Tópico última revisão: 10 de abril de 2013
Setores: Upstream

A energia necessária em perfuração offshore é normalmente fornecido por motores a diesel. Normalmente, esses motores usam 20-30 m3 de combustível diesel por dia, dependendo das operações realizadas. Várias medidas podem ser usadas para reduzir o consumo de energia, a quantidade de diesel queimado e as emissões para o ar. As medidas para reduzir o consumo de energia podem ser divididas em duas categorias:

1. Reduzir a quantidade de energia necessária na plataforma
2. Melhorar o sistema de gerenciamento de energia

Para reduzir a demanda de energia na plataforma, é importante planejar as operações de perfuração bem. Um processo de perfuração eficiente fornece menor consumo de combustível por pé perfurado e, portanto, menos emissões. Os sistemas automáticos de mistura de lama, como os implementados no complexo Valhall, no Mar Do Norte, reduzem os erros de mistura dispendiosos, a exposição a materiais perigosos e as emissões excessivas (referência 4). O planejamento cuidadoso por engenheiros de perfuração e pessoal logístico pode reduzir o tempo de inatividade e resultar em um processo de perfuração mais eficiente. A integração de uma cabeça de cimento rotativa e de elevação com controle remoto com operações de revestimento de acionamento superior reduz o tempo de preparação do equipamento, levando a menos tempo de transição entre as operações de revestimento e cimentação (referência 5). Finalmente, um programa de manutenção centrada na confiabilidade (RCM) também pode reduzir o tempo de inatividade da plataforma, melhorar a segurança e proporcionar um melhor retorno sobre o investimento. Por exemplo, o RCM da Ensco resultou num retorno do investimento de 63% (referência 2).

o design da plataforma de perfuração também é importante. As áreas de trabalho e os alojamentos bem projetados reduzem a necessidade para aquecer-se e refrigerar e são especialmente importantes em ambientes ásperos, frios, onde a necessidade para aquecer-se é tipicamente grande. A forma da casca e o projeto da parte superior do equipamento de perfuração criam o arrasto do vento. Se esse arrasto do vento puder ser reduzido, o consumo de energia pode ser reduzido.

um fator importante que influencia o consumo de energia em uma plataforma de perfuração offshore é o meio pelo qual a plataforma de perfuração está posicionada. Os navios ancorados têm um consumo de energia muito menor em comparação com os navios posicionados dinamicamente (DP), porque os motores dos navios DP estão usando energia para posicionar a plataforma. A ABB, com sede no reino UNIDO fabricante de energia e automação techologies, desenvolveu o Azipod® sistema de propulsão—um podded azimute sistema propulsor que consiste de uma velocidade variável do motor elétrico de condução de um hélice de passo fixo em um pod submerso fora do casco do navio; sem mudanças ou eixo de unidades, está localizado entre o motor e propulsor. O Azipod ® pode reduzir a necessidade de energia de propulsão em 10-20% em comparação com as soluções mecânicas tradicionais de propulsor de azimute (referência 3).

a escolha do sistema de compensação heave também tem um impacto no consumo de energia. O uso do Active Heave drawworks (AHD), uma solução totalmente elétrica, tem diferentes necessidades de energia em comparação com a solução de equipamento de cilindro ou o tradicional compensador montado na coroa (CMC) porque esses sistemas de compensação dependem de diferentes combinações de equipamentos hidráulicos e elétricos. As principais vantagens do equipamento hidráulico são o poder-para-a relação do tamanho dos atuadores e sua energia, capacidade de armazenar; equipamento hidráulico é menor e mais leve que seu elétrica equivalente, enquanto o gás acumuladores utilizados em sistemas hidráulicos de armazenamento temporário de energia flutuações no custo-eficiente, e vai continuar a trabalhar no evento de uma falha de energia. As desvantagens do equipamento hidráulico são a necessidade de uma grande e pesada unidade de energia hidráulica (HPU) necessária para alimentar o equipamento e a dependência da temperatura do sistema. A colocação do HPU na plataforma pode ser problemática, especialmente para flutuadores. As propriedades do fluido hidráulico variam de acordo com a temperatura e podem ter um impacto no desempenho geral do sistema. Por outro lado, a eficiência geral dos sistemas elétricos é de 85-90% em comparação com aproximadamente 70% para um sistema hidráulico (referência 1). Essa eficiência aumentada torna a energia elétrica a opção preferida para equipamentos de alta potência. Os sistemas elétricos igualmente permitem o controle exato do torque e da velocidade, e eliminam o perigo ambiental de escapes fluidos hidráulicos. A principal limitação para o sistema elétrico é o armazenamento de energia, que normalmente é na forma de baterias grandes e pesadas.

o sistema CMC usa uma torre padrão e drawworks padrão com um sistema hidraulicamente compensado instalado no topo da torre. Este sistema inflige a menor quantidade de carga na estrutura da torre, mas tem capacidade limitada de compensação de elevação. Sua distribuição de peso superior-pesada pode afetar a estabilidade da embarcação e reduzir a capacidade de carga da plataforma. O CMC terá um consumo de energia muito menor enquanto opera em áreas adversas em comparação com outros sistemas de compensação de elevação. Um diagrama de um sistema CMC é mostrado abaixo.

Figura 1: o compensador montado na coroa Shaffer (da referência 7)

a solução da plataforma do cilindro substitui a torre por um mastro e a tração por cilindros hidráulicos. Esta configuração abaixa o centro de gravidade do equipamento e reduz o peso da torre. A capacidade de compensação de elevação é limitada pelo design do cilindro de compensação. Embora o sistema exija um HPU pesado para operar, a colocação típica do HPU sob o assoalho do equipamento melhora a estabilidade do equipamento abaixando o centro de gravidade. O uso de vários cilindros e Fios fornece redundância em caso de falha. A substituição de drawworks por cilindros elimina muito do ruído no piso de perfuração.

o sistema AHD também usa uma torre padrão, mas com controle totalmente eletrônico das obras de tração para compensação de elevação. Os motores da C. A. fornecem o controle exato do drawworks com uma precisão típica da compensação de menos de 2%. A potência regenerativa criada pela frenagem pode ser alimentada de volta ao equipamento para consumo por outros equipamentos. Como a solução do equipamento do cilindro, O projeto de AHD tem um centro de gravidade mais baixo do que Sistemas de CMC mas tem um peso mais baixo do que o equipamento do cilindro e os sistemas de CMC. Compensação Heave não é limitado como nos outros sistemas. A principal desvantagem dos sistemas AHD é o uso de drawworks AC-powered, que pode ser barulhento em um ambiente de trabalho confinado.

maior flexibilidade na produção de energia na plataforma pode ser alcançada usando sistemas de gerenciamento de energia e aplicando uma filosofia de carga de energia. A intenção aqui seria executar os geradores na carga correta, em vez de executar todos os geradores em marcha lenta. Para permitir isso, uma mistura de diferentes saídas de potência (tamanhos) de geradores pode ser usada; alternativamente, operar a maioria dos geradores com carga ideal e um ou dois geradores com carga variável pode ser uma solução. Sistemas simples de distribuição de energia elétrica podem reduzir a frequência de apagões, reduzindo o número de sistemas de atribuição e conexões cruzadas. Onde os componentes do sistema são cada vez mais eficientes, os custos de produção e manutenção serão reduzidos e a sala de equipamentos terá uma pegada menor na plataforma.

os sistemas de recuperação de calor usados para recuperar o calor dos gases de escape podem ser usados em vez da produção de calor de caldeiras a vapor, caldeiras a óleo térmico ou aquecedores elétricos. Isso também servirá para reduzir o consumo de energia.

maturidade tecnológica

principais Métricas

Decisão drivers

Questões operacionais/riscos

Perigo análises devem sempre ser realizadas

Oportunidades de negócio/caso

• Eficiente as operações de perfuração e design bem, os programas de contribuir para a entrega de poços em menor tempo e com menor consumo de energia, reduzindo custos operacionais.
• Redução de combustível de queima pode levar a uma redução de emissões de gases de efeito estufa
• Oportunidade para reduzir o ruído

Indústria Estudos de Caso

Simulação do volante baseado no sistema de armazenamento de energia para perfuração offshore (Referência 6)

Uma simulação detalhada de uma oferta alçada de compensação do guincho principal, baseada em uma real HITEC AHC-1000® guincho principal e um modelo matemático de volante dynamics, foi utilizado para analisar o desempenho previsto de um grande volante baseado no sistema de armazenamento de energia. O consumo de combustível foi baseado nas características de um grupo gerador a diesel Caterpillar. A simulação foi executada usando Simulink em conjunto com Matlab (uma ferramenta de linguagem de programação gráfica de fluxo de dados). A simulação mostrou uma redução de até 75% na demanda média de energia elétrica e até 90% no pico de consumo de energia. A topologia de roteamento de energia e os perfis de carga simulados são mostrados abaixo.

Figura 2: Poder de topologia de roteamento

Figura 3: simulação de perfis de carga

1. Tapjan, R. e selo de qualidade, Hege. (2010). ‘Projetos hidráulicos contra elétricos do equipamento: prós e contras em sistemas de compensação floater heave’. Drilling Contractor (website): the Efficient Rig, 8 de setembro de 2010.
2. Liou, J. (2012). “O programa de manutenção centrado na confiabilidade reduz o tempo de inatividade e resulta em 63% de ROI”. Drilling Contractor (website): the Efficient Rig, 7 de Maio de 2012.
3. Langley, D. (2011). ‘Lançando luz sobre a simplicidade elétrica’. Drilling Contractor (website): the Efficient Rig, 21 de setembro de 2011.
4. Gunnerod, J., Serra, S., palácios-Ticas, M. and Kvarne, O. (2009). “O sistema de fluidos de perfuração altamente automatizado melhora o HSE e a eficiência, reduz as necessidades de pessoal”. Drilling Contractor( website): Drilling it Safely, 17 de janeiro de 2009.
5. Cummins, T. (2011). “Cabeça de cimento modificada corta o tempo de rig-up, riscos”. Drilling Contractor (website): the Efficient Rig, 21 de setembro de 2011.Williams, K. R. and de Jone, H. J. ‘Hybrid heave drilling technology reduces emissions, operating costs for offshore drilling’. Empreiteiro de perfuração, Setembro / Outubro de 2009, pp. 52-60.
6. National Oilwell Varco (website)
7. Transocean (website): Sedco Express