Equipos Offshore II: Semisumergibles y Drillships

La perforación en aguas profundas ha transformado la industria petrolera, permitiendo acceder a yacimientos en profundidades superiores a los 500 metros, donde las plataformas fijas y los jack-ups no son viables. Este capítulo se centra en los equipos diseñados para estas condiciones extremas: los semisumergibles y los drillships. Exploraremos sus componentes, aplicaciones, y el rol crítico del posicionamiento dinámico (DP) en la estabilidad y precisión de las operaciones. Estos conceptos conectan la geología, los tipos de pozos, y los equipos onshore y offshore con la organización del taladro y las medidas de seguridad.

Semisumergibles

Los semisumergibles son plataformas flotantes diseñadas para operar en aguas profundas, desde 200 hasta más de 3000 metros. Su estructura parcialmente sumergida, con pontones llenos de agua y columnas que sostienen la cubierta, proporciona estabilidad frente a olas y tormentas, mientras que el anclaje o el posicionamiento dinámico mantiene la posición.

Componentes Clave

1. Pontones y Columnas
   Los pontones, sumergidos bajo el agua, proporcionan flotación, mientras que las columnas conectan los pontones con la cubierta superior, elevándola sobre las olas. Este diseño minimiza el impacto de las condiciones marinas, como en el Mar del Norte.

2. Cubierta (Deck)
   La cubierta alberga el taladro, con componentes similares a los de los taladros onshore: mástil, malacate (drawworks), top drive, y bombas de lodo. También incluye alojamientos para el personal y sistemas de control.

3. Sistema de Perforación
   Incluye un top drive para rotar la sarta, preventores de reventones (BOP) submarinos, y un riser (tubería que conecta el pozo en el lecho marino con la plataforma) para circular el lodo de perforación.

4. Sistema de Posicionamiento
   Los semisumergibles usan anclajes (cadenas o cables) o posicionamiento dinámico (DP), que combina propulsores, sensores y GPS para mantener la plataforma en posición, incluso en tormentas.

Aplicaciones

• Perforación en aguas profundas: Usados en cuencas como la de Santos en Brasil, para acceder a yacimientos presalinos a más de 2000 metros de profundidad.
• Pozos exploratorios y de desarrollo: Ideales para pozos direccionales y multilaterales en entornos marinos complejos.
• Condiciones extremas: Su estabilidad los hace adecuados para regiones con mares agitados, como el Golfo de México durante huracanes.

Limitaciones

• Costo elevado: La construcción y operación son más costosas que las plataformas fijas o jack-ups.
• Movilidad limitada: Aunque pueden moverse, el proceso es más lento que con los drillships.
• Dependencia del DP: En aguas ultraprofundas, el DP es crítico, pero requiere sistemas redundantes para evitar fallos.

Drillships

Los drillships son buques equipados con sistemas de perforación, diseñados para operar en aguas ultraprofundas (hasta 4000 metros o más). Su diseño marítimo les permite una gran movilidad, y el posicionamiento dinámico es esencial para mantener la estabilidad durante la perforación.

Componentes Clave

1. Casco del Buque
   El casco, similar al de un barco, alberga el taladro y los sistemas de soporte, con espacio para alojamientos, almacenamiento de lodo y combustible. Su diseño aerodinámico facilita el transporte a largas distancias.

2. Sistema de Perforación
   Incluye un mástil, top drive, malacate, y BOP submarinos, conectados al pozo mediante un riser. Los drillships modernos integran sistemas MWD y LWD para perforaciones direccionales precisas.

3. Posicionamiento Dinámico (DP)
   El DP usa propulsores controlados por computadoras, GPS y sensores para mantener el buque en posición sin anclajes. Esto es crucial en aguas profundas, donde las corrientes y el viento son desafiantes.

4. Sistemas de Energía
   Generadores diésel-eléctricos alimentan el taladro, los propulsores y los sistemas de soporte, asegurando operaciones continuas en alta mar.

Aplicaciones

• Exploración en aguas ultraprofundas: Usados en regiones como el Golfo de Guinea o el Ártico, donde los yacimientos están a más de 3000 metros.
• Pozos complejos: Ideales para pozos multilaterales en yacimientos presalinos o compartimentados.
• Movilidad global: Su capacidad de navegación permite explorar múltiples cuencas sin necesidad de desmontar equipos.

Limitaciones

• Costo operativo: Los drillships son los equipos más costosos, con tarifas diarias que pueden superar los $500,000.
• Estabilidad: Menos estables que los semisumergibles en mares agitados, dependiendo completamente del DP.
• Capacidad de carga: Espacio limitado para almacenamiento de materiales en comparación con plataformas fijas.

Posicionamiento Dinámico (DP) y Operaciones en Aguas Profundas

El posicionamiento dinámico (DP) es una tecnología clave para semisumergibles y drillships, permitiendo mantener la posición exacta sobre el pozo sin anclajes físicos. Utiliza propulsores controlados por sistemas computarizados que procesan datos de GPS, sensores de viento, corrientes y movimiento del buque. En un drillship operando en la Cuenca de Campos, Brasil, el DP ajusta los propulsores en tiempo real para contrarrestar corrientes profundas, asegurando que el riser permanezca alineado con el pozo.

Ventajas del DP:

1. Flexibilidad: Permite operar en aguas ultraprofundas (>2000 metros), donde los anclajes son imprácticos.
2. Rapidez: Facilita el reposicionamiento sin necesidad de instalar o retirar anclajes.
3. Precisión: Mantiene el equipo dentro de un radio de pocos metros, crucial para pozos direccionales.

Desafíos del DP:

• Consumo de energía: Requiere generadores redundantes para evitar fallos, aumentando los costos.
• Riesgo de fallo: Un error en el sistema DP puede provocar la desconexión del riser, causando pérdidas de tiempo o accidentes.
• Entrenamiento: Los operadores necesitan formación especializada para gestionar el DP en condiciones extremas.

En operaciones en aguas profundas, como en el Golfo de México, el DP permite perforar pozos a más de 3000 metros, accediendo a yacimientos presalinos con trampas estratigráficas. Sin embargo, la dependencia del DP requiere sistemas de respaldo y planes de emergencia rigurosos.

La siguiente tabla compara semisumergibles y drillships:

Resumen

Los semisumergibles y drillships son los equipos más avanzados para la perforación offshore en aguas profundas, superando las limitaciones de profundidad de las plataformas fijas y jack-ups. El posicionamiento dinámico (DP) es crucial para su operación, permitiendo precisión en entornos extremos. Estos equipos conectan los fundamentos de geología, tipos de pozos, y equipos onshore/offshore con la organización del taladro y las medidas de seguridad.

Ejercicio Práctico

1. Pregunta de reflexión: ¿Cómo crees que el posicionamiento dinámico (DP) impacta la viabilidad económica de un proyecto en aguas ultraprofundas?
2. Tarea de investigación: Investiga un campo en aguas profundas (por ejemplo, Cuenca de Santos) y escribe un párrafo describiendo si se utilizan semisumergibles o drillships y por qué.
3. Pregunta técnica: Explica cómo el sistema de riser y el posicionamiento dinámico trabajan juntos para mantener la estabilidad en un drillship.

Bibliografía

• Libros utilizados:

  • Hyne, N.J. (2012). Nontechnical Guide to Petroleum Geology, Exploration, Drilling & Production. PennWell Books.
    Explica los equipos offshore y el posicionamiento dinámico de manera accesible.
  • Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert, M.E., & Young, F.S. (1986). Applied Drilling Engineering. SPE Textbook Series.
    Detalla los componentes y operación de semisumergibles y drillships.

• Libros recomendados:

  • Mitchell, R.F., & Miska, S.Z. (2011). Fundamentals of Drilling Engineering. SPE Textbook Series.
    Un recurso técnico sobre equipos offshore en aguas profundas. 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 semisumergibles y drillships. Disponible en: https://www.pennwellbooks.com/drilling-engineering/.

• Enlaces directos:

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