Reducción del peso: cambios en las FPSO
La cantidad de embarcaciones focalizándose en las reservas en alta mar está creciendo rápidamente. Las empresas petroleras han aprobado y presupuestado numerosas unidades flotantes de producción, almacenamiento y descarga nuevas (FPSO, por su sigla en inglés), todas las cuales se pondrán en servicio dentro de cinco a siete años. Poco tiempo después estarán disponibles unas doce plataformas más.
El peso de los equipos ubicados en la cubierta superior incide considerablemente en el costo de desarrollo de una FPSO. Hoy el nivel de actividad de la construcción es alto, por lo que la posibilidad de contar con equipos más livianos supondría un importante ahorro de costes para el sector.
Pero muchas veces usar equipos más livianos implica utilizar tecnologías más modernas que se han aplicado muy poco en las FPSO. Hace ya tiempo que los operadores intentan equilibrar los riesgos competitivos de adaptar las tecnologías livianas a los rigores de la explotación mar adentro y la necesidad de ahorrar costos.
Un área en la cual los operadores han logrado reducir peso sin resignar rendimiento son los sistemas de tratamiento de agua. Para conseguir estos resultados, han comenzado a utilizar diversos sistemas solo de membrana.
El interés por los sistemas compuestos solo de membrana comenzó a aumentar cuando la industria petrolera empezó a intensificar sus esfuerzos por estandarizar el diseño de las FPSO para acelerar la construcción, un gran cambio con respecto al diseño tradicional de las FPSO, que consistía en adaptar viejos buques petroleros y dotarlos de lo necesario según las exigencias del proyecto.
Por otro lado, las empresas petroleras mantienen la cautela desde el derrumbe de los precios del petróleo en 2014, y se han mostrado más dispuestas a adoptar diseños nuevos si prometen menores gastos operativos o de capital.
Un proyecto nuevo explica cómo se adapta la tecnología de membrana para la desoxigenación y la eliminación de sulfato con el fin de disminuir el peso y los costos en las FPSO.
Eliminación de sulfato
En aquellos casos en que las FPSO necesitan unidades de eliminación de sulfato (SRU) para reducir el riesgo de incrustación de sulfato de estroncio o bario, la nanofiltración (NF) es la solución preferida para la explotación petrolera en aguas profundas.
Los sistemas de NF, diseñados con un tamaño de poro de 1 nm, necesitan un tratamiento previo para eliminar los sólidos suspendidos y contaminantes antes de la inyección en la membrana de NF. Hasta hace poco tiempo, la mayoría de las FPSO dependían de filtros de medios o de cartucho.
El sistema de ultrafiltración, en el cual el tamaño nominal del poro de la membrana es de <0.1μm, es una tecnología de eficacia comprobada muy elegida por diseñadores y fabricantes de FPSO para el paso del tratamiento previo porque es más resistente y liviana que los filtros de medios convencionales. Estos factores mejoran de manera apreciable la vida útil del sistema de NF y disminuyen el riesgo general de inactividad.
Torres de desoxigenación
Por lo general, antes de la inyección se desoxigena el agua de mar para reducir las posibilidades de corrosión y generar un ambiente anaeróbico que inhiba la proliferación microbiana. Generalmente, las torres de vacío que se usan para desoxigenar el agua para la inyección son sumamente elevadas y concentran pesos que superan las 250 toneladas en espacios relativamente pequeños. Por el peso, suele ser necesario reforzar aun más la cubierta. Algunas torres de vacío atraviesan varias cubiertas, por lo que es necesario aplicar un tipo de ingeniería estructural especial. Sin embargo, para garantizar que las bombas funcionen adecuadamente, las torres no pueden ubicarse en un nivel demasiado bajo de la estructura. Es por ello que las torres se alzan bastante por encima de la cubierta y necesitan varios niveles de pasarelas de acero.
Todos los factores mencionados se combinan y agregan un peso enorme. Y a la vez, incrementan considerablemente los costos materiales de la construcción y plantean la duda de si las torres de desoxigenación representan un uso eficiente del espacio. El emplazamiento y la altura de una torre de vacío influyen en el centro de gravedad de la embarcación, así como en su desempeño en una tormenta, a la vez que condicionan la ubicación del brazo oscilante de la grúa.
En cuanto a las operaciones en tierra, hace ya décadas que se utilizan membranas para desoxigenar el agua para inyección, y el proceso es común entre los fabricantes de productos de microelectrónica y semiconductores, área en que los caudales pueden ser similares a los de las instalaciones en alta mar.
Al mismo tiempo, los sistemas de desoxigenación de membrana tienen ventajas considerables en cuanto a peso y altura. Los sistemas de membrana pueden ser hasta un 80 por ciento más livianos que las torres de vacío, con capacidades similares.
En combinación, los recursos de SRU basados en membranas y desoxigenación pueden aplicarse de manera modular, como en el caso de la FPSO Johan Castberg de Equinor, que instalará la primera planta de inyección de agua solo de membrana cuando comience a producir petróleo en 2022. Los módulos que combinan una SRU con desoxigenación por membrana ofrecen toda una serie de beneficios. Por un lado, pueden ser diseñados para eliminar los puntos de acceso estrechos e incómodos, lo que beneficia al personal de mantenimiento. Y en términos más generales, ofrecen mayor grado de estabilidad operativa.
Un cambio en las expectativas de los clientes
Los operadores obtienen mayor rentabilidad cuando se asocian con un proveedor que puede ofrecerles todo tipo de servicios, desde experiencia técnica hasta soluciones de monitoreo y provisión de productos químicos. Y encuentran los socios más dispuestos en aquellos que conocen en más profundidad el funcionamiento y el mantenimiento de la planta de membranas de los sistemas de inyección de agua de mar de las FPSO. Estos socios pueden ofrecer un punto de contacto único para el suministro de productos químicos de las FPSO.
Los productores de petróleo y gas, o de otras actividades de la industria pesada, optan cada vez más por los contratos de prestación de servicios. Esto no solo les permite concentrarse en su actividad principal, sino también convertir los costos variables en costos fijos y asegurar mayor previsibilidad dentro de un proyecto.
En el futuro próximo, los volúmenes y las necesidades productivas de las nuevas FPSO tendrán la capacidad de alterar los modelos comerciales. La posibilidad de combinar la provisión de membranas con un contrato de servicios de una planta de inyección de agua es atractiva para algunos operadores que buscan productividad garantizada y costos predecibles en la inyección de agua. Estos contratos pueden incluir el suministro de productos químicos, monitoreo digital y la contratación de personal de mantenimiento.
En cuanto al aspecto del capital, gran parte de los datos disponibles indican que los sistemas basados en membranas lograrán tener un precio competitivo. Y, lo que es más importante, permitirán tener gastos operativos muy favorables.
Los sistemas de membrana se han usado en aplicaciones en tierra y en alta mar durante décadas. Este conjunto de tecnologías tiene antecedentes extraordinarios, pero recién ahora comienza a aprovecharse para las FPSO. La resolución de prioridades contrapuestas en la explotación de petróleo y gas en alta mar está abriendo la puerta a nuevas maneras de realizar actividades comerciales, que benefician tanto al operador como a las compañías de servicios del sector.
