Semantic prosody and intuition

En la explotación de campos en aguas profundas es requerido el uso de instalaciones submarinas para la extracción del hidrocarburo. Como parte de estas instalaciones se tiene el sistema submarino de producción, el cual comúnmente esta conformado por colectores (manifolds), cabezales de pozos, árboles de válvulas, y equipos asociados a estos, necesarios para la extracción del fluido de producción (generalmente hidrocarburo y/o gas).

Entre estos equipos asociados, se tiene el sistema de control de producción submarina, cuya función es operar las válvulas y los estranguladores contenidos en el sistema submarino de producción, además, de realizar la supervisión, a través de sensores submarinos, de las condiciones de operación con el fin de asegurar la extracción del fluido de producción sin poner en riesgo la integridad de las instalaciones submarinas de producción.

Hoy en día, no sólo se busca garantizar la adecuada operación de los sistemas de control de producción a profundidades mayores (> 300 metros), sino también, se trabaja en procedimientos que

provean una supervisión y un control automático con el objetivo de optimizar la extracción del fluido de producción, así como, de disminuir o eliminar la intervención del operador en tareas donde se ponga en riesgo la integridad del personal y/o de las instalaciones costa afuera de producción.

Tecnología de Sistemas de Control de Producción Submarina.

El desarrollo tecnológico de las distintas alternativas para el control y la supervisión de las instalaciones submarinas de producción se ha debido principalmente a la necesidad de la extracción del fluido de producción en condiciones ambientales cada vez más extremas, ubicaciones menos accesibles y profundidades mayores.

Se puede considerar cada nueva alternativa de sistema de control como una versión mejorada de su predecesor, esto es, con un principio similar de funcionamiento, adicionando nuevas características que permitan su adecuada operación en condiciones más adversas. Una breve descripción de las alternativas de sistema de control de producción submarina con mayor transcendencia en la explotación en campos en aguas profundas se enumera a continuación:

1. Sistema de Control Hidráulico Directo: La operación del suministro hidráulico en la superficie es usada directamente con una línea dedicada para cada función en el árbol submarino.

2. Sistema de Control Hidráulico Piloto: Su operación requiere un suministro hidráulico para operar las válvulas del árbol y una línea adicional de fluido de control por cada válvula piloto. El fluido de control opera la válvula piloto intermediaria la cual bloquea o permite el suministro hidráulico que opera la válvula en el árbol submarino.

3. Sistema de Control Hidráulico Secuencial: Con un funcionamiento similar a su antecesor, este sistema tiene la distintiva que usa válvulas piloto que bloquean o permiten el paso del suministro hidráulico a la variación de la presión en el suministro de fluido de control a la válvula en el árbol submarino, esto permite usar (en teoría) una sola línea piloto para activar secuencialmente el conjunto de válvulas en el árbol submarino.

4. Sistema de Control Electrohidráulico Piloto. Este sistema usa válvulas solenoide las cuales sustituyen a las válvulas piloto, estas son operadas con una línea de suministro individual. Con pulsos eléctricos, el actuador de la válvula abre o cierra la compuerta de la válvula solenoide permitiendo o bloqueando el flujo hidráulico que opera la válvula en el árbol submarino.

5. Sistema de Control Electrohidráulico Multiplexado: En este sistema de control a diferencia de su antecesor, una sola línea de comunicación en el umbilical es utilizada para enviar y recibir información entre el equipo submarino y el equipo en superficie. Como su nombre lo dice, la comunicación se realiza de forma multiplexada, lo cual también admite el uso de sensores.

6. Sistema de Control Todo Eléctrico: En este sistema se elimina la necesidad de fluido de control hidráulico sustituyéndola por suministro eléctrico, con el cual se controlan válvulas solenoides instaladas directamente en el árbol submarino.

La figura 1 muestra un ejemplo de tipología básica de un árbol submarino de producción operado por un sistema de control electrohidráulico.

Figura 1. Tipología básica de un Árbol

Submarino controlado por un Sistema de Control Electrohidráulico Multiplexado.

Fuente: Production Control Systems: An Introduction, Jacek S. Stecki, Department

of Mechanical Engineering, Monash University, Exploration & Production: The Oil & Gas Review - 2003 .

Industria de Sistemas de Control de Producción Submarina.

Las instalaciones de producción submarina han probado su confiabilidad en servicio y como su costo, en términos relativos, ha caído, la industria del petróleo las ha aceptado como una opción técnicamente viable y competitiva para la explotación de campos en aguas profundas. La figura 2 provee información donde relaciona los distintos fabricantes y la cantidad de sistemas de control de producción submarina instalados.

0 5 10 15 20 25 30

ABB (Vetco Gray) Cameron FMC Kongsberg Kvaerner O. P. (blank) other ??

W - S. America W - N. America E - N. Sea E - Asia/Pacific E - Africa/Medit. Count of Tree_ID Controller_Mfg Hemisphere

Figura 2: La gráfica muestra el número de de

sistemas de control de producción submarina instalados por cada fabricante.

Fuente: Quest Offshore Resources, Inc.,

Database Reports.

http://www.questoffshore.com/Home/ImageGall ery/QSDBOverview/

Propuesta para el Área Técnica.

A continuación se hacen los cuestionamientos sobre las necesidades de conocimiento respecto al comportamiento de equipos submarinos y el diseño de los mismos, tales como:

¿Cuál alternativa de sistema de control de producción submarina es la más adecuada para la explotación en aguas profundas mexicanas?

¿Cuál alternativa de sistema de control de producción submarina provee las condiciones de monitoreo más apropiadas para la explotación de aguas profundas nacionales?

¿Cuál o cuáles fabricantes son los más aptos para el desarrollo del sistema de control de producción submarina más representativo de las aguas profundas mexicanas?

¿Qué conocimiento requiere el personal de PEMEX para realizar la evaluación y selección del sistema de control de producción submarina o de componentes entre las alternativas viables?

Indudablemente para poder responder estas preguntas, se requiere de un grado de conocimiento tanto del sistema de control de producción submarina como de las necesidades del sistema submarino de producción que se va a supervisar y controlar. En un comienzo se puede proporcionar una solución rápida en cuanto al costo y disponibilidad del equipo, pero esto no garantiza el éxito del proyecto debido a factores técnicos y operacionales que requieren ser considerados.

Por otra parte, como se menciona anteriormente, existen distintas alternativas de sistema de control para producción submarina y diferentes compañías fabricantes, lo cual también genera interrogantes si existe compatibilidad entre estos equipos y si éstos permiten la conexión de componentes con el fin de optimizar costos o fungir como una opción de respaldo en caso de falla o sustitución.

En parte, por lo anterior se está conformando, a mediano plazo, a un grupo de expertos en el área de control y automatización que estén familiarizados con los componentes de cada alternativa de sistema de control de producción submarina con el fin de desarrollar estrategias integrales de supervisión y control automático, ya sea en la selección de componentes, como en el desarrollo de software, que permitan proporcionar a PEMEX una mayor capacidad de interacción con los proveedores de esta tecnología durante la evaluación, selección, adquisición, operación y mantenimiento del equipo.

En términos generales, el IMP se prepara para ayudar a PEMEX en la optimización del proceso de aplicación de tecnología en condiciones propias desde el punto de vista de las condiciones de sitio como de producción de las aguas profundas mexicanas y lograr así una mejor elección de los proveedores de tecnología por medio de la evaluación y la selección de las distintas opciones de sistemas de control de producción submarina y sus componentes utilizando lineamientos en base a características técnicas de operación y experiencias previas en equipos ya instalados con expertos en el área.