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Sistemas flotantes para la producción de petróleo en aguas profundas
mexicanas
1
Dr. Federico Barranco Cicilia
26 de Enero de 2012
Fuente: http://www.boemre.gov
Contenido
1. Introducción
2. Sistemas de producción costa afuera
3. Perspectivas de México en aguas profundas
4. Desarrollo de campos basados en sistemas flotantes
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval mexicana
6. Conclusiones
7. Agradecimientos
2
3
Fuentes de energía primaria
Año
Mil
lon
es d
e b
arr
iles p
or
día
Costa afuera, aguas profundas
En tierra, no convencional (arenas aceitosas)
Costa afuera, aguas someras
En tierra, convencional
Petróleo
Carbón
Gas Natural
Resto
19
80
19
82
19
84
19
86
19
88
19
90
19
92
19
94
19
96
19
98
20
00
20
02
20
04
20
06
20
08
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
Producción global de petróleo
Producción de petróleo en México
1. Introducción
4
Avance en la perforación de pozos y producción de petróleo en el mar
Plataforma FlotantePozo exploratorio
Pozo productor
Record actual
Record mundialPerforación de Pozo
3,051 m, US GdMCía. Transocean
Operador: Chevron
Record mundial
Arbolsubmarino
2,934 m, US GdM,
TobagoOperador:
Shell
Record mundial
Plataforma Flotante
2,414 m, US GdM,
Independence Hub
Operador: Anadarko
Actual3,657
3,353
3,048
2,743
2,438
2,134
1,829
1,524
1,219
915
610
305
Tir
an
ted
e a
gu
a(m
)
Año
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
1. Introducción
2. Sistemas de producción costa afuera
5
FPSO Spar TLP Semi
Plataforma
Fija
Sistemas submarinos
Riser
Sistemas flotantes
1999-2009
crecimiento de +117%
2. Sistemas de producción costa afuera
6
Plataformas en aguas someras mexicanas
350 Plataformas Fijas
1 FSO, TaKuntah
1 FPSO, Yùum K´ak´náab
Golfo de México
3. Perspectivas de México en aguas profundas
7
Producción por categoría de proyectos
La estrategia de PEMEX para dar sustentabilidad a la plataforma de producción petrolera del país se basa en seis grandes proyectos: • Ku-Maloob-Zaap, • Cantarell, • Chicontepec (Aceite Terciario del Golfo), • Explotación (sin Chicontepec, Cantarell y Ku-Maloob-Zaap), • Exploración (sin aguas profundas) y, • Aguas profundas.
Fuente: SENER, 2011
3. Perspectivas de México en aguas profundas
8
Producción esperada en aguas profundas
Fuente: Suárez-Coppel, 2011
Pro
du
cció
n (
Mb
d)
• Adquisición de sísmica 3D: 90,000 Km2
• Perforación de 18 pozos, 10 productores • Reservas 3-P descubiertas: 790 MMbpe • Primeras producciones Gas: Proyecto Lakach, 2014 Aceite: Subproyecto del Golfo B, 2017 • Producción de 784 Mbd para 2025
Fuente: SNER, 2011
4. Desarrollo de campos basados en sistemas flotantes
10
Infraestructura disponible
Combinación: • Sistemas submarinos
• Ductos-Risers • Sistemas flotantes • Plataformas fijas
4. Desarrollo de campos basados en sistemas flotantes
11
Metodología FEL (Front End Loading)
Fuente: Rodríguez, 2011
Fuente: Dominguez-Hernandez, PEMEX, 2009
Alternativa de explotación para el
Campo Lakach
4. Desarrollo de campos basados en sistemas flotantes
12
Factores de selección de sistemas flotantes
Factores de Selección
Características del Yacimiento
• Reservas recuperables
• Formación
• Área
• Inyección de Gas, Agua
Requerimientos Funcionales
Perforación
• Incluye mantenimiento de pozos Producción
• Aceite vs. Gas
• Capacidad
• Propiedades del crudo, etc.
Infraestructura Existente/
Exportación
• Ductos
• Almacenamiento y tanqueros
Condiciones de Sitio
Características del Sitio
• Distancia a la costa
• Tirante de agua
• Topografía del fondo marino
• Propiedades geotécnicas
Condiciones Ambientales
• Viento
• Oleaje
• Corrientes
• Marea
Normatividad y Otros
Normatividad Vigente
• Prohibición de sistemas
• Contaminación
• Seguridad
• Reuso
Otros
• Patentes
• Disponibilidad de patios
• Embarcaciones para transporte e instalación
Sistema Flotante y Componentes
4. Desarrollo de campos basados en sistemas flotantes
13
Factores de selección de sistemas flotantes. Ejemplos
0 6 12 18 24 30 36 42
TLP
Mini-TLP
SPAR
SEMI
FPSO-Nuevo
FPSO-Convertido
Meses
Estados Unidos Europa Asia
TopsidesSpar (3)
México
Topsides
Cascos
Topsides
Cascos
Topsides
Cascos
2,000
1,500
1,000
500
Tir
an
te d
e A
gu
a (
m)
Sistemas Flotantes
Magnolia1425m, USA-GdM
2005
Angra dos Reis2,150m, Brasil
2010
Perdido2,383m, USA-GdM
2009Independence Hub2,415m, USA-GdM
2007
TLP
FPSO
SPAR SEMI2,500
3,000
Aplicación de la tecnología
Duración de proyectos IPCIA
Disponibilidad de patios de fabricación
13
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Retos: Estructuras complejas en ambientes severos
250 m
200 m
150 m
100 m
50 m
188 m
65 m
220 m
Torre
Latinoamericana Semisumergible
Independence Hub
Truss Spar
Perdido
0 m
Alt
ura
2,415 m
Plataforma Independence Hub
14
Posibilidades de instalar plataformas en tirantes de agua superiores a los límites actuales (Región de Perdido).
13 to
rres latinoam
ericanas
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Retos: Incremento de la seguridad
15
Falla por medio
ambiente
severo11%
Fallas de la Ingeniería
41%
Accidentes o fallas por errores
humanos46%
Falla en la contención
de materiales
peligrosos2%
Causas de falla o accidentes marítimos en Estados Unidos
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Retos Tecnológicos
16
• Implementación de FPSOs para el procesamiento y almacenamiento de gas natural. • Implementación de FPSOs para la perforación de pozos en mares con ambientes severos. • Innovación en el concepto de plataformas Semisumergibles para permitir la perforación y mantenimiento de pozos en unidades de producción. • Mejoramiento de las tecnologías de tendones para la aplicación de TLPs en aguas ultra-profundas. • Utilización de materiales no metálicos ligeros y de alta resistencia en líneas de amarre. • Optimización en la configuración de cascos de flotación y sistemas de anclaje para aguas ultra-profundas. • Mejoras a los procesos constructivos, de transporte e instalación para optimizar el uso de materiales y reducir tiempos de ejecución.
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Oportunidades: Propuesta de Proyectos de Inversión en México
17
Metas de producción de aceite: • Subproyecto del Golfo B, 2017 • Subproyecto del Golfo Sur y Perdido, 2018 • Producción inicial: 5 Mbpd • Producción para 2025: 784 Mbpd
Año de Inicio Número
de Desarrollos
Producción
(Mbped)
Proyecto Desarrollo del Campo Operación
Planeación IPCIA Por Desarrollo Acumulada
2012 2014 2017 1 100 100 GdM B 2018 2020 2023 1 100 200 GdM B 2013 2015 2018 1 100 300 GdM Sur 2016 2018 2021 1 100 400 GdM Sur 2018 2020 2023 1 110 510 GdM Sur 2013 2015 2018 1 100 610 Área Perdido 2015 2017 2020 1 100 710 Área Perdido 2017 2019 2022 1 74 784 Área Perdido
Total 8 784
1
8
2 5
7
4
6 3
1 8 2 5 7 3 4 6
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Oportunidades: Asimilación, desarrollo e innovación
18
20132012 2014 2015 2016 20182017 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
C DProyecto IPC
Planeación del Desarrollo
VI&A Operación
2013 2012 2014 2015 2016 2018 2017 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2006 2005 2007 2008 2009 2011 2010 20132012 2014 2015 2016 20182017 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
C DProyecto IPC
Planeación del Desarrollo
VI&A Operación1er proyecto basado en un sistema flotante
Análisis y diseño de sistemas flotantes, selección de infraestructura
Transporte, instalación y construcción de infraestructura
Operación, logística y administración de la integridad
Evaluación de nuevos materiales
y conceptos
Adaptación e innovación para condiciones propias (aguas ultra-
profundas)
Establecimiento del marco normativo nacional
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Oportunidades: aprovechamiento de la energía del oceáno
19
Unidades flotantes y sistemas de anclaje utilizados para soportar y mantener en posición a los equipos y dispositivos receptores y/o generadores de energía a partir del oleaje, las corrientes marinas, las mareas y los gradientes tanto de temperatura como de presión y salinidad.
5. Retos y oportunidades para la Ingeniería Naval Mexicana
Acciones
20
• Formación de recursos humanos
• Adquisición de tecnologías de última generación para su aplicación en proyectos de inversión
• Implementación/fortalecimiento de infraestructura de investigación (laboratorios)
• Establecimiento de redes de colaboración nacionales e internacionales, estrechando la relación Industria-Centros de Investigación-Universidades
• Desarrollo de proveedores nacionales de productos y servicios
6. Conclusiones
21
La tecnología existe,
pero necesitamos asimilarla, seleccionarla inteligentemente y adaptarla a nuestro
medio; para después, desarrollar nuestra propia tecnología.
7. Agradecimientos
22
A mi Madre, Gloria Cicilia, por la vida, mi educación y las ilusiones para alcanzar mis metas. A Lola, Andrés, Rodrigo y Santiago, por su amor, comprensión y alegría, que me indican el rumbo de mis acciones. A mis hermanos y familia, por su cariño, apoyo y confianza.
7. Agradecimientos
23
A los profesores, por mi formación académica: Prof. Lucina Calzada Enseñanza básica Prof. Salvador Ávila Zintzun CECyT Wilfrifo Massieu, IPN M. en C. Carlos Magdaleno Domínguez ESIA, IPN Dr. Ernesto Heredia Zavoni DEPFI, UNAM Dr. Edison Castro Prates de Lima Dr. Luis Volnei Sudati Sagrilo COPPE, UFRJ
7. Agradecimientos
24
A mis alumnos, por sus enseñanzas, amistad y confianza: Ismael Pérez, ESIA-IPN Adrián López, Unitec Gilberto Piña, Unitec Julián Fuentes, Unitec Mauricio Molina, IMP Ricardo Romero, FI-UNAM Mario Isiordia, FI-UNAM Asucena Rodríguez, FI-UNAM Lallidua Cruz, FI-UV Carlos Castelazo, ESIA-IPN Tonalmitl González, FI-UV
7. Agradecimientos
25
A mis superiores del Instituto Mexicano del Petróleo, por mi formación profesional: Ing. Oscar Valle Molia M. en C. Jorge Silva Ballesteros Ing. Roberto Ortega Ramírez A mis compañeros de las Direcciones de Investigación y Posgrado e Ingeniería de Proyecto, por su amistad y contribuciones. Al presidente de la Especialidad de Ingeniería Naval, M. en C. Evencio Husca Lagunes, y compañeros Académicos por su apoyo para ingresar a la Academia.
7. Agradecimientos
26
A los Académicos Titulares, su participación como comentaristas a mi trabajo de ingreso: Ing. Gustavo Hernández García Ing. Gabriel Delgado Saldivar Ing. Oscar Valle Molina
¡ Gracias !
27
Dr. Federico Barranco Cicilia Instituto Mexicano del Petróleo Programa de Investigación Explotación de Campos en Aguas Profundas Teléfono: (55) 9175 8234 E-mail: [email protected]