Tensionado de riser

Un riser de perforación es una tubería de acero de gran diámetro que se extiende desde la embarcación hasta el fondo marino, y a veces supera los 3,000 metros de longitud. El riser debe mantenerse en tensión positiva en todo momento para evitar el pandeo, que podría provocar la pérdida de control del pozo, uno de los peligros más graves de la perforación offshore.

La tensión requerida depende del peso del riser, la flotabilidad, la carga de corriente y la profundidad del agua. Las tensiones superiores típicas oscilan entre 100 y más de 1,000 toneladas. Esta tensión debe mantenerse dentro de límites estrictos a pesar del continuo movimiento de heave, que puede hacer que esta se desplace varios metros hacia arriba y abajo cada pocos segundos.

Si la tensión baja demasiado, el riser se pandea. Si aumenta demasiado, el riser, los conectores o el cabezal del pozo pueden sufrir sobreesfuerzo. El sistema de tensionado debe mantener la tensión del riser dentro de esta estrecha banda operativa en toda la gama de estados de la mar.

Los tensionadores de riser son normalmente sistemas hidroneumáticos compuestos por varios cilindros hidráulicos conectados a grandes acumuladores cargados con nitrógeno. Los cilindros aplican una fuerza ascendente al riser mediante un sistema de cable y poleas o cilindros de acción directa.

Cuando la embarcación asciende con el heave, los cilindros se extienden y el gas se expande ligeramente, manteniendo una fuerza ascendente casi constante. Cuando la embarcación desciende, los cilindros se retraen y el gas se comprime. El gran volumen de gas asegura que el cambio de presión, y por tanto el de tensión, a lo largo de toda la carrera sea pequeño.

Los sistemas modernos de tensionado de riser incorporan redundancia: varios cilindros trabajan en paralelo para que el fallo de una sola unidad no comprometa la integridad del riser. El sistema también debe soportar la deriva lenta de la embarcación (surge/sway) sin agotar la carrera.

El tensionado de riser presenta varios desafíos de ingeniería específicos:

• Alta tensión, carrera larga — La combinación de alta tensión (cientos de toneladas) y carrera larga (hasta 15 metros en embarcaciones de aguas profundas) exige volúmenes de gas muy grandes y componentes hidráulicos robustos.
• Funcionamiento continuo — A diferencia de un compensador de heave utilizado para un único izado, los tensionadores de riser funcionan continuamente durante semanas o meses en una campaña de perforación. La fiabilidad y la facilidad de mantenimiento son esenciales.
• Requisitos variables — A medida que cambia la profundidad del agua entre pozos, o se añaden o retiran juntas de riser, cambian la tensión y la carrera requeridas. El sistema debe poder reconfigurarse.
• Resonancia — El sistema acoplado de riser y tensionador tiene frecuencias naturales que deben mantenerse alejadas de los periodos del oleaje.

Para el tensionado de contingencia — cuando un sistema primario necesita mantenimiento o falla a mitad de campaña — un tensionador de riser de respaldo compacto mantiene la integridad del riser mientras se restablece el primario. SIRIUS, nuestro tensionador de riser de respaldo actualmente en desarrollo, está diseñado precisamente para esta función de despliegue rápido.

Para aplicaciones que requieren rendimiento adaptativo, el sistema ANTARES puede aplicar su ajuste automático del resorte de gas al tensionado, manteniendo una precisión óptima de tensión a medida que cambian las condiciones y los requisitos. La función de bloqueo del vástago del pistón de ANTARES también proporciona una retención segura cuando no se requiere tensionado.

La selección de la solución de tensionado de riser adecuada depende de la embarcación, la profundidad del agua, la configuración del riser y los requisitos operativos. Norwegian Dynamics proporciona apoyo de ingeniería para especificar el tensionador y puede asesorar sobre la solución más adecuada; consulte nuestra guía de selección de compensadores para obtener una visión general.