Equipos Offshore I: Plataformas Fijas y Jack-ups

La perforación offshore ha permitido a la industria petrolera acceder a yacimientos bajo el lecho marino, abriendo nuevas fronteras en regiones como el Golfo de México, el Mar del Norte y la Cuenca de Santos. Este capítulo se centra en dos tipos clave de equipos offshore: las plataformas fijas y los jack-ups, diseñados para operar en aguas poco profundas a moderadas. Exploraremos sus componentes, aplicaciones, y limitaciones en términos de profundidad y estabilidad, conectando los conceptos de geología, tipos de pozos y equipos onshore con los sistemas más avanzados de perforación en aguas profundas y la organización del taladro.

Plataformas Fijas

Las plataformas fijas son estructuras ancladas directamente al lecho marino, diseñadas para perforar y producir hidrocarburos en aguas poco profundas, generalmente hasta 150 metros de profundidad. Construidas con acero o concreto, estas plataformas se instalan permanentemente en la locación y son comunes en regiones costeras con yacimientos convencionales.

Componentes Clave

1. Estructura de Soporte (Jacket)
   La jacket es un marco de acero anclado al lecho marino mediante pilotes, que soporta la cubierta superior (deck) donde se ubican los equipos de perforación. Su diseño resiste olas, corrientes y cargas del taladro, como en las plataformas del Golfo de México.

2. Cubierta (Deck)
   La cubierta alberga el taladro, que incluye componentes similares a los de un taladro convencional onshore, como el mástil, el malacate (drawworks), y el top drive. También contiene instalaciones para el personal, como alojamientos y oficinas.

3. Sistema de Perforación
   Similar al de los taladros onshore, incluye un top drive o mesa rotaria, bombas de lodo y preventores de reventones (BOP) submarinos, adaptados para operar bajo el agua. Los BOP se instalan en el lecho marino para controlar la presión del pozo.

4. Sistema de Anclaje
   Los pilotes, hincados profundamente en el lecho marino, aseguran la estabilidad de la plataforma frente a tormentas y corrientes marinas.

Aplicaciones

• Pozos exploratorios y de desarrollo: Las plataformas fijas se usan para perforar múltiples pozos desde una sola ubicación, como en el campo Cantarell en México, donde acceden a yacimientos de carbonatos.
• Producción a largo plazo: Una vez perforados, los pozos se conectan a sistemas de producción en la plataforma, que procesan y transportan hidrocarburos.
• Regiones costeras: Ideales para aguas poco profundas en cuencas como el Golfo de México o el Mar Caspio.

Limitaciones

• Profundidad: Limitadas a aguas de hasta 150 metros, ya que estructuras más altas son costosas y menos estables.
• Estabilidad: Vulnerable a huracanes o tormentas extremas, que pueden dañar la jacket o la cubierta.
• Movilidad: No pueden reubicarse, lo que las hace inadecuadas para exploración en múltiples locaciones.

Jack-ups

Los jack-ups son plataformas móviles con patas extensibles que se anclan al lecho marino, diseñadas para operar en aguas de hasta 150-180 metros de profundidad. Estas unidades se remolcan a la locación, donde las patas se bajan hasta tocar el fondo, elevando el casco sobre la superficie del agua para proporcionar estabilidad.

Componentes Clave

1. Patas y Sistema de Elevación
   Las patas, generalmente tres o cuatro, están hechas de acero y se extienden hasta el lecho marino. Un sistema hidráulico o eléctrico las eleva o baja, ajustando la altura del casco. Por ejemplo, en el Mar del Norte, las patas de un jack-up se anclan en suelos arenosos o arcillosos.

2. Casco (Hull)
   El casco alberga el taladro, los alojamientos del personal y los sistemas de soporte. Flota durante el transporte y se eleva sobre el agua durante la perforación, lo que mejora la estabilidad frente a olas.

3. Sistema de Perforación
   Similar al de las plataformas fijas, incluye un mástil, malacate, top drive y BOP submarinos. El diseño compacto optimiza el espacio en el casco.

4. Sistemas de Energía y Soporte
   Generadores diésel o eléctricos alimentan el taladro y los sistemas de elevación, mientras que los alojamientos soportan turnos de 12 horas para el personal.

Aplicaciones

• Exploración móvil: Los jack-ups son ideales para pozos exploratorios (wildcat wells) en múltiples locaciones, como en el Golfo de México.
• Perforación en aguas moderadas: Usados en cuencas con profundidades de 50-180 metros, como el Mar de Java.
• Pozos direccionales: Su capacidad para perforar trayectorias complejas los hace versátiles en yacimientos extensos.

Limitaciones

• Profundidad: No pueden operar en aguas profundas (>180 metros), donde se requieren semisumergibles o drillships.
• Estabilidad: Sensibles a suelos marinos blandos o irregulares, que pueden causar inestabilidad o hundimiento de las patas.
• Tiempo de instalación: El proceso de anclar y elevar el casco puede tomar días, aumentando el tiempo no productivo.

La siguiente tabla compara las plataformas fijas y los jack-ups:

Resumen

Las plataformas fijas y los jack-ups son fundamentales para la perforación offshore en aguas poco profundas a moderadas, cada una con ventajas y limitaciones específicas. Las plataformas fijas ofrecen estabilidad para producción a largo plazo, mientras que los jack-ups destacan por su movilidad en exploración. Sus limitaciones de profundidad y estabilidad las distinguen de los equipos para aguas profundas, conectando los fundamentos de geología, tipos de pozos y equipos onshore con las operaciones marinas y la organización del taladro.

Ejercicio Práctico

1. Pregunta de reflexión: ¿Por qué crees que la movilidad de los jack-ups los hace ideales para la exploración, y cómo afecta esto los costos de un proyecto offshore?
2. Tarea de investigación: Investiga un campo offshore (por ejemplo, Golfo de México) y escribe un párrafo describiendo si se utilizan plataformas fijas o jack-ups y por qué.
3. Pregunta técnica: Explica cómo las patas de un jack-up contribuyen a su estabilidad, y qué problemas podrían surgir en suelos marinos blandos.

Bibliografía

• Libros utilizados:

  • Hyne, N.J. (2012). Nontechnical Guide to Petroleum Geology, Exploration, Drilling & Production. PennWell Books.
    Explica los equipos offshore de manera accesible, incluyendo plataformas fijas y jack-ups.
  • Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert, M.E., & Young, F.S. (1986). Applied Drilling Engineering. SPE Textbook Series.
    Detalla los componentes y limitaciones de los equipos offshore.

• Libros recomendados:

  • Mitchell, R.F., & Miska, S.Z. (2011). Fundamentals of Drilling Engineering. SPE Textbook Series.
    Un recurso técnico sobre equipos offshore. Disponible en: https://store.spe.org/Fundamentals-of-Drilling-Engineering-P113.aspx.
  • Azar, J.J., & Samuel, G.R. (2007). Drilling Engineering. PennWell Books.
    Ideal para profundizar en plataformas fijas y jack-ups. Disponible en: https://www.pennwellbooks.com/drilling-engineering/.

• Enlaces directos:

  • SPE (Society of Petroleum Engineers): Recursos sobre perforación offshore. https://www.spe.org/en/.
  • IADC (International Association of Drilling Contractors): Información sobre equipos offshore. https://www.iadc.org/.
  • PetroSkills: Cursos sobre operaciones offshore. https://www.petroskills.com/en/training/courses/offshore-drilling---od.