Ingeniería de Petróleos · 2020
Análisis de alternativas para la selección de plataformas de producción offshore. Aplicación en el Caribe colombiano
Para llegar a satisfacer las necesidades en cuanto a producción de hidrocarburos de las aguas del mar caribe colombiano, que cumplan con los estándares técnicos, ambientales y de calidad, se hace necesario identificar y caracterizar la zona donde se ubica el prospecto de almacenamiento. Posterior a esto, conocer y analizar el tipo de plataformas y la tecnología disponible en el mercado, junto con las facilidades en superficie que se adapten mejor al campo y así obtener la producción deseada. El desarrollo de este trabajo de investigación consiste en la aplicación de una secuencia de análisis la cual consta de cuatro criterios que se pueden tener en cuenta al momento de desarrollar un campo petrolífero costa afuera. Primeramente, se hace un estudio detallado de los diferentes tipos de plataformas que se pueden llegar a emplear para la producción de hidrocarburos en aguas profundas y ultra profundas, seguidamente se desarrollan los criterios de selección para cada tipo de plataforma dependiendo de factores como las características del yacimiento, los requerimientos técnicos y las condiciones metaoceánicas del sitio, posteriormente se buscan identificar las facilidades básicas que deben tener las instalaciones en alta mar y se plantean una serie de escenarios para la producción de los campos tomando como referencia con las experiencias del campo Liwan 3-1 ubicado en aguas profundas del mar del sur de China. Como cuarto componente de la investigación, se sugiere la aplicación de un escenario para el desarrollo del campo Orca, teniendo en cuenta necesidades de infraestructura, sistemas de producción y facilidades, además se analizan las variables influenciadas por las condiciones metaoceánicas de la zona; para lograr así analizar todas las variables que pueden llegar a impulsar la selección de una plataforma de producción en los mares más al norte del país, específicamente en las aguas del mar caribe colombiano.
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Contenido
- Introducciónp. 13
- 1. Perspectivas en hidrocarburos de Colombia en el caribe colombianop. 15
- 1.1 Información actual de las cuencas del caribe colombianop. 16
- 1.2 Desarrollo actual de los contratos en la Costa Caribep. 28
- 1.3 Proyecciones para aguas profundas y ultraprofundasp. 30
- 2. Sistemas de producción costa afuerap. 34
- 2.1 Desarrollo Histórico de la Industria Offshorep. 35
- 2.2 Desafíos de Aguas Profundasp. 36
- 2.3 Estructuras de Producción Offshorep. 37
- 2.4 Sistemas Flotantes de producciónp. 43
- 2.4.1 Componentes de los sistemas flotantes de producciónp. 48
- 2.4.2 Plataformas de pierna tensionada (TLP)p. 53
- 2.4.3 Plataformas Semi sumergiblesp. 43
- 2.4.4 SPARp. 43
- 2.4.5 Plataformas de producción, almacenamiento y descarga FPSOp. 64
- 2.5 Sistemas submarinos de producciónp. 68
- 2.6 Estado actual de las tecnologías para sistemas flotantesp. 71
- 2.7 Comportamiento en el mar de una plataforma offshorep. 74
- 2.7.1 Los tres conceptos para comprender el comportamiento en la marp. 75
- 2.7.1.1 Misión de la plataforma y criterios límitep. 75
- 2.7.1.2 Entorno marinop. 75
- 2.7.1.3 Respuesta en movimientos de la plataformap. 75
- 2.7.2 Movimientos de las estructuras flotantesp. 76
- 2.7.3 Problemas en las estructuras offshorep. 77
- 3. Factores que afectan la selección de sistemas flotantesp. 77
- 3.1 Criterios de selección para sistemas flotantesp. 78
- 3.1.1 Características del yacimientop. 79
- 3.1.1.1 Clasificación de los yacimientos de hidrocarburosp. 81
- 3.1.1.1.1Trampas Estructuralesp. 81
- 3.1.1.1.2 Trampas Estratigráficasp. 83
- 3.1.1.1.3 Trampas Mixtasp. 84
- 3.1.2 Requerimientos Funcionalesp. 87
- 3.1.2.1 Requerimientos para posibles eventualidades operacionalesp. 88
- 3.1.2.2 Transporte de hidrocarburosp. 89
- 3.1.3 Condiciones del sitiop. 90
- 3.1.3.1 Condiciones Ambientalesp. 91
- 3.1.4 Normatividad y otrosp. 96
- profundas y ultra profundasp. 99
- 4.1 Escenarios considerados para la producción de gas en aguas profundasp. 100
- 4.1.1 Escenario Ap. 100
- 4.1.1.1 Escenario A1p. 100
- 4.1.1.2 Escenario A2p. 101
- 4.1.1.3 Escenario A3p. 101
- 4.1.2 Escenario Bp. 101
- 4.1.2.1 Escenario B1p. 102
- 4.1.2.2 Escenario B2p. 102
- 4.1.2.3 Escenario B3p. 103
- 4.1.3 Escenario Cp. 103
- 4.1.3.1 Escenario C1p. 103
- 4.1.3.2 Escenario C2p. 104
- 5. Condiciones metaoceánicas del caribe colombianop. 106
- 5.1 Características físicas de las zonas marítimas colombianasp. 107
- 5.1.1 Factores climáticosp. 108
- 5.1.2 Factores oceanográficosp. 108
- 5.1.3 Corrientesp. 110
- 5.1.4 Vientos Alisiosp. 112
- 5.1.5 Nivel del marp. 113
- 5.1.5.1 Red Nacional de Estaciones Mareográficas del IDEAMp. 114
- 5.1.6 Mareasp. 115
- 5.1.6.1 Niveles de referencia relacionados con las mareasp. 116
- 5.1.6.2 Cuantificación de las mareasp. 117
- 5.1.7 Vientosp. 119
- 5.1.8 Oleajep. 120
- 5.2 Fenómenos océano-amenazantes en el caribe colombianop. 122
- 5.2.1 Aumento crítico en el nivel del marp. 122
- 5.2.2 Ciclones tropicales en Colombiap. 123
- 5.2.3 Tsunamisp. 124
- 5.3 Escenario sugerido para el desarrollo de la producción en el campo Orca-1p. 125
- 5.3.1 Descubrimiento Orcap. 125
- 5.3.2 Escenario propuestop. 128
- 5.3.2.1 Plataforma central de tratamiento y bombeop. 129
- 6. Conclusionesp. 131
- 7. Recomendacionesp. 133
- Bibliografíap. 134
- Figura 1 Áreas disponibles en el caribe colombianop. 17
- Figura 2 Ubicación de los pozos con potencial de gas en el caribe colombianop. 17
- Figura 3 Ubicación Chuchupa A y Chuchupa B. Barónp. 19
- Figura 4 Localización Pozo Orca-1p. 21
- Figura 5 Localización pozo Kronos-1 y Purple Angel-1p. 22
- Figura 6 Localización del pozo Gorgón-1p. 23
- Figura 7 MODU Bolette Dolphinp. 25
- Figura 8 Litología de la Cuenca Guajirap. 28
- Figura 9 Inversión en exploración colombianap. 30
- Figura 10 Clasificación del agua marina según su profundidadp. 37
- Figura 11 Sistemas de producción offshorep. 39
- Figura 12 Plataformas fijas en operación en aguas intermedias de Estados Unidosp. 41
- Figura 13 Complejos de plataformas fijasp. 42
- Figura 14 Sistema de producción típico en aguas profundasp. 43
- Figura 15 Principales componentes de una plataforma tipo flotantep. 52
- Figura 16 Componentes de una TLPp. 53
- Figura 17 Sistema flotante TLPp. 54
- Figura 18 Mini plataforma Sea Starp. 57
- Figura 19 Mini plataforma Mosesp. 58
- Figura 20 Plataforma Semisumergiblep. 59
- Figura 21 Plataforma semi sumergiblep. 61
- Figura 22 Nivel de la cubierta en una semi sumergiblep. 62
- Figura 23 Partes básicas de una SPARp. 63
- Figura 24 Plataforma PERDIDOp. 64
- Figura 25 Diagrama FPSOp. 66
- Figura 26 Campo Desarrollado con un FPSOp. 67
- Figura 27 Componentes principales de una torretap. 68
- Figura 28 Configuración de las instalaciones submarinasp. 69
- Figura 29 Records de tirante de agua de aplicación de los sistemas flotantesp. 72
- Figura 30 Movimientos en los seis grados de libertadp. 76
- Figura 31 Factores para la selección y el diseño de los Sistemas Flotantes de Producciónp. 79
- Figura 32 Los yacimientos de hidrocarburosp. 80
- Figura 33 Estructura anticlinalp. 82
- Figura 34 Petróleo entrampado en fallap. 82
- Figura 35 Arrecife de calizap. 83
- Figura 36 Lentes de arenap. 84
- Figura 37 Combinación de anticlinal y fallasp. 84
- Figura 38 Selección de los árboles de control con base en la forma del yacimientop. 86
- Figura 39 Capacidades de producción de los sistemas flotantesp. 88
- Figura 40 Sistema FPSO y buque tanquerop. 90
- Figura 41 Cargas ambientales en una plataformap. 92
- Figura 42 Escenario A y C1p. 105
- Figura 43 Escenarios B y C2p. 106
- Figura 44 Límites marítimos y terrestres en Colombiap. 107
- Figura 45 Ubicación de las fosas oceánicas en el mar caribep. 110
- Figura 46 Sistema general de corrientes superficialesp. 111
- en los datos del Reanalysis NCEP/NCAR, para el período 1968-1996p. 112
- Figura 48 Ubicación espacial de las estaciones mareográficasp. 116
- Figura 49 Planos de referencia de bajamar de uso comúnp. 117
- Figura 50 Amplitud de las mareasp. 118
- Figura 51 Oscilación anual de la marea astronómica de Puerto Bolívarp. 119
- Figura 52 Velocidad del viendo en La Guajirap. 120
- Figura 53 Altura Máxima del oleaje en Puerto Bolívarp. 121
- Figura 54 Altura promedio del oleaje en Puerto Bolívarp. 122
- Figura 55 Marea de tormentap. 123
- Figura 56 Ciclones tropicales que han pasado cerca de la zona insular del paísp. 124
- Figura 57 Ubicación del pozo Orca-1p. 127
- Figura 58 Plataforma central de tratamiento y bombeop. 129
- Tabla 1 Principales desarrollos petrolíferos en la cuenca caribep. 23
- Tabla 2 Contratos y compromisos de inversión costa afuerap. 29
- Tabla 3 Ventajas y desventajas de los Sistemas Flotantesp. 45
- Tabla 4 Sistemas flotantes de producción en operación o en construcción en el mundop. 47
- Tabla 5 Records de tirante de agua en sistemas flotantesp. 72
- Tabla 6 Records de capacidades de producción de sistemas flotantesp. 73
- Tabla 7 Sistemas flotantes aptos para aguas ultra profundasp. 91
- Tabla 8 Ubicación de las estaciones mareográficasp. 114
- Tabla 9 Información pozo Orca-1p. 127