PLATAFORMAS DE PERFORACIÓN
EN ALTA MAR
La energía necesaria en las plataformas de perforación en alta mar generalmente es suministrada por motores diésel. Por lo general, estos motores usan 20–30 m3 de combustible diésel por día, dependiendo de las operaciones realizadas. Se pueden emplear varias medidas para reducir el consumo de energía, la cantidad de diésel quemado y las emisiones al aire. Las medidas para reducir el consumo de energía se pueden dividir en dos categorías:
1. Reducir la cantidad de energía necesaria en la plataforma.
2. Mejora del sistema de gestión de energía
Para reducir la demanda de energía en la plataforma, es importante planificar bien las operaciones de perforación. Un proceso de perforación eficiente proporciona un menor consumo de combustible por metro perforado y, por lo tanto, menos emisiones. Los sistemas automáticos de mezcla de lodo reducen los costosos errores de mezcla, la exposición a materiales peligrosos y las emisiones excesivas. Una planificación cuidadosa por parte de los ingenieros de perforación y el personal de logística puede reducir el tiempo de inactividad y resultar en un proceso de perforación más eficiente. La integración de un cabezal de cemento de elevación y rotación con control remoto con las operaciones de funcionamiento de la carcasa de accionamiento superior reduce el tiempo de montaje del equipo, lo que lleva a un menor tiempo de transición entre las operaciones de funcionamiento de la carcasa y de cementación. Finalmente, un programa de mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM, acrónimo en inglés de reliability-centered maintenance ) también puede reducir el tiempo de inactividad de la plataforma, mejorar la seguridad y proporcionar un mejor retorno de la inversión.
El diseño de la plataforma de perforación también es importante. Las áreas de trabajo y las viviendas bien diseñadas reducen la necesidad de calefacción y refrigeración, y son especialmente importantes en entornos hostiles y fríos, donde la necesidad de calefacción suele ser grande. La forma del casco y el diseño superior de la plataforma de perforación crean resistencia al viento. Si se puede reducir esta resistencia al viento, se puede reducir el consumo de energía.
Un factor importante que influye en el consumo de energía en una plataforma de perforación en alta mar es el medio por el cual se coloca la plataforma de perforación. Los buques amarrados tienen un consumo de energía mucho más bajo en comparación con los buques posicionados dinámicamente (DP, acrónimo en inglés de dynamically positioned), porque los motores en los buques DP están utilizando energía para posicionar el equipo.
La elección del sistema de compensación de elevación también tiene un impacto en el consumo de energía. El uso de trabajos de extracción activa (AHD, acrónimo en inglés de active heave draw works), una solución totalmente eléctrica, tiene diferentes necesidades de energía en comparación con la solución de la plataforma del cilindro o el compensador tradicional montado en la corona (CMC, acrónimo en inglés de crown mounted compensator) porque estos sistemas de compensación dependen de diferentes combinaciones de equipos hidráulicos y eléctricos. Las principales ventajas de los equipos hidráulicos son la relación potencia/tamaño de los actuadores y su capacidad de almacenamiento de energía. El equipo hidráulico es más pequeño y liviano que su equivalente eléctrico, mientras que los acumuladores de gas utilizados en los sistemas hidráulicos almacenan fluctuaciones temporales de energía de una manera rentable y continuarán funcionando en caso de una falla eléctrica. Las desventajas de los equipos hidráulicos son la necesidad de una unidad de potencia hidráulica (HPU, acrónimo en inglés de hydraulic power unit) grande y pesada requerida para alimentar el equipo, y la dependencia de la temperatura del sistema. La colocación de la HPU en la plataforma puede ser problemática, especialmente para los flotadores. Las propiedades del fluido hidráulico varían con la temperatura y pueden tener un impacto en el rendimiento general del sistema. Por otro lado, la eficiencia general de los sistemas eléctricos es del 85 al 90% en comparación con aproximadamente el 70% para un sistema hidráulico. Esta mayor eficiencia hace que la energía eléctrica sea la opción preferida para equipos de alta potencia. Los sistemas eléctricos también permiten un control preciso tanto del par como de la velocidad y eliminan el peligro ambiental de las fugas de fluido hidráulico. La principal limitación para el sistema eléctrico es el almacenamiento de energía, que generalmente es en forma de baterías grandes y pesadas.
El sistema CMC utiliza una torre de perforación estándar y el dibujo estándar funciona con un sistema compensado hidráulicamente instalado en la parte superior de la torre de perforación. Este sistema inflige la menor cantidad de carga en la estructura de la torre de perforación, pero tiene una capacidad limitada de compensación de elevación. Su distribución de peso superior pesado puede afectar la estabilidad de la embarcación y reducir la capacidad de carga de la plataforma. El CMC tendrá un consumo de energía mucho menor mientras opere en áreas difíciles en comparación con otros sistemas de compensación de elevación. A continuación, se muestra un diagrama de un sistema CMC.
Figura 1: El compensador montado en la corona Shaffer
La solución de la plataforma del cilindro reemplaza la torre de perforación con un mástil, y el dibujo funciona con cilindros hidráulicos. Esta configuración reduce el centro de gravedad de la plataforma y reduce el peso de la torre. La capacidad de compensación de elevación está limitada por el diseño del cilindro de compensación. Aunque el sistema requiere una HPU pesada para operar, la colocación típica de la HPU debajo del piso de la plataforma mejora la estabilidad de la plataforma al reducir el centro de gravedad. El uso de múltiples cilindros y cables proporciona redundancia en caso de falla. La sustitución de los trabajos de extracción con cilindros elimina gran parte del ruido en el piso de perforación.
El sistema AHD también utiliza una torre de perforación estándar, pero con un control completamente electrónico del sorteo funciona para la compensación de elevación. Los motores eléctricos proporcionan un control preciso de los trabajos de extracción con una precisión de compensación típica de menos del 2%. La potencia regenerativa creada por el frenado puede retroalimentarse a la plataforma para que otros equipos la consuman. Al igual que la solución de plataforma cilíndrica, el diseño AHD tiene un centro de gravedad más bajo que los sistemas CMC, pero tiene un peso menor que la plataforma cilíndrica y los sistemas CMC. La compensación de “heave” no está limitada como en los otros sistemas. La principal desventaja de los sistemas AHD es el uso de trabajos de extracción alimentados por electricidad, que pueden ser ruidosos en un entorno de trabajo confinado.
Se puede lograr una mayor flexibilidad en la producción de energía en la plataforma utilizando sistemas de administración de energía y aplicando una filosofía de carga de energía. La intención aquí sería ejecutar los generadores con la carga correcta en lugar de ejecutar todos los generadores en inactivo. Para habilitar esto, se puede usar una mezcla de diferentes potencias (tamaños) de generadores. Alternativamente, operar la mayoría de los generadores con carga óptima y uno o dos generadores con carga variable puede ser una solución. Los sistemas simples de distribución de energía eléctrica pueden reducir la frecuencia de apagones al reducir el número de sistemas de asignación y conexiones cruzadas. Donde los componentes del sistema son menos y más eficientes, los costos de producción y mantenimiento se reducirán, y la sala de equipos tendrá una huella más pequeña en la plataforma.
Los sistemas de recuperación de calor utilizados para recuperar el calor de los gases de escape se pueden utilizar en lugar de la producción de calor de calderas de vapor, calderas de aceite térmico o calentadores eléctricos. Esto también servirá para reducir el consumo de energía.