Reseña histórica de la tecnología de la explotación de campos de aguas profundas

1.0 Reseña Histórica de la Tecnología de la Explotación de Campos de Aguas Profundas

A lo largo de las últimas tres décadas, las compañías petroleras han extendido las instalaciones terrestres de producción de hidrocarburos hacia los campos marinos mediante plataformas. En un principio; en los años 60’s, esto se realizó en tirantes de agua de baja profundidad, menores a 100 metros, con plataformas fijas conocidas como jackets, cimentada en el suelo marino, posteriormente en los años 70’s se instalaron en el golfo de México, y a partir de entonces las operaciones de exploración fueron descubriendo yacimientos en profundidades cada vez mayores, por lo que paralelamente a esto, la tecnología para la explotación de campos en aguas profundas, han ido evolucionando con la finalidad de satisfacer las necesidades energéticas en todo el mundo.

En 1972 se utilizó la primera embarcación de almacenamiento en el campo Ardjuna en Indonesia la cual fue el antecedente para lo que serían los futuros FPSO. En 1975, en el mar del norte apareció la primera plataforma semisumergible a partir de una plataforma de perforación en el campo Argyll, que en su momento se le considero como un campo lejano y complejo por las condiciones ambientales.

El primer sistema flotante de producción, almacenamiento y descarga, “Floating Production, Storage and Offloading system ” FPSO, apareció formalmente en 1977 en el campo de Castellón España en un tirante de 115 metros. La novedad de este sistema fue su capacidad para recibir la producción directamente de los pozos para procesarla y almacenarla, de tal manera que se redujeron los costos en la instalación de numerosas plataformas en diversos campos lejanos o pequeños cuya reserva no justificaba el uso de una plataforma. Para 1979, se instaló el primer árbol de válvulas de producción submarino en Brasil, en un tirante de 189 metros y a partir de este se desarrollaron los árboles para mayores profundidades.

En la década de los 80’s también se presentaron grandes avances, por ejemplo, en 1980 se instaló la plataforma de torre complementaria, “complementary tower” CT, que fue una variante de las plataformas jacket, con la ventaja de que se puede instalar en tirantes de mayor profundidad y con profundidad para 60 risers de producción. En 1984 se instaló el primer árbol de producción submarino con líneas guía y sin asistencia de buzos en un tirante de 307 metros en el campo Marlim de Brasil.

En esta década surgió una nueva generación de plataforma flotante a la que se denominó plataforma de Piernas Tensionadas, “Tension leg mooring” TLP, Hutton en 1984 en el Mar del Norte en un tirante de 150 metros. Para 1986 se inició el desarrollo de los sistemas de producción submarinos sin asistencia de buzos, “Diverless Subsea Production System” DSPS, debido a que los yacimientos de reciente descubrimiento se encontraban en tirantes cada vez más profundos y con mayores complicaciones por condiciones meteorológicas.

El desempeño óptimo de las TLP’s en el Mar del Norte, impulso que se aplicaran por primera vez en el Golfo de México en 1989 en el campo de Jolliet en un tirante de 540 metros, que era mucho mayor para la capacidad de operación de las plataformas fijas que se venían utilizando.

En los años 90’s las profundidades a las que se seguían descubriendo nuevos yacimientos, la lejanía de la costa y las condiciones meteorológicas, propiciaron que la industria petrolera marina o industria “Offshore”, se viera a la necesidad de desarrollar nuevos sistemas submarinos y sistemas flotantes de producción, con la finalidad de reducir los costos y los riesgos tanto ambientales como humanos. En cuanto a sistemas submarinos de posicionamiento dinámico en el campo Marlim de Brasil en un tirante de 721 metros y en 1994 se rompió la barrera psicológica de los 1,000 metros en el mismo campo a una profundidad de 1,027 metros.

En el Golfo de México, al igual que en Brasil, los tirantes se han ido incrementando, aunque en menor magnitud, ya que actualmente se tienen profundidades cercanas a los 2,500 metros, por lo que en 1996 surgió la primer plataforma flotante de calado profundo, “Deep Draft caisson Vessel” DDCV mejor conocida como Boya Spar, se instaló en el campo Neptuno en un tirante de 590 metros y en ese momento se pensó que podría aplicarse en profundidades cercanas a los 3,000 metros.

Finalmente, la innovación tecnológica del tercer milenio está a cargo de la plataforma Extendida de Piernas Tensionadas, “Extended Tension Leg Moornig” ETLP que apareció en el 2002 en el Oeste de África y en el Golfo de México, con las que se pretende desarrollar campos ultraprofundos cercanos a los 2,500 metros. También se están desarrollando múltiples sistemas de procesamiento submarinos y modificaciones tanto a las plataformas semisumergibles, como a los sistemas flotantes de producción, con el objetivo de abastecer energéticos a menores costos y mayor seguridad para el personal y el ambiente.

CAPITULO II

PLATAFORMAS FIJAS Y FLOTANTES DE PRODUCCION

2.1 Tipos de Plataformas de Producción

2.1.1 Descripción de las Plataformas Fijas de Producción

Micro-jacket

Mono-jacket

Jacket Mini-jacket

De Acero Estructura de Acero piloteado

Fijas Estructura de Acero Tensionado

Torre Complementaria Piloteada

Jacket de

Plataformas de Concreto Gravity Base Structure (GBS)

Produccion

MTLP

Tension Leg Platform

ETLP

Flotantes Semisumergibles DEPTS

EPTS

Spar

Figura 2.1 Clasificación de los tipos de plataformas de producción; Costa Afuera.

a).- Plataformas de Acero

Micro Jacket

Es una pequeña estructura de acero, denominada Micro jacket debido a que opera en un rango de 15 a 50 metros de tirante de agua, la cual admite cargas de 50 a 300 toneladas, figura 2.2 estas plataformas son fáciles de reubicar por su tamaño reducido y bajo peso. Su capacidad de operación es para tres pozos sin tripulación, por lo que se utilizan en climas de baja intensidad.

Mono jacket

Es una plataforma de acero que se instala en un rango de tirantes de 15 a 50 metros, la diferencia principal es que cuenta con un helipuerto y puede utilizarse para alojar arboles de producción, generalmente opera sin tripulación por lo que solo admite un máximo de 7 pozo y un peso de 50 a 500 toneladas

Mini jacket

Es un jacket de menores dimensiones que opera en un rango de 15 a 50 metros de tirante de agua, su capacidad de carga oscila entre las 30 y 1,500 toneladas para manejar hasta 12 pozos, generalmente se aplica en zonas de bajo oleaje y tienen la ventaja de que e puedan reubicar, ya que su tamaño permite transportarla fácilmente.

Estructura de Acero Piloteado. “teel pilet jacket” SPJ.

Es una tecnología madura muy conocida, y la mejor de mayor uso en los campos de desarrollo costa afuera que se encuentra en tirantes de agua de poca profundidad, comúnmente se les llama plataformas fijas “Fixed Platform” FP, está anclada por un conjunto de pilotes de acero en el suelo marino, que ayuda a fijar y estabilizar la estructura que se encuentra en la parte superior de las plantillas de pilotes y que se extiende hasta la superficie de agua para dar soporte a la estructura en la que se alojan módulos de procesamiento.

Torre Complementaria Piloteada, “Complementary Piled Tower” CPT.

Este tipo de plataforma se sujeta al fondo marino, por un conjunto de pilotes de mayor longitud, comparado con una plataforma convencional tipo “Jacket”, y opera en tirantes de 305 a 535 m.

Está formado por una estructura o torre de acero de sección transversal uniforme a lo largo de todo el tirante, entre el punto de unión entre el jacket inferior y la torre complementaria superior, cuenta con mecanismo de inflexión para desplazar la torre lateralmente en la parte superior cuando se intensifica el oleaje por condiciones meteorológicas extremas, en la parte superior cuenta con una subestructura de alojamiento de instalaciones producción y control de la plataforma.

b).- Plataformas de Concreto

Plataforma Fija de concreto, “Gravity Base Structure” GBS.

Esta plataforma se ancla al piso oceánico mediante pilotes o cajas de concreto de hasta 36 metros de longitud, sobre los que se coloca la subestructura formada por columnas de concreto que se extiende a lo largo del tirante hasta emerger en la superficie del agua para colocar la estructura de alojamiento de módulos de procesamiento y de personal.

2.1.2 Descripción de las Plataformas Flotantes de Producción

Se clasifican en tres tipos de acuerdo a la configuración de la subestructura y su sistema de anclaje.

a).- Plataforma de Piernas

b).- Plataforma Semisumergible

c).- Plataforma Boya Spar

a).- Plataforma de Piernas Tensionadas, “Tension Leg Platform” TLP.

Su configuración básica consiste en una estructura en la parte superior para alojar las instalaciones de producción, la cual esta soportada por una subestructura flotante de acero o concreto formada por cuatro columnas que se unen en su extremo inferior a las cámaras flotantes bajo el plano superficial del agua. El punto de unión de cada columna con la cámara flotante permanece sujetado en el fondo marino mediante un conjunto de tendones verticales ya sea de tubo o cable de acero que se conectan a una plantilla de pilotes anclados el suelo oceánico.

Existen otras dos variantes

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