueda ajustarse el eje de giro de la cuerda 13 en sí mismo para estar en horizontal. La Fig. 4a muestra la situación después de soltar también el cabo de acero 16 del cabestrante: la tubería 2 y la cuerda intermedia 11 se quedan planas en el fondo marino 3 y la cuerda de abandono flotante 13 ha girado sobre la conexión 12 de forma que está sustancialmente en vertical. Luego el cabestrante de A/R baja más el cabo de acero 16 de forma que la cuerda de abandono 13 se inclina hacia la vertical como se muestra en la Fig. 4b. Cuando la cuerda de abandono 13 se ha inclinado aproximadamente 60° de la vertical, el conector de A/R 14 desconecta automáticamente el cabo 16 de la cuerda 13 y después de vuelve a enrollar el cabo en el buque 10. Entonces, la cuerda de abandono 13 queda libre y gira sobre la conexión 12 de vuelta a la vertical bajo su propia flotabilidad hasta la posición que se muestra en la Fig. 4c.

Cuando las condiciones permiten la recuperación de la tubería 2, puede realizarse la conexión de la cuerda 13 mediante el conector de A/R 14 al cabo 16 maniobrando el buque 10 hasta la posición requerida y utilizando un ROV 20 como se muestra en la Fig. 5a. Entonces puede guiarse el cabo 16 hasta el conector de A/R 14 con ayuda de una cámara acústica o sónar y puede restablecerse la conexión tras una señal de activación desde el buque 10 o con una manipulación física del ROV 20; por ejemplo, un manipulador del ROV puede manejar una válvula de bola, instalada en un panel del ROV exclusivo de la parte superior del conector de A/R 14, como se describirá más adelante. La Fig. 5b muestra la situación después de hacer la conexión.

Como se apreciará, para completar la recuperación del extremo de la tubería, se invierten las diversas operaciones que se han descrito anteriormente respecto a bajar la tubería hacia el fondo marino. Así, se utiliza el cabestrante para tirar del cabo de acero 16 hasta que el conector de A/R 14 llega a la torre 10A del buque; entonces se transfiere la tensión de la cuerda 13 desde el cabestrante hasta la torre 10A; se desconecta el cabo 16; se iza la cuerda 13 hasta la torre y, una vez que la cuerda 11 ha llegado a la torre 10A, se desconecta la cuerda 13 de la cuerda 11; después se iza la cuerda 11 hasta la torre hasta que el extremo superior de la tubería 2 llega a la torre 10A; luego se corta la cuerda 11 de la tubería 2; a partir de entonces puede volver a empezar el tendido de la tubería otra
vez.

Las Figs. 6a a 6c muestran una modificación que puede hacerse a la tarea que se ha descrito anteriormente. En este caso, en lugar de haber un tramo de cuerda abandonada 13 hay diversos tramos (en el ejemplo concreto que se muestra, tres tramos). Esto permite reducir más la tensión en el extremo superior del cable marino antes de que el cabo 16, más que la torre 10A, soporte la tensión. Esta disposición puede ser útil cuando se está funcionando en aguas muy profundas suponiendo que la parte de la tubería que se extiende entre el buque y el fondo marino se inunde; en este caso, la tensión en el extremo superior de la tubería 2 al principio del proceso de abandono será más alta y por tanto puede requerirse más de una cuerda de abandono 13 para reducir la tensión a un nivel que pueda admitir el cabestrante.

Puede utilizarse un conector rápido 30 para hacer las conexiones entre las cuerdas de abandono 13. Estos conectores, que permiten hacer conexiones entre cuerdas en una estación de soldadura en la torre 10A están disponibles comercialmente. Un ejemplo es el conector Merlín de Oil States Industries Ltd. (RU)

Otra modificación al procedimiento que se ha descrito anteriormente para reducir la tensión que el cabestrante debe admitir en el caso de una tubería inundada es conectar un número de tramos 40 de tubería vacía cerrada herméticamente al extremo de la tubería 2, antes de conectar la cuerda intermedia 11. Puede adoptarse esta tarea en lugar de, o así como, el uso de una pluralidad de cuerdas de abandono 13. Estos tramos de tubería vacía cerrada herméticamente están provistos preferentemente en cada extremo de válvulas para permitir el flujo de fluido a lo largo de estos tramos si o cuando se desea.

Habiendo proporcionado ahora una visión general del sistema y una descripción del procedimiento adoptado, se describirán ejemplos concretos de diseños para partes de componentes del sistema.

La Fig. 7 muestra la construcción de la cuerda intermedia 11 referida anteriormente. En el lado izquierdo del dibujo, se muestra el extremo de la tubería 2 en línea discontinua. La cuerda 11 está formada principalmente por una sección central principal 111 y tiene dos secciones finales 112 y 115. La sección final 112 está conectada con soldaduras 113 a la tubería 2 y a la sección central 111; la sección final 112 incorpora una sección hemisférica 114 que proporciona cierre hermético entre la tubería 2 y el interior de la cuerda 11. De forma similar, la sección final 115 está conectada con soldaduras 116 a una primera parte 121 de la conexión 12 e incorpora una sección hemisférica 117 que proporciona cierre hermético entre el interior de la cuerda 11 y la conexión que no está cerrada herméticamente 12.

Las Figs. 8a y 8b muestran la construcción de la conexión 12. La primera parte 121 es hueca con sección transversal generalmente circular y aloja una parte cilíndrica 122 de un elemento conector 123 que está montado de forma rotativa en la parte 121 para rotación sobre el eje central longitudinal de la cuerda intermedia 11. El elemento conector 123 tiene, en el extremo opuesto a la parte cilíndrica 122, un montaje de pivote central 124 con una perforación de paso transversal 125 (Fig. 7). Un par de brazos bifurcados 126 de una tercera parte 127 del conector se extienden en ambos lados del montaje de pivote 124 y tienen perforaciones de paso transversales alineados con la perforación del montaje 124. Un pasador 128 pasa a través de las perforaciones de paso alineadas y proporciona un montaje sobre pivote de la tercera parte 127 relacionado con el elemento conector 123.

Cuando está en uso, la cuerda intermedia 11 se apoya en el fondo marino, la tercera parte 127 (a la que está conectada la cuerda de abandono 13, como se describirá más adelante) puede girar en relación con el elemento conector 123 desde una posición en la que la cuerda está en un ángulo de 60° de la vertical (la posición que se muestra en la Fig. 4b y una de las posiciones que se muestran con línea discontinua en la Fig. 8a) a través de una posición vertical a una posición inclinada hacia atrás en un ángulo de 25° de la vertical (la otra posición extrema que se muestra con línea discontinua en la Fig. 8a).

En la Fig. 9 se muestra la cuerda de abandono 13. Generalmente comprende una serie de elementos tubulares 131 unidos juntos a manguitos de conexión 132 soldados. En el ejemplo que se muestra cuatro elementos tubulares 131 forman una cuerda de abandono 13. La tercera parte 127 de la conexión del fondo marino termina en una porción anular 129 que se suelda a una porción anular apropiada 133 de una pieza de inserción de acero provista en el extremo adjunto de la cuerda de abandono 13. Se fija la pieza de inserción 133 en el elemento 131 en el momento en el que se forma la cuerda y tiene ranuras anulares en la interfaz con la resina reforzada con vidrio del elemento 131 para formar una conexión mecánica fuerte estanca al agua y resistente a la presión entre la pieza de inserción de acero y el elemento 131.

En el otro extremo de la cuerda de abandono se proporciona una pieza de inserción de acero similar 134 fijada dentro de su respectivo elemento tubular 131 de la misma manera que la pieza de inserción 133.

La pieza de inserción 134 termina en una porción tubular 135 que puede soldarse a una porción correspondiente 140 de una parte hembra 141 del conector de A/R 14 como se muestra en la Fig. 10.

Con referencia ahora a las Figs. 10, 11a y 11b, se describirán la estructura y el funcionamiento del conector de A/R 14. La parte hembra 141 comprende generalmente una cavidad hueca cilíndrica 142 de sección transversal circular formada con un reborde 143 que sobresale hacia dentro alrededor de un extremo abierto 144. Una serie de seis asientos de apoyo 145 espaciados en ángulos iguales alrededor del interior de la cavidad para proporcionar superficies de guía para recibir una parte macho del conector, como se describirá más adelante.

Las Figs. 11a y 11b muestran la parte macho 171 del conector 14 en sección, con la parte hembra 141 y mostrándose el extremo de la cuerda de abandono 13 con línea discontinua. Se verá que la parte macho 171 tiene una parte de cuerpo principal 172 con una forma adecuada para encajar dentro de la parte hembra 141 con un extremo anterior en cono truncado para ayudar a entrar en la parte hembra. Una brida periférica 173 de la parte de cuerpo limita la penetración de la parte macho 171 en la parte hembra 141. También se verá que la parte de cuerpo principal 172 es un encaje estrecho dentro de los asientos de apoyo 145. Hay seis elementos de cierre 174 montados en la parte de cuerpo principal 172 y están espaciados en ángulos iguales alrededor de la parte de cuerpo. Cada elemento de cierre 174 puede moverse radialmente entre una posición restringida que se muestra en la Fig. 11a en la que la superficie radialmente más externa de cada elemento se nivela con una superficie en circunferencia 175 de la parte de cuerpo principal, y una posición extendida que se muestra en la Fig. 11b en la que la superficie radialmente más externa de cada elemento sobresale hacia fuera contra el interior de una pared periférica 146 de la parte hembra 141. Como puede verse en las Figs. 11a y 11b, cuando los elementos 174 están en la posición retraída que se muestra en la Fig. 11a, la parte macho 171 del conector puede moverse libremente fuera y dentro de la parte hembra 141, pero cuando los elementos 174 están en posición extendida, la parte macho 171 se contiene en la parte hembra 141 mediante el engranaje de los elementos 174 con el reborde 143 de la parte hembra 141.

El movimiento radial de los elementos de cierre 174 está controlado por el movimiento axial de un elemento de cuña 176 que engrana mediante disposición de levas las superficies posteriores oblicuas de los elementos de cierre 174 para extender los elementos y que también tiene asientos de chaveta en los que se engranan las partes que sobresalen de los elementos de cierre 174 para retraer los elementos. Así, el movimiento del elemento de cuña 176 a lo largo del eje longitudinal del conector hacia la derecha como se muestra en las Figs. 11a y 11b sirve para extender los elementos 174 y el movimiento hacia la izquierda sirve para retraerlos. El elemento de cuña 176 está montado axialmente con una varilla de guía 177 que engrana con una perforación central en la parte de cuerpo principal 172 y su movimiento está controlado por una cilindro hidráulico de doble acción 178 presurizado con una acumulador precargado de nitrógeno 179. También se proporciona un tanque de descarga de aceite 180. En el ejemplo concreto que se describe el circuito hidráulico está dispuesto de forma que la activación que provoca que el cilindro 178 extienda los elementos de cierre se consigue mediante contacto de un manipulador en el ROV 20 para activar una válvula de bola (no mostrada) en las cercanías de la brida 173 de la parte macho 171 del conector 14, mientras que la activación para provocar que el cilindro 178 retraiga los elementos de cierre se consigue mediante el contacto de una parte de conector 15 conectada al extremo del cabo 16 como se describirá ahora con más detalle.

En las Figs. 11a y 11b se muestra la parte de conector 15 en línea discontinua. Tiene una parte de cuerpo principal 151 en un extremo de la cual hay una anilla 152, a la que se conecta el cabo de acero 16 (no se muestra) y en cuyo extremo opuesto se proporciona una parte de acoplamiento 153 conectada a la parte macho 171 del conector 14. Con este propósito la parte macho 171 tiene un par de brazos en horquilla 180 entre los que se admite la parte de acoplamiento 153, como se ve mejor en la Fig. 11a. Los brazos bifurcados 180 y la parte de acoplamiento 153 tienen perforaciones alineadas a través de las que pasa un pasador 154 que conecta la parte de conector 15 y la parte macho 171, mientras que permite el movimiento giratorio de una parte con respecto a la otra.

La parte de acoplamiento 153 está formada por un par de orejetas 155. Cuando el cabo de acero 16 y la cuerda de abandono 13 están alineados, las partes están en las posiciones relativas muestradas en la Fig. 11b, pero cuando el cabo 16 se inclina hacia la cuerda 13 como se muestra en la Fig. 4b, la parte de acoplamiento 153 gira en relación con la parte macho 171 y, en el ejemplo que se ilustra, después de girar en 60°, una de las orejetas 155 entra en contacto con y pasa contra una placa activadora cargada con muelle 156. Pulsar la placa activadora 156 contra su empuje de muelle sirve para activar una válvula de bola que controla el cilindro hidráulico 178 para retraer los elementos de cierre 174, dejando que las partes hembra y macho del conector 14 puedan separarse libremente entre sí.

En el caso de que el conector 14 no funcione adecuadamente, puede cortarse la cuerda intermedia 11 en el fondo marino utilizando un ROV, recuperándose a partir de entonces otra conexión hecha en el extremo cortado de la cuerda intermedia 11 y la tubería.

En la forma de realización de la invención que se ha descrito anteriormente, la cuerda de abandono está hecha con elementos tubulares de resina de ésteres de vinilo reforzada con fibra de vidrio. Otros materiales que pueden utilizarse incluyen otros materiales compuestos como kevlar, carbono, titanio, aluminio u otro material con una gran resistencia a la tensión y baja densidad. Cuando se escoge un material y un diseño para la cuerda de abandono 13 deben tenerse en cuenta la fuerza axial debida al peso de la tubería en el agua y la presión externa debida a la profundidad del agua en varias fases de la operación.

Si se desea, puede incorporarse un perno de rotación en la conexión del cabo de acero 16 a la parte de acoplamiento 153 de la parte de conector 15.

En el caso del conector de A/R que se describe con detalle con referencia a las Figs. 10, 11a y 11b, la activación del cilindro 178 se consigue mediante una activación mecánica generada ya sea automáticamente girando la parte de acoplamiento 153 o mediante un brazo manipulador de un ROV. Pueden proporcionarse otras formas de activación remota, ya sea en lugar o además de las que se han descrito; por ejemplo la activación puede efectuarse con una señal acústica desde el buque 10.

La cuerda intermedia 11 puede proporcionarse con válvulas en las secciones hemisféricas 114, 117 para permitir flujo de líquido a lo largo de la cuerda y/o con una o más válvulas para permitir que el agua de mar que rodea el cable marino entre en el interior hueco de la cuerda 11. Es ventajoso proporcionar estas válvulas de forma que pueda inundarse la cuerda intermedia e igualarse las presiones en el caso de que el sistema de A/R no funcione y deba cortarse la cuerda intermedia.

El procedimiento y el sistema de A/R que se han descrito anteriormente proporcionan numerosas ventajas. En primer lugar, es posible emplear un cabestrante y un cabo cuyas capacidades de carga sean sustancialmente menores a la tensión en la tubería durante el tendido. Por tanto es viable realizar la operación de abandono/recuperación incluso en aguas profundas. Asimismo la naturaleza flotante de la cuerda de abandono 13 significa que las conexiones y las desconexiones entre el cabo de acero 16 y la cuerda 13 están hechas en una ubicación muy nítida en el fondo marino, facilitando de ese modo estas operaciones. Además, la naturaleza de las conexiones entre las tuberías 2 y la cuerda intermedia 11, entre la cuerda intermedia 11 y la cuerda de abandono 13, y entre la cuerda de abandono 13 y el cabo 16 es tal, que dichas conexiones pueden hacerse y deshacerse de forma relativamente sencilla y rápida. Con un sistema del tipo que se ha descrito anteriormente es práctico abandonar y recuperar una tubería de 60 cm de diámetro en una profundidad del agua de 2200 m utilizando un cabestrante con una carga segura de trabajo (SWL) de 5500 kN y un cabo de acero de 120 mm de diámetro.

Claims (37)

1. Un procedimiento para abandonar una tubería (2) que está siendo tendida por un buque (1), en el que una disposición de tendido y tensado de tubos contiene inicialmente un cable marino (2, 11, 13) que comprende o consiste en la tubería (2), caracterizado porque el procedimiento incluye las etapas de reducir la tensión a nivel de mar del cable marino (2, 11, 13), y bajar a partir de entonces el extremo del cable marino hacia el fondo marino (3) utilizando un cable (16) desde un cabestrante del buque (1), permitiendo de ese modo que la capacidad de carga máxima del cabestrante sea sustancialmente menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de reducir la tensión a nivel del mar del cable marino (2, 11, 13) que está siendo tendido por el buque comprende conectar uno o más elementos alargados ligeros (11, 13) al extremo de la tubería y bajar los elementos alargados hacia el mar.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que al menos uno de los elementos alargados es flotante.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho al menos un elemento alargado (13) está compuesto principalmente de un material seleccionado del grupo que comprende resinas reforzadas con fibra de vidrio, otros materiales compuestos, carbono, titanio y aluminio.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que dicho al menos un elemento alargado (13) está compuesto principalmente por una resina de ésteres de vinilo reforzada con fibra de vidrio.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que se conecta un elemento alargado intermedio (11) entre el extremo de la tubería y un elemento alargado flotante (13).

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en el que el elemento alargado intermedio (11) es hueco y estanco a la entrada de agua.

8. Un procedimiento según la reivindicación 7, en el que el elemento alargado intermedio (11) incluye una válvula para permitir que el interior del elemento alargado hueco se inunde con agua del mar.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que incluye también la etapa de cortar el elemento alargado intermedio (11), conectar el cable del cabestrante (16) al extremo del elemento alargado (11, 13) que está conectado a la tubería (2) y recuperar el extremo de la tubería (2).

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, en el que dicho por lo menos un elemento alargado (13) está conectado a la tubería a través de una conexión que permite que el elemento alargado gire sobre un eje horizontal cuando la tubería (2) está tendida horizontalmente.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que el uno o más elementos alargados (11, 13) se bajan utilizando una disposición de tendido y tensado de tubos del buque (1) que se utiliza para tender la tubería.

12. Un procedimiento según la reivindicación 11, en el que la capacidad de carga del cabestrante es sustancialmente menor que la capacidad de carga de la disposición de tensado.

13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que también incluye la posterior etapa de desconectar el cable marino (2, 11, 13) del cable del cabestrante (16).

14. Un procedimiento según la reivindicación 13, en el que se proporciona un ROV (20) y se inicia la desconexión del cable marino (2, 11, 13) del cable del cabestrante mediante contacto físico del ROV (20) con un conector que conecta el cable marino (2, 11, 13) al cable del cabestrante (16).

15. Un procedimiento según la reivindicación 13, en el que la desconexión del cable marino (2, 11, 13) del cable del cabestrante (16) se inicia de forma remota.

16. Un procedimiento según la reivindicación 15, en el que la desconexión del cable marino (2, 11, 13) del cable del cabestrante (16) se efectúa con una señal transmitida de forma remota desde un ROV (20) o desde el buque (1).

17. Un procedimiento según la reivindicación 16, en el que la señal es una señal acústica.

18. Un procedimiento según la reivindicación 15, en el que la desconexión tiene lugar automáticamente en un ángulo predeterminado de los extremos adjuntos del cable del cabestrante (16) y del cable marino (2, 11, 13).

19. Un procedimiento según la reivindicación 18, en el que el ángulo predeterminado oscila entre 45° y 75°.

20. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, en el que la energía que se requiere para la desconexión se almacena en la disposición de conexión.

21. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20, en el que después de desconectar el cable marino (2, 11, 13) del cable del cabestrante (16), sobresale hacia arriba una parte extrema del cable marino (2, 11, 13) desde el fondo marino.

22. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que también incluye la recuperación de la tubería abandonada (2) llevando a cabo las otras etapas de izar el extremo del cable marino (2, 11, 13) hasta el buque utilizando el cabestrante, e izar el cable marino utilizando también una disposición de tendido y tensado de tubos del buque (1) que se utiliza para tender la tubería.

23. Un procedimiento según la reivindicación 22 cuando depende de la reivindicación 13, en el que las otras etapas incluyen una etapa preliminar de conexión del cable del cabestrante (16) al cable marino (2, 11, 13).

24. Un sistema de abandono y recuperación, también llamado un sistema de A/R, incluyendo el sistema de A/R un cabestrante y un cable (16) y medios para reducir la tensión a nivel del mar de un cable marino que comprende una tubería contenida en una disposición de tendido y tensado de tubos de un buque, en el que el sistema de A/R puede utilizarse en un procedimiento para abandonar una tubería contenida inicialmente en una disposición de tendido y tensado de tubos de un buque (1) de tendido de tubos y permite que la capacidad de carga máxima del cabestrante sea sustancialmente menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos.

25. Un sistema de A/R según la reivindicación 24, en el que los medios para reducir la tensión a nivel del mar del cable marino tienen forma de uno o más elementos alargados ligeros.

26. Un sistema de A/R según una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 25, que incluye uno o más elementos alargados flotantes (13).

27. Un sistema de A/R según la reivindicación 26, que incluye un conector para conectar el cable del cabestrante (16) a uno o más elementos alargados flotantes (13) de forma que se pueda liberar.

28. Un sistema de A/R según la reivindicación 27, en el que el conector incluye una disposición de energía almacenada para proporcionar energía para activar la liberación del cable del cabestrante (16) del uno o más elementos alargados flotantes (13).

29. Un sistema de A/R según la reivindicación 28, en el que la liberación del cable del cabestrante (16) se activa de forma hidráulica.

30. Un sistema de A/R según una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 29, que incluye una conexión para conectar el uno o más elementos alargados flotantes (13) a una tubería (2).

31. Un sistema de A/R según la reivindicación 30, en el que la conexión permite el movimiento giratorio del uno o más elementos alargados flotantes (13) sobre un eje transversal al eje longitudinal del extremo de la tubería (2).

32. Un sistema de A/R según la reivindicación 31, en el que la conexión también permite el giro del uno o más elementos alargados flotantes (13) sobre el eje longitudinal de extremo de la tubería (2).

33. Un sistema de A/R según una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 32, en el que el sistema de A/R es un sistema de A/R apto para llevar a cabo un procedimiento de abandono de una tubería (2) en un buque (1) con una disposición de tendido y tensado de tubos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.

34. Un buque de tendido de tubos (1) que incluye una disposición de tendido y tensado de tubos y un sistema de A/R según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 33.

35. Un buque de tendido de tubos según la reivindicación 34, en el que la carga segura de trabajo del cabestrante es menor que la carga segura de trabajo de la disposición de tensado.

36. Un buque de tendido de tubos según la reivindicación 34 ó 35, en el que la capacidad de carga máxima del cabestrante es sustancialmente menor que la capacidad de carga máxima de la disposición de tendido y tensado de tubos.

37. Un buque de tendido de tubos (1) según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 36, en el que el buque incluye uno o más elementos alargados ligeros (11, 13) que están configurados para conexión a una tubería (2) con el propósito de reducir la tensión a nivel del mar de un cable marino (2, 11, 13) que comprende o consiste en la tubería (2).