Introducción a los Taladros Jack Up - Plataformas Offshore Autoelevables
Un Jack Up es un tipo de plataformas de perforación costa afuera. Está
formado por un casco, una pierna y un sistema de elevación y una
plataforma elevadora que se puede bajar en el sitio, y luego sus patas
en la derecha para levantar el casco, proporcionando una plataforma de
trabajo estable que es lo suficientemente fuerte para hacer frente a las cargas ambientales requeridas.
Otra
ventaja del Jack Ups es que pueden operar a altas velocidades del viento
y con alturas de ola considerables, así como en profundidades de agua
que alcanzan los 500 pies. Como
el Jack Up será finalmente soportado por el lecho marino, generalmente se precargan al llegar al
sitio previsto para simular el tipo de cargas de las patas a las que
estarán expuestas. Esto garantiza que una vez que la plataforma esté totalmente levantada y
en funcionamiento, el lecho marino podrá proporcionar una base sólida
para la plataforma.
La industria offshore ha hecho un uso significativo de las plataformas Jack Up durante más de 60 años.Son
especialmente útiles para la perforación de exploración ya que son
relativamente fáciles de instalar y también proporcionan amplias áreas
de producción, alojamiento y mantenimiento.Con los años, los Jack Ups han sido llevados al límite en términos de lo que puede hacer.Esto
incluye los límites de carga de la plataforma tanto cuando están a
flote como cuando están elevados, sus límites ambientales y de
perforación, y los límites de suelo, o cimientos.Al
impulsar estos límites, las empresas de perforación han podido explorar
aguas más profundas, perforar yacimientos profundos en condiciones
difíciles e incluso perforar en áreas con suelos inestables y cimientos.
Componentes de los Taladros Tipo Jack Up.
Cada unidad Jack
Up se compone de tres componentes principales: el casco, las patas y pies, y el equipo utilizado en el Jack Up.Cada uno de estos componentes se describirá a continuación, y sus funciones también se explicarán.
CASCO O CARCASA
Al igual que el
casco de un barco, el casco de la unidad Jack Up es hermético y alberga o
admite el equipo, los sistemas y el personal necesarios para llevar a
cabo las operaciones normales.Mientras que el
Jack Up está a flote, el casco también proporciona la flotabilidad
necesaria para evitar que el Jack Up se hunda.Los parámetros del casco pueden variar según los diferentes modos de operación de la unidad.
Fig 1 – CASCO
Como
regla general, cuanto mayor sea la longitud y la profundidad del casco,
mayor será la carga variable de la plataforma y el equipo que la unidad
Jack Up podrá transportar. Esto
es especialmente cierto mientras está en su modo a flote, ya que hay un
mayor espacio de cubierta y flotabilidad adicional. Los
cascos más grandes tienen otra ventaja ya que proporcionan un espacio
más grande tanto dentro como fuera para acomodar tuberías y maquinaria, y
permiten áreas de trabajo claras. Los cascos más grandes también pueden tener una mayor capacidad de
precarga, lo que permite una mayor flexibilidad durante las operaciones
de precarga. Sin embargo, hay algunos inconvenientes en los cascos más grandes. A menudo están sujetos a mayores cargas de viento, corriente y olas. Además
de esto, dado que un casco más grande aumenta el peso del Jack Up, se
necesitarán gatos elevadores adicionales con una mayor capacidad para
elevar y sostener la unidad de forma segura. Finalmente, el peso adicional tiene un impacto en el período natural del Jack Up mientras está en su modo elevado. Otro
factor que tiene un impacto directo en la cantidad de carga de
plataforma variable que se puede transportar, así como la estabilidad de
flotación, es el calado del casco. Esto se refiere a la distancia entre la línea de flotación a flote y la línea de base del casco. El
calado del casco tiene una relación opuesta con el francobordo del
casco, que se refiere a la distancia entre la flotación flotante y la
cubierta principal del casco. Por lo tanto, a medida que aumenta el tiro de un Jack Up, el francobordo disminuye en la misma cantidad. Con dos Jack Ups con cascos idénticos, el que tiene el calado más profundo pesará más. Este peso adicional podría provenir del peso del faro o de la carga variable de la plataforma. Por
otro lado, la unidad con el calado más profundo sufrirá una menor
estabilidad a flote en comparación con su contraparte más superficial. Sin embargo, el factor más influyente en la estabilidad a flote de una unidad Jack Up es su francobordo. Si
la longitud del casco y la pierna de dos Jack Ups es idéntica, entonces
la que tiene un francobordo más grande tendrá la mayor estabilidad a
flote.
Patas y Pies
Las patas zapatas de un Jack Up están hechos de acero y sirven para sostener el casco
mientras la unidad está elevada y ofrecen la estabilidad necesaria para
resistir cargas laterales.Las zapatas se
utilizan para aumentar el área de carga del suelo, lo que significa que
el Jack Up se puede utilizar en áreas con menor resistencia al suelo que
si hubiera un área de apoyo más pequeña.Ambas
patas y zapatas tienen múltiples características que afectan la forma en
que la unidad reacciona tanto en modo elevado como a flote, y por lo
tanto es importante comprender estas características.
Fig 2 – Patas
Las
patas de una unidad con sistema elevador Jack Up pueden extenderse hasta 500
pies por encima de la superficie del agua cuando la unidad se remolca,
incluso cuando están completamente retraídas. Las piernas más grandes y más largas suelen tener el mayor impacto en la estabilidad de una unidad de Jack Up. Debido
a la gran área de viento de las piernas y al peso pesado que causa un
centro de gravedad alto, la estabilidad de flotación se verá
negativamente afectada. Las unidades con patas más grandes serán menos estables que otras unidades con la misma configuración y calado del casco. Cuando la unidad está en su modo elevado, sus patas se verán afectadas por las cargas de las olas, el viento y la corriente. Además
de las condiciones ambientales, la magnitud de estas cargas es el
resultado de la profundidad del agua, el entrehierro (la distancia entre
la línea de base del casco y la línea de flotación) y qué tan lejos
penetran las zapatas en el lecho marino. Una regla general es que cuanto más grandes sean las patas y los pies,
mayor será la carga ejercida sobre ellos por el viento, las olas y la
corriente. Dependiendo de su diseño y tamaño, las diferentes patas exhibirán diferentes cantidades de rigidez lateral. Esto se refiere a la cantidad de carga necesaria para producir una desviación de la unidad. Esta
rigidez disminuye a medida que aumenta la profundidad del agua, y en
profundidades mayores, la rigidez a la flexión (el área de los cordones y
el espaciado) tiene un impacto mucho mayor que la rigidez al
cizallamiento (abrazadera). La
rigidez de la pierna está directamente relacionada con la rigidez de
Jack Up mientras la unidad está en su modo elevado, lo que afecta la
cantidad de balanceo del casco y el período natural de la unidad Jack
Up.
Equipos del Taladro de Perforación
Cada unidad Jack Up requerirá ciertos equipos para cumplir su propósito. Por lo tanto, este equipo tendrá un efecto en el tamaño del casco y el peso de la nave faro del equipo general. El equipo utilizado en las plataformas Jack Up se puede dividir en
tres clasificaciones principales: equipo marino, equipo de misión y
equipo de elevación. El Equipo Marino es todo lo que no está directamente relacionado con el equipo de la misión. Por
lo tanto, esta categoría de Equipos marinos abarca todos los equipos
que uno podría esperar encontrar en un vehículo marino común, como un
motor diesel, tuberías de aceite, equipos eléctricos, botes salvavidas,
radar y sonda, equipos de comunicaciones, etc. Si
bien todo este equipo no es directamente relevante para la misión de la
plataforma, sin embargo es esencial para apoyar al personal a bordo de
la plataforma y para permitir que opere por sí solo en el mar. El equipo marino generalmente se clasifica como parte del peso ligero de la nave de la plataforma.
Figura 3 - Equipo de la misión
Como se mencionó anteriormente, el equipo de misión cubre todo a bordo del equipo Jack Up que le permite completar su misión. Naturalmente, esto variará dependiendo de qué es exactamente esta misión, así como del Jack Up individual. Por
ejemplo, dos plataformas Jack Up que se estaban utilizando para
perforaciones de exploración podrían no usar exactamente el mismo tipo
de equipo. El
Equipo de Misión cubre cosas como grúas, bombas y tuberías de lodo,
torres de perforación, sistemas de control de perforación, equipos de
detección de gas y alarmas, y más. A
diferencia del equipo marino, el equipo de misión no siempre se
clasifica como parte del peso del faro, ya que algunas herramientas,
como las unidades de cemento, no siempre se encuentran a bordo del mismo
Jack Up.
Finalmente,
Elevating Equipment (Equipo de Elevación) cubre todo lo que está involucrado al permitir que
Jack Up levante, baje y bloquee sus patas y casco.
Las unidades de elevación (jack Up) tienen zapatas para aumentar el área de apoyo de cada pierna. Esto
dará como resultado la reducción de la capacidad de carga del suelo
para proporcionar una base firme para que una plataforma elevadora se
levante y transfiera el peso al fondo del mar. Con dos tipos diferentes de zapatas, spud cans y tapetes, es importante conocer las principales diferencias que existen
Mat Zapatas
Con un pie de colchoneta, cada pierna se sentará en el mismo pie. Típicamente, planos en ambos lados, normalmente tienen forma rectangular con cámaras de flotación; cuando la estera está sumergida, estos se inundan rápidamente. En
comparación con las latas de spud, esta opción ejerce una presión
ligeramente menor sobre el suelo y esto ayuda a las áreas en las que el
suelo no puede soportar cargas elevadas. Después de esto, hay una segunda ventaja en que es la opción más boyante de los dos con el modo de tránsito a flote. En teoría, esto tiene el potencial de mejorar las capacidades de carga variable. Figure 1 – Mat Footing Jack Up Rig / Figura 1 - Aparejo Jack Up Up Jack
Por
otro lado, hay algunas desventajas para las bases de las alfombras que
comienzan con la falta de opciones para los fondos marinos irregulares o
cualquiera con pendiente. Cuando se coloca en un lecho marino de este tipo, la estera se doblará en ciertas áreas para encontrar la superficie; para prosperar con altas cargas de flexión, la estructura tendría que ser extremadamente pesada. Además, las zapatas de lona están lo suficientemente cerca de ser redundantes cuando hay tuberías o residuos en su lugar. Finalmente, se observa que el tapete debe inundarse al pasar de la función a flote a la función de abajo. Si no se hace correctamente, la inundación puede causar la pérdida de estabilidad y grandes momentos de escora. Luego, la base debe bombearse de toda el agua al volver a flotar la
unidad y esto significa la necesidad de un equipo que simplemente no es
necesario con unidades de patas independientes.
Zapatas Tipo Spud Can / Footings
Siempre que haya zapatas de spud independientes, la cantidad de patas y las latas de spud es siempre igual. Típicamente, ofrecerán una estructura cónica donde las partes superiores e inferiores se inclinan. En la parte superior, la pendiente ayuda a eliminar cualquier lodo acumulado siempre que haya una penetración profunda. En la parte inferior, la pendiente garantiza la penetración incluso en los suelos más rígidos. Cuando se sumergen, normalmente se diseñan teniendo en cuenta la
inundación libre, pero, para la inspección interna, se pueden bombear en
seco.
Figura 2 - Diagrama de lata Spud para una plataforma Jack Up (Lee y Randolph, 2011)
Del
mismo modo que vimos con zapatas de colchonetas, existen algunas
ventajas en los zapatas spud can comenzando con su uso en varios tipos
de fondos marinos. Ya
sea que el suelo sea blando o duro, si el lecho marino se inclina, o
incluso cuando hay cañerías y varios otros obstáculos, las zapatas spud
pueden sobresalir. Aunque
hay un punto levemente débil con grandes pendientes que tienen un suelo
duro, generalmente son el "todoterreno" que muestra la diferencia con
las bases de estera. Además, no se requiere equipo ni la necesidad de secuencias de lastrado; Cuando se transporta la unidad, hay algunos aparejos que incluso ven que las latas se retraen en el casco.
Figura 3 - Una plataforma de elevación con zapatas Spud Can (http://www.saff-rosemond.com, 2018)
En
comparación con las unidades de pie de colchoneta, la penetración del
suelo para el pie de la lata spud es más profunda porque la presión del
cojinete inferior generada por las latas de espátula es más alta que las
zapatas de la estera. Dado que la presión de los cojinetes es alta, las latas de spud dejan huellas en áreas de suelo blando. Más
adelante, si hay otra plataforma elevadora que vuelve a funcionar en
esta área, la huella vieja puede generar una fuerza horizontal que hará
que la nueva plataforma vuelva a una posición anterior. Es
imperativo que los ingenieros consideren el riesgo de volver a meterse
involuntariamente en los orificios viejos para comprender si esto
detendrá toda la operación o no
Este artículo describe la información básica de las patas elevables -
cilíndricas vs con armadura, Jack-Up de tres patas vs
Jack-Up de cuatro patas y Patas de tres cuerdas vs Patas de cuatro
patillas.
Patas cilíndricas vs Patas Trussed (atadas)
Dado
que el casco debe mantenerse por encima de la cresta de la onda de
tormenta, resistir ciertas presiones y transmitir diferentes cargas
entre la zapata y el casco, cada unidad de Jack Up tendrá patas de algún
tipo. De forma similar a las zapatas, hay dos tipos diferentes de patas con armadura y patas cilíndricas.
Patas Cilíndricas Las patas cilíndricas pueden variar ligeramente, pero la premisa básica incluye tubos de acero huecos. Sin
embargo, algunas unidades tendrán rigidez interna y otras pueden tener
dientes de rejilla o pequeños orificios para permitir que el casco se
mueva hacia arriba y hacia abajo de las piernas. En general, estas patas cilíndricas se utilizan en unidades que se mantienen a menos de 300 pies de profundidad del agua. Con las unidades más nuevas que están diseñadas para trabajar en un
entorno a más de 300 pies de profundidad, tienden a usar patas atadas y
esto se debe a que las patas con truss requieren menos acero para la
misma resistencia y la misma respuesta elevada. Figura 1 - Leva de la pata cilíndrica (dsboffshore.com, 2018) En
términos de ventajas, son la mejor opción para trabajos en aguas poco
profundas ya que el área de la cubierta es más pequeña y la unidad es
más pequeña en conjunto. Con patas cilíndricas, ocupan menos espacio en el área de la
plataforma y también son extremadamente fáciles de usar y construir
cuando se comparan con las patas con truss que requieren un poco de
experiencia para comenzar.
Patas atadas Hablando de piernas atadas, están formadas por tirantes y acordes. Muy
rápidamente, es fácil notar que los acordes agregan rigidez a la
unidad, mientras que los refuerzos se han diseñado para aumentar la
capacidad de la pierna. ¿Por qué se eligen patas con trinquete sobre patas cilíndricas? Bueno, es más fácil alcanzar una utilización óptima de acero y esto conduce a piernas más ligeras pero rígidas; desde aquí, las cargas de arrastre pueden reducirse.
Figura 2 - Patas con armadura Jack Up Jack Up de tres patas vs. Jack Up de cuatro patas Si
ya has realizado una investigación sobre este tema, habrás visto que
muy raramente hay más de cuatro patas en una unidad de Jack Up; sin embargo, hay algunos con tres que aún mantienen la estabilidad. En el otro extremo de la escala, también hay algunos con más de
cuatro, pero hoy solo cubrimos las opciones de tres y cuatro patas.
Jack Up de tres patas Con
el fin de ofrecer la estabilidad adecuada, las tres patas normalmente
se organizarán en un triángulo y esta opción tiene una gran ventaja, ya
que se ahorran materiales y se elimina la necesidad de una pierna
innecesaria. Si
el tamaño del casco es apropiado, el modo a flote también permite una
mayor carga de la plataforma y pesa menos, ofrece menos unidades de
elevación, utiliza menos energía y requiere menos mantenimiento. Dicho esto, no tienen redundancia en la pierna y necesitan un tanque de precarga para trabajar de manera eficiente. Figura 3 - Jack Up de tres patas
Jack Up de cuatro patas Con cuatro patas, se pueden organizar en un cuadrado o rectángulo y estos necesitan pocos o ningún tanque de precarga. ¿Por qué? Debido a que el peso elevado se puede utilizar como el peso de precarga en sí cargando dos piernas a la vez. En última instancia, esto ahorrará tuberías y habrá más espacio disponible en el casco. Además, el modo elevado también es más rígido que cualquier unidad de tres patas ya que hay una cuarta etapa en juego. En el lado negativo, la pierna adicional agregará cargas de onda, corriente y viento y esto puede compensar las ventajas. Además, el peso de la pierna extra puede ser un problema en el modo de
tránsito a flote porque reduce la carga de la plataforma a flote. Figura 4 - Jack Up de cuatro patas (http://www.swiftdrilling.com, 2018)
Patas de tres cuerdas vs Patas de cuatro cuerdas Si rompemos esta guía aún más, vemos que las patas atadas pueden tener tres o cuatro "cuerdas" que son estructuras verticales. Hoy,
cada unidad de Jack Up estará compuesta en cualquiera de estos formatos
y los pros y los contras de cada uno son lo suficientemente parecidos a
los pros y los contras de tres y cuatro patas. Por ejemplo, los cambios en peso, redundancia y cargas de arrastre aún se aplican. Sin embargo, no hay cambios en el procedimiento de precarga independientemente de si hay tres o cuatro acordes.
Figura 5 - Un Jack Up con piernas de tres cuerdas (eurasiadrilling.com, 2018)
Figura 6 - Patas de cuatro patillas (PLC ENSCO, 2018)
Este artículo describe datos básicos con respecto al sistema de
elevación de la plataforma elevadora, guías, cuerda de piñón y fijación
de pierna.
Sistema de Jacking En
primer lugar, comencemos con el sistema de elevación, para levantar y
bajar el casco, cada Jack Up tendrá un mecanismo especial y el más
básico de ellos se llama 'clavija y agujero' (Figura 1); Se usarán posiciones discretas de las patas para el posicionamiento del casco. Sin embargo, actualmente en el mercado, la mayoría de los Jack Ups
usarán un sistema de "cremallera y piñón" (Figura 2) para permitir el
funcionamiento continuo.
Figura 1 - Pin y agujero (Hércules en alta mar, 2018)
Figura 2 - Rack y piñón (sagta.com, 2018)
En términos de los propios sistemas de elevación, flotantes y fijos presentan los dos tipos principales.Mientras
que el sistema fijo admite cargas de acordes variadas, los intentos
flotantes para igualar todas las cargas de acordes con almohadillas
suaves. Además de esto, también encontrará fuentes de energía hidráulica y
eléctrica para el tipo fijo de sistema y ambos pueden igualar las cargas
de cuerda para todas las piernas a pesar de lograrlo de diferentes
maneras. Hidráulico:
básicamente, este sistema de elevación buscará mantener la misma
presión para todas las unidades elevadoras dentro de una pierna. A veces, esto puede ser un desafío porque las longitudes de tubería, las curvas y otros problemas pueden causar una pérdida. Eléctrico
- Aquí, la velocidad del motor cambiará como resultado de las cargas
del piñón y las características de velocidad de carga. Cuando se levanta por periodos de tiempo significativos, la ecualización ocurre para todos los acordes de cada pierna.
Guías Superior e Inferior / Upper and Lower Guides
Además de levantar y dejar caer el casco, también hay un mecanismo para asegurar que las patas atraviesen el casco. Para
las unidades de piñón, no se puede 'tocar fondo' en los dientes de la
cremallera porque las guías mantienen los piñones protegidos. Con las guías superior e inferior en su lugar, incluso los cascos más profundos o las torres altas serán guiados con seguridad. En última instancia, el único papel de este mecanismo es garantizar una longitud constante entre el bastidor y los piñones; no están involucrados en el momento de flexión de la pierna. Tal
como hemos visto a lo largo de esta guía, también hay diferentes tipos
de guías, ya que algunos usan los dientes para empujar contra la punta,
mientras que otros se enfocan en los acordes. Conocidos como "placas de desgaste", debemos tener en cuenta que hay algunas guías que se han diseñado para su reemplazo. Dependiendo del diseño, las guías también transfieren el momento de flexión de la pierna y protegen el casco y los piñones. No todos los diseños son iguales; la medida en que se transfiere el momento depende por completo de la diferencia entre la rigidez de los piñones y las guías.
Figura 3 – Guia (sagta.com,2018)
Acordes de Piñón Radial vs Acordes de Piñón Opuesto
Cuando
un Jack Up tiene un sistema elevador de cremallera y piñón, también
cuenta con una interfaz como un solo piñón radial o dos piñones
diferentes en cada cuerda. En la pata de la interfaz, las fuerzas verticales y horizontales son ejercidas por los sistemas de elevación. Al
otro lado de la cuerda, las cargas se equilibrarán con los sistemas de
piñón opuesto, que no aporta carga horizontal adicional para el
arriostramiento de la pierna. Gracias a la disposición y diseño de los piñones, habrá una carga
horizontal en los soportes de las piernas para los piñones radiales. Piñones
opuestos (pata de 3 acordes): con los piñones opuestos, un acorde verá
sistemas de cremallera y elevación en diferentes lados, lo que conduce a
una doble simetría en todo. Esencialmente, la principal ventaja de tener sistemas de piñón opuestos es que los piñones compartirán la carga. Siempre que los piñones de la cuerda estén en el mismo lado, la torre
de elevación permanece alta mientras que la altura se reduce cuando los
piñones están en dos lados diferentes.
Figura 4 - Piñones opuestos (pata de 3 acordes), (Kamel Elsayed - Slideshare, 2018)
Para lograr una proporción de 50/50 de la carga en los piñones, deben estar dispuestos dos altos. Para aumentar la distancia entre la carga más pequeña y la más grande, hay más piñones en la torre. Finalmente,
también deberíamos mencionar que la reducción general de la altura de
la torre de elevación con piñones opuestos es una ventaja porque la
carga del viento se reduce al igual que el peso. La Figura 5 muestra la plataforma de elevación con piñones opuestos.
Figura 5 - Un Jack Up con piernas de tres cuerdas (eurasiadrilling.com, 2018)
Piñones radiales (pata de 4 acordes): con este sistema, solo un lado tendrá piñones de cremallera y elevación. Como
resultado, solo se ve un plano de simetría en los acordes y la
excentricidad causa la flexión de las cargas de piñón verticales netas. Si
un sistema Jack Up tiene un sistema de piñón radial en su lugar, tendrá
dos ventajas principales en comparación con el primer ejemplo que
vimos.
En
primer lugar, las guías superiores están mucho más alejadas de las
guías inferiores porque la altura del sistema es mayor en general. En
segundo lugar, el cordón de la pierna generalmente experimenta un menor
coeficiente de arrastre porque se crea menos arrastre hidrodinámico en
un bastidor que en dos. Por supuesto, los diseños varían mucho de un modelo a otro por lo que el alcance de esta diferencia también cambia. La Figura 7 muestra el aparejo de elevación con piñones radiales.
Figura 6 - Piñones radiales (pata de 4 cordas), (Kamel Elsayed - Slideshare, 2018)
Figura 7 - Patas de cuatro acordes (PLC ENSCO, 2018)
Fijación de Patas vs Sin fijación de Patas (Leg Fixation)Finalmente,
entre el casco y las patas, las unidades de Jack Up deben transferir
las cargas ambientales, operacionales y de gravedad. Con algunas opciones, usarán piñones y un sistema de fijación antes de
transferir esto en lugar de usar piñones elevadores, que es algo que
otras unidades usarán.Con el momento de flexión de la pierna, también hay dos tipos que pueden ocurrir; pareja horizontal o pareja vertical. Como
sugieren los nombres, el primero usa las guías inferior y superior,
mientras que el segundo depende de la variación de la carga de acordes. Dependiendo de los valores de rigidez, se transferirá una proporción de momento diferente. Con una fijación de pierna en su lugar, la proporción del momento
transferido será mayor y se transfiere como una pareja vertical. Como
se menciona en el título de esta sección, también hay unidades sin
fijación de pierna y estas requieren arriostramientos más pesados para
reaccionar a las cargas de operación, supervivencia y remolque de una
pierna a otro. Durante
este proceso, se debe tener extrema precaución ya que el único
mecanismo de sujeción o bloqueo proviene de la unidad de elevación. Siempre
que haya una disminución en la capacidad de sujeción o de elevación, es
probable que esto afecte a otras unidades y aumente la carga en la
estructura de las piernas.
En
el pasado, hemos visto la capacidad de manejar cargas más altas con
llaves más altas, pero todavía hay un efecto de arrastre y esta vez
viene con el aumento de las cargas de onda, viento y corriente. Cuando
esto sucede, las calificaciones ambientales son mucho más bajas que las
observadas en unidades con un sistema de fijación. En estas plataformas, por lo tanto, hay una importancia en el equilibrio entre la fuerza de la llave y la cuerda. En términos de piñones, estos se reducen con un sistema de fijación de pierna. Teniendo
en cuenta el aumento de la rigidez en comparación con las guías, se
observa una pareja vertical con la transferencia del momento de la
pierna / casco que niega la necesidad de tantos escantillones de corsé. A
su vez, la pierna pesará significativamente menos y se producirá menos
resistencia, lo que mejorará las capacidades ambientales de la unidad en
cuestión. Teniendo
en cuenta todo esto, esto lleva a un aumento en la capacidad de la
unidad para remolcar con longitudes de pierna grandes totalmente
retraídas. Si alguna vez se requiere servicio, el sistema de fijación puede
brindar soporte al equipo de perforación, pero cuando se produce un
accidente, ¡el arriostramiento de la pierna a menudo se considera la
característica más propensa a dañarse!
El proceso de mudanza se produce cuando una unidad Jack Up se transporta de un lugar a otro. La
unidad podría estar a flote en su propio casco (conocido como "remolque
mojado") o transportarse como carga a bordo de otro barco (un "remolque
seco"). Cada uno de estos modos se describirá en detalle a continuación.
Figura 1 – húmedo-remolque de Mærsk innovador (Maersk perforación, 2014)
En
términos de preparación para cada modo de tránsito, las áreas
principales que deben tratarse son el soporte para las piernas, el
soporte del casco, la integridad impermeable de la unidad en general y
asegurar adecuadamente toda la carga y el equipo para que no se mueva
durante el tránsito. . Las
patas de las unidades deberán levantarse para que no entren en contacto
con el fondo marino, pero en la mayoría de los casos no necesitan estar
completamente retraídas. Al
mantener partes de las piernas más bajas que la línea de base del
casco, se reduce el tiempo de levantamiento de la pata, y se reducen las
cargas de inercia de las piernas debido a los movimientos de remolque y
se aumenta la estabilidad gracias a la disminución del viento. Además,
bajar ligeramente las piernas puede ayudar a mejorar el flujo
hidrodinámico alrededor de los pozos abiertos y reducir la resistencia
al arrastre. Independientemente de la posición exacta de las piernas durante el
remolque, es esencial verificar su estructura en la interfaz pierna /
casco, para garantizar que puedan soportar la gravedad y las cargas de
inercia experimentadas durante el arrastre.
Remolque mojado Un
"Remolque de campo" se lleva a cabo cuando la unidad Jack Up se
transporta a flote en su propio casco, con las patas levantadas, y donde
solo se transporta una distancia bastante corta a su nueva ubicación. Dado que este movimiento es solo una distancia corta, es fácil predecir el clima y el estado del mar durante el remolque. Esto significa que la preparación para un remolque de campo suele ser menos intensa que para un remolque más largo. Los Field Tows no duran más de 12 horas y deben satisfacer requisitos particulares con respecto a los criterios de movimiento. Este criterio, que se expresa como una magnitud de balanceo /
inclinación durante un período determinado, limita las cargas de inercia
en las piernas y el mecanismo de soporte de la pierna.
En algunos casos, donde el remolque durará más de 12 horas, entonces puede ser necesario un remolque de campo extendido. Este
es un remolque donde la unidad nunca está a más de 12 horas de un
puerto seguro, en caso de condiciones climáticas adversas. Durante
este proceso, la unidad Jack Up está a flote por sí sola con las
piernas levantadas, de forma muy parecida a un Remolque de Campo. Un remolque de campo extendido puede tardar varios días en completarse. Se
aplican los mismos criterios de movimiento para un Remolque de campo
extendido que para un Remolque de campo estándar, y se llevarán a cabo
los mismos preparativos. La única adición es que el clima debe ser monitoreado cuidadosamente durante la duración del remolque. Un
Remolque Oceánico Húmedo es uno que se lleva a cabo con el casco a
flote, que dura más de 12 horas, y que no cumple con los requisitos para
un Remolque de Campo Extendido. En
estos casos, generalmente se deberán tomar precauciones adicionales, ya
que los criterios de movimiento para Wet Ocean Tows son más estrictos
que con Field Tows. Estas precauciones adicionales pueden incluir agregar algunos soportes
adicionales para las piernas, cortar o bajar la pierna para que sea más
corta y asegurar que todo el equipo y la carga en y sobre el casco
estén completamente seguros.
Remolque SecoPor otro lado, un Remolque Oceanico seco implica el transporte de una unidad Jack Up a bordo de otro barco. En lugar de estar a flote, la unidad se asegura en el otro barco como carga de cubierta. Por
lo tanto, los criterios de movimiento para la unidad dependen de los
movimientos del barco que se utiliza para transportar la unidad. Esto
significa que las precauciones que se tomarán con respecto al soporte
de las piernas de la unidad variarán dependiendo del barco de
transporte. Sin
embargo, en la mayoría de los casos, las patas se retraerán tanto como
sea posible dentro del casco de la unidad para que el casco pueda
mantenerse lo más bajo posible en la cubierta del barco de transporte, y
para cortar la cantidad de soporte de cribbing.
Otra precaución esencial que solo se debe tomar durante Dry Ocean Tows es apoyar el casco del Jack Up. Los
puntos fuertes (es decir, los mamparos) deben apoyarse con estrías y,
con frecuencia, partes del casco sobresaldrán de los bordes del barco de
transporte. Estas
secciones sobresalientes pueden estar expuestas al impacto de las olas,
lo que aumentará la cantidad de tensión ejercida en el casco. Además,
si las piernas sobresalen, entonces el momento de flexión en el casco
(que aumenta con los movimientos de los vasos) puede ser significativo. Por lo tanto, es importante que se realicen los cálculos adecuados
para evitar que el casco se levante de las arrugas bajo los movimientos
de remolque esperados.
Figura 2 – remolque seco de un jack up (GLOBAL ingeniería OFFSHORE, 2018)
Llegando a la ubicaciónUna
vez que se completa la etapa del Modo de tránsito, se hace referencia a
la unidad Jack Up como en "Modo de llegada ". Durante
este tiempo, la unidad se asegurará del modo de transmisión, y los
preparativos comenzarán a elevar la unidad a su Modo Elevado. Estas
preparaciones incluyen la eliminación de cuñas que puedan estar en las
guías de las patas, la inicialización del sistema de elevación y la
eliminación de cualquiera de los mecanismos de sujeción de las patas que
se hayan instalado para el tránsito. Cuando se completa el último paso, el peso de las piernas se transfiere a los piñones.
Fijación Suave del Jack UpEn
el caso de unidades Jack Up independientes que operarán junto a
Estructuras fijas, o cuando operarán en un área difícil con
restricciones de fondo, puede ser necesario colocar la unidad
temporalmente en algún lugar lejos de su ubicación final. Esto se conoce como "Fijación suave" de las piernas en una ubicación de "Parada". Para hacer esto, al menos una de las piernas está bajada hasta que la parte inferior de su espita solo está tocando el suelo. Esto es para proporcionar un punto de "parada" durante el proceso de Llegada en la Ubicación. En este punto de parada, se pueden hacer todos los preparativos necesarios antes de mover la unidad a su ubicación final. Estas precauciones incluirán correr líneas de anclaje, encender
cualquier propulsor de la unidad y coordinar con los remolcadores de
asistencia.
Acercandose a la Ubicación final Independientemente
de si una unidad Jack Up hace una parada en una ubicación de Soft Pin o
permanece en curso directamente a la ubicación final de elevación,
tendrá que haber alguna forma de colocar la unidad correctamente para
operaciones de balasto o precarga. Con
una unidad Jack Up de patas independiente, la posición de retención se
logra al viajar a la ubicación con las tres patas bajadas justo por
encima del fondo marino. Una
vez que la unidad llega a la ubicación final, las patas se bajan para
que puedan sostener de manera segura la plataforma en la ubicación sin
necesidad de remolcadores. Las Unidades de levantamiento tipo Jack se mantendrán en el lugar
ayudando a los remolcadores, o bien soltarán pilas para mantener la
unidad segura en el lugar hasta que el tapete esté lastrado y bajado.
Figura 3 – Plataforma Jack Up acercandose a la ubicación final (oilandgaspeople.com, 2016)
El Jacking, que es uno de los modos de operación para jack up, es una
forma específica de levantar el casco de un equipo de jack up, por lo
que este artículo describirá los aspectos básicos de la operación de
jacking y precarga. Operación Jacking Las
unidades de levantamiento de tapetes (figura 1) conectan el tapete al
fondo marino, de acuerdo con el procedimiento de lastre. Cuando el tapete está completamente bajado, el casco se saca del agua. Una vez que se complete esto, la unidad procederá a precargar las operaciones. Es
vital que todas las unidades de patas independientes también realicen
operaciones de precarga antes de ser conectadas al espacio de aire de
diseño. La
mayoría de las unidades de piernas independientes carecen de la
capacidad necesaria para elevar completamente la unidad Jack Up mientras
el peso de precarga aún está a bordo. En
estos casos, el siguiente paso será sacar el casco del agua hasta que
se logre un espacio de aire muy pequeño, esto debería ser a lo más a 5
pies. Una vez que se ha alcanzado esto, las operaciones de precarga pueden continuar. Figura 1 - Patín para pies
Sin
embargo, algunas unidades de patas independientes más modernas (figura
2) poseen sistemas de elevación que son capaces de levantar todo el peso
del casco con el peso máximo de precarga. Con estas unidades, la precarga se cargará en la unidad antes de que el casco se levante del agua. Una vez que toda la precarga se ha cargado, la unidad Jack Up se
extrae lentamente del agua al mismo pequeño espacio de aire de precarga
que otras unidades, de menos de 5 pies. Figura 2 - Un Jack Up Rig con unidades de pierna independientes (http://www.saff-rosemond.com, 2018)
Operación de precarga
Cada
unidad Jack Up necesita cargar el suelo de apoyo a la cantidad máxima
de fuerza que se espera que se ejerza en las condiciones más extremas;
por lo general, esto ocurrirá cuando la unidad se encuentre en su modo
de Supervivencia en caso de tormenta. Al
llevar a cabo esta precarga, se reduce significativamente el riesgo de
un cambio o falla de la fundación durante una tormenta. Sin embargo, es posible que se produzcan fallas en el suelo o un cambio de pierna durante estas operaciones de precarga. Para reducir el riesgo de esto, que podría tener consecuencias
desastrosas, el casco debe mantenerse lo más cerca posible de la línea
de flotación mientras se evita el impacto de las olas. En
el caso de una falla en el suelo o un desplazamiento de la pierna, la
pierna afectada pierde algo de su capacidad de carga, y rápidamente
comienza a moverse hacia abajo, lo que hace que el casco descienda al
agua (Figura 3 - Perforación a través de la victoria de Maersk).
Además,
parte de la carga que llevaba la pierna afectada se transferirá a las
otras piernas, lo que también podría sobrecargarlas. La
pierna fracasada continuará penetrando en el suelo hasta que el suelo
proporcione suficiente apoyo, o hasta que el casco esté lo
suficientemente debajo del agua para proporcionar suficiente
flotabilidad en el casco para detener las penetraciones. Cuando
el casco está fuera del nivel, todas las patas experimentarán un
aumento de la carga transversal y el momento de flexión transferidos al
casco, en su mayor parte de la guía. A medida que aumentan las cargas de la guía, algunas abrazaderas comenzarán a experimentar grandes cargas de compresión. Se deben seguir procedimientos especiales para minimizar cualquier daño estructural que pueda ocurrir en estas condiciones. Figura 3 - Maersk Victory Punch-Through
Mientras
se llevan a cabo las operaciones normales de precarga, es esencial que
el peso del casco, la carga de la cubierta y la precarga se mantengan lo
más cerca posible del centro geométrico de las piernas. Esto es para que cada pierna experimente igual carga. Sin
embargo, puede darse el caso de que se desee una precarga de una sola
pierna, para aumentar la reacción de pie máxima de esa pierna en
particular. Para hacer esto, los tanques de precarga deben llenarse o vaciarse
selectivamente, dependiendo de su posición relativa a la pierna que se
está precargando actualmente. La precarga toma la forma de agua de mar bombeada en tanques dentro del casco. Una vez que se haya bombeado a bordo, será de ayuda durante un cierto tiempo. La
precarga solo se completa una vez que no se ha depositado las piernas
en el suelo durante el período de espera, al mismo tiempo que se logra
la reacción de equilibrio del objetivo. La
cantidad de precarga requerida dependerá de la reacción ambiental
requerida, así como del tipo de unidad Jack Up que se esté utilizando. Por lo general, las unidades mat no requieren mucha precarga. Los
Jack Ups independientes de cuatro patas (Figura 4) también requieren
poca o ninguna agua de precarga, ya que cargan dos patas diagonalmente
opuestas al mismo tiempo, utilizando solo el peso del propio casco. La unidad está conectada a su espacio de aire de precarga, antes de que dos piernas se levanten ligeramente del fondo marino. Por lo tanto, la unidad se asienta en las dos piernas restantes. Luego, el casco se eleva nuevamente al espacio de aire de precarga, y
el proceso se repite hasta que las cuatro patas se cargan previamente a
la reacción de la base del objetivo, y no se produce una penetración
adicional.
Figura 4 – Four-Legged Jack Up (http://www.swiftdrilling.com, 2018)
Cuando
se trata de seguridad para Jack Ups, existe un riguroso proceso que
incluye organismos internacionales (Códigos internacionales), Sociedades
de Clasificación (Reglas de clase), Legislación nacional y
Legislación marítima nacional (Estados de bandera). Aunque no requieren una bandera, tener una les permite moverse libremente a través de aguas internacionales. Cuando se planea esto, las regulaciones de la Autoridad Marítima deben
cumplirse de acuerdo con el Estado del pabellón (el país cuya bandera
están izando). Normalmente, cada unidad de perforación se registrará en una Administración gubernamental del estado de abanderamiento. Esencialmente,
la función de esta administración es establecer los requisitos para
cada unidad de registro y estos requisitos generalmente siguen el
liderazgo de la Organización Marítima Internacional (OMI), ya que son
sugerencias acordadas internamente. Más recientemente, la responsabilidad de verificar el cumplimiento ha
sido otorgada a las sociedades de clasificación y también emiten
certificados de Marpol, Loadline y Tonnage. Al
alejarse de la bandera, hay algunos gobiernos que también solicitan a
todas las unidades de perforación que cumplan con sus propias normas de
seguridad cuando trabajan en sus aguas. Por ejemplo, el Reino Unido tiene una División de Salud y Seguridad
Marítima que garantiza la seguridad de todos los equipos de perforación
en aguas del Reino Unido. En
términos de las sociedades de clasificación, estas son en gran medida
independientes y no tienen relación con ninguna otra parte y esto es
importante porque su única prioridad es la calidad de los Jack Ups. Además de las autoridades, estas sociedades podrían ser los
propietarios, aseguradores de seguros, fletadores, subcontratistas,
astilleros e instituciones financieras.
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El Leg Punch Thorugh
es uno de los mayores peligros de
un Jack Up se produce cuando un gato de una o más patas penetran
rápidamente en la formación debajo de una posición de mudanza. Esto resultará en daños en las patas, pérdida del equilibrio de una plataforma y daño potencial en la vida de las personas. Ya
sea por mayor carga ambiental o mayor profundidad de agua, esto aumenta la
demanda de Jack Ups, conduce a mayores pesos elevados y crea
consecuencias más pronunciadas de un golpe.
A medida que aumenta la profundidad, también lo hace la capacidad de carga de un suelo típico. La resistencia del suelo también ve una reducción rápida cuando una capa del suelo está subyacente por una capa más débil. La
tierra más débil eventualmente cede a medida que la espiga llega a la
interfaz y el sistema de elevación no puede hacer frente a la velocidad a
la que el soporte de la pata se mueve hacia abajo; la pata no es capaz de mantener el nivel del casco. El casco luego se balancea después de girar y doblar las piernas.
En
relación con los soportes, se produce un cambio de peso y, para
mantener el equilibrio, aumenta la reacción de la base requerida. Este
proceso solo terminará cuando cualquier flotabilidad del casco (desde
el casco ahora en el agua) o la capacidad de carga del suelo permita
alcanzar un equilibrio.
Figura 1 - Rodamiento del suelo, Apvandenberg.com. (2008). El
pinchazo puede ocurrir en Jack Ups de todos los diseños, y el daño
normalmente llega a las unidades de apoyo, llaves y acordes. Cuando
se produce un punzonado, la carga accidental resultante puede provocar
un corte del acorde, los golpes de los tirantes y un corte de punzonado y
daños en las articulaciones. Las
acciones antes, durante y después de la perforación dependerán
completamente de la extensión del daño (y del tamaño de la perforación).
Dado que la penetración es grave, la gestión de alta calidad es esencial. Se
puede minimizar cierto nivel de riesgo con las plataformas modernas, ya
que ofrecen un método efectivo para los sistemas de gestión y un mejor
diseño de la guía. Un ejemplo se muestra en la figura 2, que es del incidente dePunch Through en el Maersk Victory en 1996.
Figura 2 - Maersk Victory - Punch Through Incident - en 1996, Members.home.nl. (2012) Para
una cantidad determinada de "corrida de pata" (flexión de pierna como
un indicador de seriedad), hay varios factores que determinarán las
consecuencias de un puñetazo. Por ejemplo;
Profundidad del agua: el doblez de las piernas tiende a ser más severo en aguas más profundas
Espaciamiento de la pierna: la flexión de la pierna generalmente disminuirá con un mayor espacio entre las piernas
Peso elevado: el aumento de la flexión de la pierna resultará de un mayor peso elevado (la cantidad de precarga)
Espacio
de aire: la flexión de la pierna aumenta con un espacio de aire más
grande porque toma más tiempo para que la flotabilidad se active y ayude
a la recuperación
Para reducir el alcance de un golpe, hay un proceso llamado "Swiss Cheesing". Mientras
exista regresión en la curva de la fuerza del suelo en función de la
profundidad (penetración) (suponiendo que se trata de un tramo grande),
se pueden perforar agujeros a través de las capas críticas del suelo en
un intento por disminuir la resistencia del suelo. Si
se hace correctamente, las patas alcanzarán más allá de la profundidad
crítica de una manera más controlada (y con un nivel de carga reducido).
Este proceso es más efectivo cuando la regresión está cerca de la reacción máxima de pie de Jack Up.