37ºBuques FPSO (Offshore)

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Índice:

1ºIntroducción a los FPSO

2ºTipos de FPSO

2.1-FSO (Floating Storage and Offloading)

2.2-FSRU (Floating Storage Regasification Unit)

2.3-FDPSO (Floating, Drilling and Production, Storage and Offloading)

2.4-FLNG (Floating Liquid Natural Gas)

3ºDiseño y Partes de los FPSO

4ºTipos y Métodos de Anclaje

4.1-Sistema de Líneas Dispersas o Amarre Distribuído (Spread Mooring)

4.2-Sistema de Amarre a Punto Único (Single Point Mooring)

4.3- Sistema de Posicionamiento Dinamico (DP) 

5ºVentajas  

6ºBibliografía

 

 


1º Introducción a los Buques FPSO:

Portada opcion 1

Un buque FPSO (Floating Production, Storage and Offloading) se puede definir como “Unidad flotante de producción, almacenamiento y transferencia de petróleo. Este tipo de buque “especial” es utilizado por la industria del sector Offshore generalmente para el procesamiento de hidrocarburos y el almacenamiento de petróleo.

Está especialmente diseñado para recibir los hidrocarburos producidos a partir de plataformas cercanas o pozos submarinos, procesarlos, y almacenarlos hasta descargarlos a otro buque, terminal o  a través de una tubería.

Originalmente, todas las plataformas de petróleo se asentaban en el fondo del mar, pero a medida que la exploración se trasladaba a aguas más profundas y lugares más distantes, empezaron a utilizarse sistemas de este tipo ya que desde el punto de vista de la ingeniería o el económico son mucho más ventajosos.

Los buques FPSO fueron la solución más eficaz  al problema de almacenar el producto extraído en las operaciones de obtención de crudo y gas, de esta manera se ahorraba el coste inviable que sería la instalación de tuberías submarinas en lugares apartados de la costa.

Si el FPSO se encuentra en zonas lejanas de costa, solo es necesario trasegar cuando sus tanques estén llenos, cuando el punto de llenado se alcanza, un buque petrolero denominado “Shuttle”, es enviado hacia la unidad flotante, se conecta a la popa (generalmente) de la unidad de almacenamiento y descarga el petróleo hacia sus tanques de carga por medio de un brazo de descarga.

4-fpso

 

Vídeo de FPSO: 

 

Los FPSO  son las instalaciones ideales para las regiones fronterizas en alta mar, ya que son fáciles de instalar y no requieren una infraestructura de gasoductos locales para la exportación de petróleo, en la siguiente imagen podemos observar la localización del grueso de las instalaciones FPSO y FSO. 

localización de los FPSO1

 


2º Tipos de FPSO

 

2.1-FSO (Floating Storage and Offloading) 

Es una unidad flotante de almacenamiento y descarga FPSO simplificada, es decir, ofrece las mismas funciones que un buque FPSO con la diferencia de que no cuentan con la posibilidad de tratamiento a bordo, (carece de planta de  procesamiento de gas) y suelen estar conectadas directamente a un pozo de producción.

FSO TaKuntah

FSO TaKuntah

 

Vídeo

2.2- Buque FSRU (Floating Storage Regasification Unit)

Es una unidad flotante de almacenamiento y regasificación, este buque permite realizar la regasificación a bordo, algo que tradicionalmente se realizaba en instalaciones de tierra “onshore”, esta mejora ha permitido a países  emergentes como Egipto o Pakistán importar GNL de una manera más barata y rápida para atajar su escasez energética.

FSRU Free Float

FSRU Free Float

Los FSRU suelen fondearse en puntos cercanos al puerto siempre que las condiciones lo permitan para tener una conexión directa y próxima a tierra, otra opción cuando la unidad flotante se requiere en aguas profundas es un fondeo por ejemplo de tipo torreta.

Vídeo: Floating Regas GasPort

TORRETA INTERNA

Nota*: Los sistemas de fondeo se explicarán con más detalle más adelante

  • Proceso de operación:

Los buques metaneros se abarloan al FSRU para entregar o recibir cargas completas o parciales en función de las necesidades del mercado.

aproximación a FRSU

Este recibe suministro de GNL de forma periódica mediante buques metaneros, para ello se aplica un protocolo de transferencia de GNL de buque a buque (STS, Ship to Ship). La transferencia se realiza por medio de mangueras flexibles criogénicas. En cuanto al proceso de regasificación del GNL, este continúa sin interrupción durante todo el procedimiento de transferencia de GNL STS , asegurando un suministro continuo de gas al mercado local.

abarloado FRSU

La descarga de gas natural se puede hacer de dos maneras; la primera, por medio de un brazo articulado diseñado para descargar el gas a altas presiones en una instalación receptora o por medio de una descarga directa en un gasoducto submarino.

Vídeo: Floating Regas GasPort

mmetodos de descarga FSRU

2.3-FDPSO (Floating, Drilling and Production, Storage and Offloading)

Este tipo de unidad flotante es relativamente nueva, el primer FDPSO fue el buque Azurite,construído en 1988 inicialmente como un petrolero VLCC  hasta el año 2007,después de dos años de reconversión en los astilleros Hyundai Heavy Industries fue botado en el año 2009 como el primer buque FDPSO.

FDPSOAzuritetwo

Buque Azurite

En la actualidad los FDPSO tienden a un concepto de diseño variado, como el siguiente modelo, con formas cilíndricas, desarrollado por “Seavanmarine”

FDPSO

Para más detalles (infografía): www.sevanmarine.com/images/stories/Presentations/2014/other/Sevan_FDPSO_concept.pdf

 


3º Diseño y Partes básicas de los Buques FPSO

Las unidades FPSO como unidades flotantes están sometidas a todas las condiciones de entorno propias del ambiente marino. En cuanto a sus prestaciones operativas presentan diferencias significativas con la de un buque convencional. Estos deben permanecer anclados en su posición a lo largo de todo el ciclo de vida del yacimiento que explota.
Esto supone, por un lado, una mayor exposición a los fenómenos de fatiga y por otro, una necesidad de prever que no es posible realizar varadas intermedias para inspección y reparaciones. Por tanto, todos sus elementos constituyentes han de tener una mayor robustez y estar diseñados bajo esta consideración de vital impacto en la operación y mantenimiento de la unidad.

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El diseño del FPSO depende de la zona de operaciones. En aguas tranquilas los FPSO pueden tener una forma simple de caja o puede ser un petrolero convertido. Por lo general (pero no siempre) las líneas de producción (las bandas) están conectados a un componente principal de la embarcación denominada “Torreta”, esto permite a la nave girar para reducir las fuerzas del medio ambiente en los amarres. En aguas relativamente tranquilas, como por ejemplo en África occidental, las torres se puede localizar el exterior de la estructura del buque, colgando de la proa del FPSO. Para entornos más exigentes, como el Mar del Norte, la torre se encuentra internamente. Las torres y los sistemas de amarre pueden ser diseñados para ser desconectados o permanecer amarrados permanentemente.

Nota*: Los conceptos de torreta se explicarán más adelante de forma más detallada.

  • Los FPSO pueden prestar distintos servicios:
    • Recibir producto desde plataformas de perforación y procesarlo
    • Almacenamiento de producto
    • Evitar la incineración de producto con las consiguientes ventajas medioambientales
    • Evitar derrames por falta de capacidad
    • Descargar en terminales, buques shuttle o reinyectar directamente en pozo

     Concepto-objetivo del FPSO

El diseño de los FPSO pueden dividirse en dos tipos si tomamos como referencia el punto de partida en astillero;

  • Buques reconvertidos
  • Buques de nueva construcción

En el caso de buques reconvertidos, se tiene cierta preferencia por los buques petroleros por tener grandes tanques aprovechables para las tareas de almacenaje de crudo siendo equipados con instalaciones de proceso y producción (aunque no son los únicos).

Uisge Grorm

Buque Uisge Grorm

 

La  opción de una segunda vida ha sido la opción más viable para algunos de los petroleros ULCC (Ultra Large Cargo Carrier) más famosos, como en el caso del  Knock-Nevis, (el buque con mayor desplazamiento de la historia), este fue llevado a un punto de amarre permanente en la costa de Qatar donde funcionó como almacén flotante y descarga (fso) offshore hasta 2009 que fue desguazado.
knock nevis

Ampliación*:
Más información sobre la historia de Knock Nevis: http://www.ingenieriafantastica.net/2011/08/el-barco-petrolero-mas-grande-mundo.html

Vídeo de una reconversión

 

 

En el caso de buques de nueva construcción, la empresa naviera tiene mayor libertad en cuanto al diseño, esto permite optimizar los parámetros del buque de forma más “personalizada” a la tarea que va a desempeñar.

Farwah (construido en Izar, Ferrol)

Farwah (construido en Izar, Ferrol)

En cuanto a las partes más comunes de los FPSO dividiremos la estructura según en los siguientes puntos:

  • Brazo de descarga (Offloading arm)
  • Planta de procesos
  • Equipos auxiliares (Utilities)
  • Acomodaciones (Accomodation)
  • Torreta de anclaje (Turret tower)

Partes del FPSO

La planta de procesos tiene como objetivo separar los fluidos contenidos en el petroleo que llegan a la unidad FPSO de las actividades de perforación de una plataforma, la planta de procesos varia su dimensión en función de las características y parámetros del petróleo extraído del yacimiento, así como la calidad, la composición porcentual, presión, temperatura etc. La planta de procesos está interconectada con una serie de sistemas repartidos por el buque para el tratamiento, almacenaje y descarga;

  • Sistema de separación de productos
  • Dispositivos e instrumentos para controlar de forma segura el proceso
  • Sistemas de bombeo 
    • Para eyectar el agua separada del crudo de nuevo al mar
    • Para redirigir el crudo de la planta de procesos a los tanques de almacenamiento
    • Para introducir químicos en distintas líneas
  • Sistemas y dispositivos de seguridad
  • Laboratorios de análisis del producto

Brazo de descarga:

Para la operación de trasiego entre FPSO-Buque se emplean brazos de descarga como el de la siguiente figura

brazo de descarga

Ejemplo de brazo de trasiego entre FPSO-LNG

 


4º Tipos y Métodos de Fondeo

La mayoría de los buques FPSO utilizan un sistema de fondeo fijo, es decir anclado al lecho marino, en los últimos años, la nueva generación de buques FPSO apuesta por el posicionamiento dinámico (DP2),  estos sistemas permiten al buque conservar una posición determinada fija sobre el punto de referencia o punto de extracción, teniendo en cuenta esto, podemos distinguir 3 métodos generales de fondeo:

  1. Spread Mooring
  2. Single Point Mooring
  3. Positioning Dynamic (PD)

Los sistemas de amarre (1) y (2) pueden ser desconectables o no desconectables, la diferencia entre ellos es el tiempo necesario para conectarse y desconectarse al amarre, es decir;

  • Sistema desconectable: liberan el FPSO en 5-30 minutos
  • Sistema no desconectable: liberan el FPSO en 12 horas

Nota*: Los sistemas desconectables están especialmente diseñados para FPSO que trabajen en zonas poco estables (peligro de huracanes, grandes olas…) como ya se ha mencionado en puntos anteriores

4.1-Sistema de Líneas Dispersas o Amarre Distribuído (Spread Mooring):

Este es un tipo de anclaje fijo, y se efectúan con varias amarras equiespaciadas tanto en proa como en popa, las líneas se conectan al FPSO por pasacabos y al lecho marino por medio de anclas, este sistema suele elegirse cuando las condiciones ambientales son calmadas. En función de la forma de la línea de amarre respecto al lecho marino podemos distinguir distintas tipos:

Amarre por líneas

  • Anclaje en Catenaria
    El cabo o  cable de amarre describe una curva que se suspende por los extremos, logrando que el ancla sea traccionada en forma horizontal, optimizando el rendimiento de la misma.Catenary and Taut Leg systems
  • Anclaje Tenso (Taut Leg)
    Este anclaje fija la unidad por medio de tensores mecánicos al lecho marino.

sistema de anclaje

Nota*: Algunos FPSO o plataformas optan por una combinación de ambos sistemas si las condiciones  lo requieren.

 

4.2-Sistema de Amarre a Punto Único (Single Point Mooring):

Los sistemas de amarre a punto único  conectan todas las líneas en un solo punto, estos sistemas suelen elegirse para situaciones ambientales más severas. Este sistema permite girar el FPSO 360º , la proa siempre apunta hacia las fuerzas climáticas, minimizando así el efecto del viento y las olas Dentro de los sistemas de amarre a punto único podemos distinguir 3 subcategorías:

Amarre por puntos individuales

                                        Esquema de los SPMs más comunes

 

  • Sistema de torreta  (Tower Yoke):
    El sistema de torreta es una de las soluciones de amarre a punto único (SPM) más recurridas actualmente para FPSOsAmarre por torretas

Las torretas pueden estar ancladas permanentemente o de forma ocasional, dependiendo de las condiciones meteorológicas, lo común es implantar un sistema permanente salvo que la zona esté sometida a alta actividad de tifones, huracanes o la aparición de icebergs, en esos casos  preservar la seguridad del buque, las operaciones y de la tripulación es recomendable el uso de sistemas desconectables, existen dos tipos de torretas, las internas y las externas tal como se muestran en la siguiente figura.
Nota*
: Estos sistemas suelen anclarse mediante un sistema disperso con un patrón de 3 haces con 4 amarras

torreta

  • Sistema de Amarre a boya (Calm Rigid Yoke):
    Este sistema consiste en una monoboya flotante anclada al lecho marino por un buen número de catenarias,de esta manera el FPSO puede anclarse de una manera fácil y rápida.monoboya anclajeanclaje a monoboya
  • Sistema de anclaje a columna articulada (Articulated Column):

El sistema es prácticamente igual a la torreta externa con la diferencia de que se sustituyen los cables de amarre por una estructura en forma de columna fija al lecho marino.

anclaje a estructura tubular

  • Otros sistemas SPMs:

esquema

                                                                                                                  Esquema de los tipos de SPMs

 

4.3- Sistema de Posicionamiento Dinamico (DP) :

Para hablar de DP es necesario conocer los grados de movimiento, una vez familiarizados con este rango de movimiento, definimos el sistema DP como un sistema de posicionamiento que contrarresta estos movimientos permitiendo a un buque o unidad flotante permanecer en unas coordenadas de forma estable sin ningún tipo de anclaje.

Los 6 grados de movimiento.

El sistema DP mantiene la posición y la estabilidad por medio de unos sistemas de propulsores, hélices auxiliares y timones, para gestionar el grado de empuje de cada uno de estos sistemas, en este caso el FPSO cuenta con numerosos sensores de movimiento, viento y corriente que envían los datos a un programa informático que interpreta dicha información y envía las respectivas ordenes a cada uno de los sistemas mencionados para contrarrestar las fuerzas y mantener el FPSO estable y fijo en unas coordenadas deseadas.

Dynamic Positioning System(1)

  • Componentes del DP:
    • Sistemas de posición (GPS,RADAR…) 
    • Sistemas de proa (giroscópios duplicados y compás magnético)
    • Sistemas de medición externos
    • Equipos de propulsión y gobierno
    • Sistema de control

dp

 

 


5º Ventajas de los FPSO

torreta externa

 

  • La principal ventaja de los FPSO es que son más eficaces en lugares remotos o en aguas profundas que las plataformas.
  • Los FPSO eliminan la necesidad de establecer costosos gasoductos de larga distancia desde el pozo de petróleo a un terminal terrestre.
  • Pueden ser utilizados  en los campos petroleros más pequeños que pueden ser agotados en unos pocos años y no justifican el gasto de instalar una plataforma fija y tuberías.
  • El FPSO puede ser trasladado a una nueva ubicación en función de la necesidad y ser reutilizado.
  • En las zonas del mundo sujeto a ciclones (noroeste de Australia) o icebergs (Canadá), algunos FPSO son capaces de liberar su amarre vertical de la torre por seguridad. La torreta se hunde bajo las olas y pueden volver a conectarse más tarde.

6º Bibliografía:


Autor: Roberto García

Comments
One Response to “37ºBuques FPSO (Offshore)”
  1. Richard Delgado Cardenas dice:

    Excelente en sus introducciones, como todos los aportes que hacen a la marinería y que algunos no podemos acceder a esas informaciones de primera mano.
    Muchas gracias por su profesionalismo

    Me gusta

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