La electrificación en una nueva era para la industria de O & G

(Foto de archivo cortesía de BP)

Con la recuperación en los precios del petróleo, los proyectos de agua y gas en aguas profundas y ultraprofundas (O & G) son el foco de interés renovado. La viabilidad del proyecto se reducirá a un enfoque continuo en el costo, pero también a la productividad a través de activos de alto rendimiento. Y la electrificación está preparada para generar un impacto dramático de estas instalaciones de producción de alta tecnología para operaciones más eficientes.

Luego de un prolongado descenso en los precios, un destello de vida ha regresado a los proyectos de producción costa afuera con el petróleo recuperándose a alrededor de $ 70 / barril. El precio en alza del crudo a su vez ha impactado en la inversión en producción, un aumento del 4 por ciento en 2017, con un aumento adicional del 5 por ciento previsto para finales de 2018. Como resultado, estamos viendo una recuperación en las actividades offshore y O & G producción.

Esta actividad incluye un aumento en la demanda de almacenamiento y descarga de producción flotante (FPSO) y buques flotantes de gas natural licuado (FLNG) y la oportunidad para que los nuevos buques adopten las últimas tecnologías.

Para la industria de O & G, la innovación tecnológica puede tener grandes beneficios, pero puede percibirse como un riesgo adicional para los proyectos y, por lo tanto, restringe la adopción de nuevas tecnologías. Pero la innovación no tiene por qué significar alto riesgo, solo debe aplicarse de manera inteligente y juiciosa. El efecto acumulativo de las tecnologías comprobadas, adaptadas para el exterior, haciendo mejoras incrementales puede tener un impacto transformador.

La electrificación ya está cobrando impulso en la infraestructura energética y en el sector del transporte. Demostrado para soportar los duros entornos marinos, tiene el potencial de cambiar la dinámica de los FPSO offshore, lo que les permite trabajar de manera cada vez más eficiente.

Para demostrar mejor el valor de la electrificación, veamos primero algunos de los mayores desafíos a los que se enfrenta la industria hoy en día:

• Peso y Huella: Estos gigantes marinos están cargados con equipo de producción y proceso, junto con la infraestructura para apoyar la vida diaria de la tripulación. De hecho, en el entorno offshore, por cada tonelada de equipo se necesita significativamente más material para soportarlo de manera estable y segura. Cada uno de estos gigantes marinos es como una mini isla, y el espacio y el peso son muy importantes. Cualquier reducción de peso puede generar importantes ahorros en los costos de instalación asociados, y potencialmente permite más espacio para otras operaciones críticas.
  
  
• Mantenimiento: El entorno offshore es difícil y costoso de alcanzar: el tiempo de inactividad no planificado se traduce inmediatamente en un gasto enorme, así como en un costo de oportunidad perdido, hasta $ 38 millones por año en promedio, según una investigación interna de GE. Por lo tanto, minimizar el mantenimiento y maximizar la disponibilidad de activos es esencial para mantener el control de los costos operativos.
  
  
• Eficiencia operativa: el premio de mayores eficiencias de producción podría ser enorme, mejorando la productividad y la viabilidad del proyecto. Estos nuevos sistemas y tecnologías inteligentes de producción dependen de la energía eléctrica para funcionar de manera eficiente. Una microgrid de energía estable e inteligente a bordo de cada buque desbloquea el potencial que trae la electrificación.

Es en estos contextos que los beneficios de la electrificación se vuelven claros.

FPSO electrizante
Una solución de controlador de motor eléctrico, como un motor de inducción, tiene menos piezas que un controlador mecánico, asegurando que los costos asociados con las reparaciones y el mantenimiento se reduzcan al mínimo. Cuando se requiere velocidad variable para el proceso, un motor acoplado con un convertidor de frecuencia puede proporcionar el rango de velocidad requerido, permitiendo que el sistema opere a cualquier velocidad deseada con la máxima eficiencia y una mayor disponibilidad.

Tradicionalmente, se debe agregar un transformador para reducir el voltaje para alinear el nivel de voltaje de la red de potencia del barco y los requisitos de la unidad, y para evitar la generación de armónicos y pérdidas de potencia. Por el contrario, la tecnología de electrificación ha avanzado hasta el punto en que el sistema de accionamiento eléctrico puede alcanzar una potencia de hasta 13,8 kV, lo que le permite conectarse directamente a la red del buque. Al mismo tiempo, el Front End activo del convertidor puede cancelar cualquier perturbación eléctrica eliminando la necesidad de transformadores reductores, ahorrando espacio y peso en el buque.

Otra innovación que está ganando impulso es la aplicación de alta velocidad.

Para un motor eléctrico que normalmente funciona a velocidad síncrona, requiere una caja de engranajes (multiplicador) para permitir que el compresor o la bomba giren a su velocidad óptima, es decir, mayor que la velocidad síncrona (alrededor de 10.000 rpm). Pero una caja de cambios trae un conjunto completo de problemas propios. Se coloca cerca del compresor y esto amplía el área de peligro en la plataforma. Las cajas de engranajes degradan la eficiencia y requieren aceite lubricante y un sistema de enfriamiento, todo lo cual aumenta la complejidad y el peso de todo el sistema.

Un motor eléctrico de alta velocidad, por otro lado, es capaz de girar a la velocidad de la unidad accionada y, por lo tanto, puede conducir el compresor directamente sin una caja de engranajes. Eso lo hace más eficiente y reduce la huella: la tecnología de motor de alta velocidad (MGV) de GE y los convertidores de frecuencia avanzados MV7 con tecnología de niveles múltiples pueden eliminar la necesidad de una caja de engranajes y reducir la huella total del tren de transmisión en más del 25 por ciento .

También hay un beneficio adicional aportado por la electrificación que es únicamente esencial para FPSO.

Generalmente, una FPSO está constituida para operar en un campo por más de 15 años. Con el tiempo, el medio ambiente (la presión del gas, el aceite y la presencia de agua en el aceite) cambiará significativamente. La presión del pozo también disminuirá. El uso de una frecuencia variable - accionamiento eléctrico para las bombas y compresores FPSO permite un mayor control, precisión y flexibilidad operativa en el proceso de producción, ya que ayuda a la unidad de proceso a seguir funcionando con la potencia nominal deseada y, por lo tanto, el nivel de eficiencia deseado.

El sector de producción de petróleo y gas costa afuera tiene un futuro brillante y se espera que se recupere más allá de los niveles de producción antes de la crisis del precio del petróleo. Y las compañías que evalúan un amplio espectro de posibilidades tecnológicas y adoptan la tecnología correcta en lugar de aceptar la tradición tendrán una ventaja competitiva durante el tiempo de la recuperación de la industria. La electrificación, con sus muchos y variados beneficios, está preparada para permitir que la industria del petróleo y el gas aproveche esta nueva era.

El autor
Azeez Mohammed es presidente y CEO de GE's Power Conversion.