Enorme cilindro ayuda a ‘enhebrar la aguja’ a 10,000 pies bajo el agua

Tensor riser instalado en la plataforma de perforación. Al variar la distancia entre las poleas, el tensor compensa el movimiento de la plataforma inducido por las olas para mantener una tensión constante en los cables que soportan los elevadores que se extienden desde la plataforma hasta el lecho marino.
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Imagínate en una plataforma flotante en medio del océano. Su desafío es enhebrar una aguja que se encuentra a casi dos millas debajo de usted en el fondo del océano, y en lugar de enhebrarla, debe hacerlo con una cadena de pesados ​​tubos de acero suspendidos debajo de la plataforma.

Este es el desafío al que se enfrentan todos los días quienes se dedican a encontrar y producir petróleo a partir de yacimientos submarinos en el Golfo de México, el Mar del Norte, Nigeria, Brasil y muchas otras partes del mundo. A medida que el frente marino se mueve rápidamente a profundidades de 10,000 pies y más, los desafíos de diseñar y construir equipos para respaldar estas operaciones se han vuelto cada vez más difíciles y exigentes.

Por ejemplo, la tarea básica de guiar la sarta de perforación desde la plataforma hasta el “agujero de la aguja” debajo de los 10,000 pies del cabezal del pozo. Una respuesta es tender cables de acero o elevadores entre dos puntos y usarlos para guiar las tuberías desde la plataforma hasta la boca del pozo, o lo que sea.

situación tensa

Hacer el trabajo requiere una tensión relativamente constante en los cables a medida que las olas mueven la plataforma hacia arriba y hacia abajo en relación con el fondo del océano. Demasiada tensión y la guía se romperá. Demasiado bajo y la sarta de perforación se doblará por su propio peso.

Una solución popular es un dispositivo llamado Tensor de elevador de cable de acero (WLRT), que utiliza un cilindro hidráulico grande para ajustar la distancia entre un par de poleas unidas al cilindro y la varilla, y a través de estas poleas Envuelve el cable. Al extender o retraer la varilla para aumentar o disminuir la distancia entre las poleas, el cilindro puede compensar 50 pies o más de movimiento vertical de la plataforma mientras mantiene una carga relativamente constante en los rieles. Generalmente se utilizan poleas dobles en cada extremo para cuadruplicar la fuerza aplicada al cable por el movimiento del cilindro.

todo se trata del cilindro

Los tensores tipo Shaffer constan de un cilindro y un acumulador con conjuntos de poleas en ambos extremos. A medida que la ola sube y baja el aparejo, mantiene una tensión constante en el cable al extenderse o retraerse para cambiar la distancia entre las poleas.

La fabricación de cilindros con la capacidad y la carrera requeridas para operar de manera confiable en los entornos hostiles de las plataformas en alta mar, cumplir con los estrictos requisitos de varias agencias marítimas gubernamentales y cumplir con los estándares del Instituto Americano del Petróleo no es una tarea fácil. Para aumentar el desafío, el sistema de cilindros debe ser lo más liviano y compacto posible para ahorrar valioso espacio en la cubierta y capacidad de carga en la plataforma.

La planta hidráulica de Eaton en Eindhoven, Países Bajos, ha sido un proveedor de conjuntos especiales de cilindro/acumulador para cilindros WLRT durante más de 12 años. Más recientemente, las instalaciones de Eaton en Decatur, Alabama, se convirtieron en otro lugar de fabricación de conjuntos de cilindro/acumulador WLRT para plataformas marinas.

Eaton fabrica cilindros WLRT en una variedad de tamaños, cada uno capaz de entregar 200 kips (200 000 lbf) a 250 kips (250 000 lbf) de fuerza. Los tamaños de los cilindros van desde un orificio de 18,5″ (470 mm) y una varilla de 15,75″ (400 mm) de diámetro hasta un orificio de 21,26″ (540 mm) y una varilla de 18,9″ (480 mm) de diámetro. La mayoría de los diseños de WLRT tienen una carrera de aproximadamente 150 pulg. (3,8 m) y pesan entre 24 000 lb (10 886 kg) (incluidos 240 gal (909 l) de fluido hidráulico) y 28 000 lb (12 700 kg) y 305 gal (1155 l)). líquido.

La porción de alta presión del sistema del cilindro opera a 3000 psi. El lado de baja presión solo se usa para proporcionar fluido para lubricación y para mantener la condición del sello.»Esta es esencialmente una aplicación de ‘empuje'», dijo Sudarshan Sharma, ingeniero senior de cilindros de Eaton, «por lo que un tamaño de vástago de pistón relativamente grande en relación con el diámetro interior del cilindro es beneficioso sin influencias perjudiciales para el rendimiento del cilindro».

El cilindro adopta una estructura soldada y el extremo de alta presión tiene una cubierta soldada. El sistema de soldadura está diseñado para acomodar tubos de gran diámetro y paredes gruesas que se convierten en cilindros.“Una vez que se califica el programa de soldadura”, continúa Sharma, “el sistema reproduce la soldadura con un alto grado de repetibilidad. Los parámetros operativos clave, como el voltaje, la corriente y la entrada de calor, se ingresan antes de comenzar a soldar. El operador supervisa la soldadura y se asegura de que haya suficiente alambre y fundente en el alimentador de alambre, pero a menos que haya un problema, la soldadura en sí la realiza completamente la máquina. «

Agua sellada – Glicol

Los tensores verticales compensan el movimiento inducido por las olas del equipo al extenderse o retraerse para cambiar la distancia entre las poleas montadas en cada extremo. El cable soporta un elevador tubular de acero que se extiende desde la plataforma hasta 10.000 pies por debajo del lecho marino.

La mayoría de las aplicaciones de plataformas marinas utilizan un fluido de glicol de agua no inflamable. Por lo tanto, los materiales de sellado deben seleccionarse por su compatibilidad y rendimiento. Los sellos de diseño personalizado fabricados con materiales de primera calidad se utilizan exclusivamente para sellos y anillos guía.

Sharma explica: “El cilindro debe tener una gran capacidad de respuesta. Aunque los sellos de uretano de uso común no se hinchan en contacto con fluidos de agua/glicol, no los usaríamos debido a su mayor fricción y propensión al choque de adherencia y deslizamiento y al mayor tiempo de respuesta del sistema. «

El sistema de cilindros está equipado con una válvula antirretroceso para controlar la aceleración de la palanca en caso de rotura del cable. Los extremos de la barra también tienen parachoques incorporados para ayudar con una desaceleración fuerte. En uso, los cilindros nunca están destinados a realizar su carrera completa. Están diseñados para manejar la altura de las olas y el factor de seguridad de una tormenta de 100 años.

Cada conjunto también está equipado con una válvula de alivio de seguridad en cada extremo del cilindro, así como una válvula de purga y una válvula de adición de fluido para fines de mantenimiento. Dado que el conjunto cilindro-acumulador no requiere un suministro de fluido externo, el acumulador del extremo del vástago está lleno de nitrógeno para proporcionar fluido presurizado para la lubricación, el ajuste del sello y la protección contra la corrosión.

Debido a que están montados en la plataforma, los conjuntos de acumuladores de cilindros no están sujetos a corrosión severa por agua salada. El cilindro está protegido por una pintura epoxi de tres partes especificada por el cliente. El vástago tiene un acabado de níquel cromado duro.

Pistones y bielas instalados en la fábrica de Eaton Decatur. Las varillas huecas se utilizan para reducir el peso de los cilindros grandes.

“En esta aplicación solo tratamos con niebla salina en el aire”, explica Sharma.“Para entornos más difíciles de corroer, como los que enfrentan los tensores de acción directa, que se instalan debajo de las cubiertas y donde las varillas de los cilindros a menudo son salpicadas por agua de mar, también podemos proporcionar revestimientos de cilindros y varillas de pistón más complejos, pero no son razonables para los componentes tensores de cables de acero”.

Desde que aumentó la producción, la instalación de Decatur ha enviado conjuntos de acumuladores de cilindros a astilleros en Corea del Sur y Singapur. Todos ellos se instalarán en la plataforma actualmente en construcción y se pondrán en marcha en 2008.

Para mayor información por favor visite www.eaton.com o envíe un correo electrónico a sudarshan sharma@eaton.com

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