Tensionamiento de Columna Flutuante

Una columna flutuante es un tubo de acero de gran diámetro que se extiende desde la embarcación hasta el lecho marino, a veces con una longitud superior a 3.000 metros. La columna flutuante debe mantenerse bajo tensión positiva en todo momento para evitar el pandeo, que podría llevar a la pérdida de control del pozo — uno de los peligros más graves en la perforación submarina.

La tensión requerida depende del peso de la columna, la flotabilidad, la carga de corriente y la profundidad del agua. Las tensiones en la parte superior típicas oscilan entre 100 y más de 1.000 toneladas. Esta tensión debe mantenerse dentro de límites estrictos a pesar del movimiento de oscilación continuo de la embarcación, que puede mover la embarcación varios metros hacia arriba y hacia abajo cada pocos segundos.

Si la tensión cae demasiado baja, la columna se pandea. Si sube demasiado, la columna, los conectores o la cabeza del pozo pueden sobrecargarse. El sistema de tensionamiento debe mantener la tensión de la columna dentro de esta banda operativa estrecha en todo el rango de condiciones del mar.

Los tensionadores de columna flutuante son típicamente sistemas hidro-neumáticos que constan de múltiples cilindros hidráulicos conectados a grandes acumuladores cargados con nitrógeno. Los cilindros aplican una fuerza hacia arriba en la columna flutuante a través de una disposición de cable y polea o a través de cilindros de acción directa.

Cuando la embarcación se mueve hacia arriba, los cilindros se extienden y el gas se expande ligeramente, manteniendo una fuerza hacia arriba 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 lo tanto el cambio de tensión — en el rango completo sea pequeño.

Los sistemas modernos de tensionamiento de columna incorporan redundancia: múltiples cilindros funcionan en paralelo para que la falla de cualquier unidad única no comprometa la integridad de la columna. El sistema también debe manejar la deriva lenta de la embarcación (surge/sway) sin agotar el rango.

El tensionamiento de columna flota presenta varios desafíos de ingeniería únicos:

• Tensión alta, carrera larga — La combinación de tensión alta (cientos de toneladas) y carrera larga (hasta 15 metros en buques de aguas profundas) requiere volúmenes de gas muy grandes y componentes hidráulicos robustos.
• Operación continua — A diferencia de un compensador de oscilación utilizado para un único levantamiento, los tensionadores de columna operan continuamente durante semanas o meses durante una campaña de perforación. La confiabilidad y mantenibilidad son primordiales.
• Requisitos variables — A medida que la profundidad del agua cambia entre pozos, o conforme se agregan o se quitan secciones de columna, la tensión requerida y la carrera cambian. El sistema debe ser reconfigurable.
• Resonancia — El sistema acoplado columna-tensionador tiene frecuencias naturales que deben mantenerse bien alejadas de los períodos de onda dominantes.

Norwegian Dynamics es un sistema de tensionamiento de columna de respaldo económico diseñado para proporcionar capacidad de tensionamiento de emergencia cuando los sistemas primarios requieren mantenimiento o en caso de falla del tensionador primario. SIRIUS ofrece una solución compacta y rápidamente desplegable que mantiene la integridad de la columna durante operaciones de contingencia.

Para aplicaciones que requieren desempeño adaptativo, el ajuste automático de muelle de gas del sistema ANTARES puede aplicarse al tensionamiento, manteniendo la precisión de tensión óptima a medida que cambian las condiciones y requisitos. La función de bloqueo de varilla de pistón de ANTARES también proporciona una función de sujeción segura cuando el tensionamiento no es necesario.

La selección de la solución de tensionamiento de columna correcta depende del buque, la profundidad del agua, la configuración de la columna y los requisitos operativos. Norwegian Dynamics proporciona soporte de ingeniería para la especificación del tensionador y puede asesorar sobre la solución más apropiada — vea nuestra guía de selección de compensador de oscilación para una descripción general.