ROV em residência

O Merlin UCV nas instalações da IKM em Bryne, perto de Stavanger, Noruega. (Foto: IKM Subsea)

Os veículos operados remotamente (ROV) tornaram-se cavalos de trabalho padrão para a indústria offshore, fornecendo suporte vital às operações subaquáticas, desde a perfuração até a manutenção das mais recentes tecnologias de processamento submarino. Mas agora eles estão passando por uma transformação.

Acima da superfície, as redes de telecomunicações 4G, que se espalham pelo Reino Unido e pelo Mar do Norte da Noruega, tornaram realidade o controle remoto em terra. Sob a superfície, o “GPS submarino” e as tecnologias de comunicação estão facilitando a navegação, permitindo maiores graus de autonomia em distâncias maiores e permitindo que os dados coletados sejam transmitidos pela água sem fios. Essas capacidades liberam os veículos da necessidade de serem acompanhados por uma embarcação de apoio, oferecem maior flexibilidade operacional e significam que seus pilotos podem permanecer em terra, aumentando a segurança e a qualidade de vida. Como sistemas residentes, implantados permanentemente ou semi-permanentemente submarinos, os veículos podem estar prontos para a ação, submarinos, 24/7, com suporte em terra - reduzindo custos e aumentando a segurança e a produtividade.

Uma viagem remota para residentes
A IKM Subsea, com sede em Bryne, não muito longe de Stavanger, na Noruega, vem incorporando essas tecnologias, desenvolvendo e implementando veículos residentes submarinos. A jornada da IKM em direção ao ROV residente começou em 2007 e viu a empresa lançar um ROV de classe de trabalho, o Merlin WR200, com um sistema de gerenciamento de amarras (TMS) e sistemas de lançamento e recuperação (LARS) projetados internamente em 2010.

A grande estrutura aberta do WR200 significa que funciona bem em correntes fortes e facilita o acesso à manutenção. Mas, como é grande, nem sempre é possível acessar algumas áreas. Assim, em 2014, a IKM Subsea começou a trabalhar no ROV elétrico Merlin ultracompacto (UCV). Lançado em 2015, o Merlin UCV logo se tornou a base do conceito de ROV ou R-ROV residente da IKM Subsea e, no início de 2018, o primeiro Merlin UCV, completo com sua própria gaiola submarina (ou garagem) e TMS, foi colocado no o fundo do mar na instalação Snorre B da operadora norueguesa Equinor, na costa da Noruega. Está presente desde então, disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, pilotado de on ou offshore, em implementações de três meses, entre as quais é submetido a manutenção.

“Alguns dos desafios para isso são técnicos, como habilitar a funcionalidade de controle remoto”, diz Ments Tore Møller, gerente de engenharia da IKM Subsea. Isso significava mudar tudo para a Ethernet, por exemplo, reduzindo o número de cabos necessários. “Isso também significava adaptar peças mecânicas, como os manipuladores, para que eles precisassem de menos manutenção. Tradicionalmente, a manutenção é semanal. Queríamos ir a cada três meses, quando o sistema seria trazido para o convés.

“Um requisito essencial também foi manter a estação, para ajudar em determinadas tarefas, quando você precisar que o ROV esteja estacionário e também no modo de acompanhamento de caminho, quando o ROV puder navegar sozinho, também como um modo de operação de backup, se a comunicação for perdido, embora isso não aconteça com frequência ”, diz Møller.

O Merlin UCV R-ROV da IKM em sua garagem submarina, rebocado e pronto para ser mobilizado no exterior. (Foto: IKM Subsea)

A chave para a manutenção da estação e a capacidade de navegação da Merlin UCV é o SPRINT-Nav, o instrumento de navegação híbrido da Sonardyne. A IKM teve acesso ao instrumento através do fornecedor norueguês de tecnologia subaquática Innova, que trabalha em estreita colaboração com a Sonardyne, sediada no Reino Unido, para apoiar seus clientes na Noruega.

O SPRINT-Nav é construído com base em sensores inerciais de alta precisão e robustez do laser anelar Honeywell (RLG) da Honeywell, em uma unidade de medida inercial (IMU), fortemente acoplada a um registro de velocidade (DVL) Sonardyne Syrinx Doppler e um sensor de pressão de alto desempenho integrado . A integração rigorosa dos dados brutos do sensor desses sensores em um nível baixo significa níveis mais altos de precisão e confiabilidade: os ROVs podem calcular sua posição por mais tempo com menos desvio.

O SPRINT-Nav também é rápido na inicialização, sem necessidade de manobras de calibração antes de começar a trabalhar ou durante o trabalho. Isso ocorre porque ele executa dois algoritmos para que o sistema de navegação inercial (INS) possa inicializar instantaneamente a partir da atitude, sistema de referência de cabeçalho (AHRS) na IMU. A inicialização rápida também é possibilitada pelas características determinísticas do RLG, em comparação com outros tipos de giroscópios. Todas essas coisas estão fazendo dele um instrumento muito popular. Seu desempenho e formato compacto também o tornam ideal para ROVs residentes, veículos subaquáticos autônomos (AUVs) e veículos híbridos.

Uma peça essencial do hardware no UCV é o instrumento de navegação híbrido SPRINT-Nav da Sonardyne. (Foto: Sonardyne)

Grandes economias
Ter um ROV submarino implantado permanentemente é um grande benefício para os operadores, pois está sempre lá, disponível, independentemente das condições climáticas, diz Møller. “De outubro a março, muitos dias operacionais podem ser desperdiçados devido à espera do tempo. Ter um veículo implantado permanentemente pode economizar muitos milhões de coroas ”, diz ele. A IKM Subsea pode operar esses veículos em uma altura significativa de onda de até 20 metros; você não poderia implantar um ROV do baralho nem perto disso. "Ser capaz de lançar a partir do mar também economiza meia hora de cada vez", acrescenta. “O SPRINT-Nav é inicializado em apenas alguns minutos. O ROV também pode ser operado a partir da sala de controle em terra, para que haja disponibilidade 24/7. ”

Existem outros benefícios, incluindo economia de tempo e operações estendidas de janela climática durante desconexões e reconexões de risers marítimos, diz Rolleiv Gangstad, da IKM Subsea, que gerencia o centro de controle de ROV remoto onshore da IKM Subsea em Bryne. “Para operações de perfuração, toda vez que você desconecta - e normalmente em uma estação há cerca de cinco desconexões - você economiza 1,35 milhão de coroas por já estar lá. Para iniciar os poços após uma parada, normalmente são 12 horas se você já tiver um ROV na água ”, diz ele. “Caso contrário, pode demorar 48 horas. Isso pode chegar a 38 milhões de coroas em produção perdida. ”

Construindo um histórico
A partir de seu centro de controle em terra, a IKM Subsea opera ROVs nas instalações Snorre B e Visund da Equinor, que adotaram cedo. Em Visund, há uma classe de observação ROV da Tiger e uma classe de trabalho Merlin WR200 ROV.

Na Snorre B, existe um ROV da classe de trabalho com um TMS padrão, que é baixado através da piscina lunar Snorre B, e o fundo do mar com 3.000 metros de altitude implantado Merlin UCV R-ROV com SPRINT-Nav. O Merlin UCV é baixado através do guindaste de plataforma para uma das quatro posições de aterrissagem pré-criadas no fundo do mar dentro de uma “E-Cage”. A gaiola permanece conectada à plataforma, para energia e comunicação, por meio de uma corda em um sistema de flutuabilidade de ondas preguiçosas. Da gaiola, o R-ROV é implantado em seu próprio TMS, o que permite excursões de até 1.000 metros. Após três meses, o ROV é recuperado para a plataforma, juntamente com sua gaiola, para manutenção.

A garagem é rebaixada para o fundo do mar, onde abriga o R-ROV por meses seguidos. (Foto: IKM Subsea)

Tanto os ROVs em Snorre B (quanto os ROVs em Visund) podem ser operados a partir da plataforma ou em terra por meio de um link de fibra óptica. Atualmente, o centro de controle em terra possui duas estações, uma para Visund e outra para Snorre B, embora possam ser intercambiadas e ambas possam trabalhar em um campo ao mesmo tempo. Dois pilotos trabalham na sala de controle em terra 24/7. No exterior, há também dois pilotos em cada instalação - onde normalmente, sem o apoio onshore, haveria três.

Na Snorre B, o SPRINT-Nav tem se mostrado um investimento muito interessante. Para o Merlin UCV R-ROV, o IKM Subsea possui seu próprio sistema de navegação, que recebe a sequência de coordenadas de navegação do SPRINT-Nav. Isso é usado juntamente com um mapa da infraestrutura submarina. Nos sistemas anteriores, o posicionamento não era preciso ou confiável, com o SPRINT-Nav, Møller diz que os pilotos confiam que sabem onde está o ROV - e o ROV sabe onde está. A manutenção de estações também está funcionando muito bem e isso é graças ao SPRINT-Nav, ele diz, porque não oscila muito.

"Para podermos ter um controle remoto como esse, precisamos manter a estação", diz Møller. “Se perdermos a comunicação, poderemos colocá-la no modo de manutenção da estação, para que fique parada até que um piloto local possa assumir o controle. Embora isso não ocorra com muita frequência, quando, no futuro, usarmos funções mais automáticas ou automatizadas, onde o ROV ocorre por si só, precisaremos dessa funcionalidade. ”

"Outros INS simplesmente não funcionaram", continua ele. “Os pilotos trabalham com outros sistemas e eles sabem, eles vêem, isso funciona melhor. Eles vêem que a manutenção da estação é melhor. Também é útil quando queremos fazer algo com o manipulador. No momento, usamos apenas o braço manipulador esquerdo (Atlas) para trabalhos simples e um braço Schilling Rig Master para trabalhos finos. No modo de manutenção de estações, temos mais flexibilidade. ”

Atualmente, a maioria do trabalho realizado pelo Merlin UCV R-ROV está relacionado à perfuração e a poços, ou à abertura de válvulas para produção, o que significa que a maior parte do trabalho está dentro da área de cobertura da instalação de Snorre B. O trabalho de inspeção faz com que o ROV suba cerca de 300 metros para inspecionar onde os risers marinhos estão ancorados no fundo do mar com âncoras de sucção. Para navegar até eles, os pilotos atualmente seguem o riser ao longo do fundo do mar. Mas, com pouca visibilidade, é fundamental ter confiança em um sistema de navegação para chegar onde você quer estar.

Essa transformação no mundo do ROV está apenas começando. Há mais que poderia ser feito. Alguns estão procurando remover o cabo, porque hoje o trabalho de pesquisa é limitado pelo comprimento do cabo a partir de um ponto fixo. "Você pode remover o cabo, mas fica limitado pelo tamanho da bateria", ressalta Møller. “Portanto, podemos precisar de veículos diferentes para fazer coisas diferentes.” Isso pode ser algo mais parecido com um AUV para pesquisa, suportado pelo SPRINT-Nav para navegação, e ROVs residentes, onde veículos pesados com mais recursos são necessários. "Existem muitas maneiras diferentes de fazer isso", acrescenta Møller.

Durante as missões, a UCV viaja de sua garagem submarina para o local de trabalho antes de retornar. (Foto: IKM Subsea)

Os veículos podem ser mais flexíveis, permitindo trocar peças submarinas usando acopladores indutivos, por exemplo. Sem uma corda, um sistema poderia passar de um nó para outro (onde poderia recarregar). Transponders, por exemplo. O Compatard da Sonardyne, na gaiola submarina, significaria que o retorno do ROV à sua posição de espera na gaiola poderia ser automatizado, suportado por sistemas anticolisão. O modem óptico de espaço livre BlueComm da Sonardyne também permite a transmissão de vídeo ao vivo através da água, o que permite o controle remoto ao vivo para veículos não amarrados.

Outra opção é uma gaiola com baterias que podem ser implantadas de um barco para o local necessário e deixadas para fazer seu trabalho, com comunicações e controle em terra por meio de uma bóia de superfície e da rede celular 4G. "Uma embarcação pode transportar de quatro a cinco sistemas de ROV, seria apenas um mecanismo de entrega", diz Møller. Aqui, a manutenção da estação é ainda mais crucial, pois nesse cenário não há piloto offshore como backup.

Outras áreas que a IKM Subsea estuda incluem um gêmeo digital do mundo submarino. Isso criaria a solução de navegação ideal, diz Møller. O SPRINT-Nav forneceria a posição ao lado de um sonar 3D, que poderia recriar o ambiente submarino. Além disso, se a comunicação ou o sonar cair, o SPRINT-Nav pode continuar calculando onde está o ROV. Um gêmeo digital também tornaria a simulação de procedimentos e o treinamento mais fácil e realista e reduziria o tempo no sistema real.

Os próximos passos incluem mais automação. No entanto, isso é parcialmente um desafio humano. Os pilotos de ROV estão acostumados a executar essas tarefas. Eles estão acostumados a ver e sentir onde precisam estar na água e preferem isso a depender de uma máquina. Mas, a mudança está acontecendo, diz Møller, e mais virão quando as tarefas puderem ser automatizadas, incluindo o uso de tecnologias de visão de máquina, por exemplo. você pode simplesmente enviar uma mensagem ao veículo e dizer: "Vá para a estação oeste # 2 e verifique a situação nesta válvula".

De volta a Bryne, onde a IKM Subsea também constrói testes e mantém seus ROVs e R-ROVs, duas novas UCVs estão sendo construídas para o AKOFS Offshore. Estes serão sistemas implantados em embarcações, ambos equipados com SPRINT-Navs. Estações de controle remoto adicionais também estão sendo construídas e montadas.

A IKM Subsea também está trabalhando em um manipulador elétrico para seu R-ROV elétrico, além de outras maneiras de tornar esses sistemas mais eficientes, para que a vida útil da bateria possa ser prolongada. Isso inclui um TMS elétrico, hélices e baterias alternativas e sistemas de gerenciamento de energia.

Com o aumento do interesse pelos sistemas implantados no fundo do mar, mais desses sistemas aparecerão no mercado e evoluirão, apoiados pelas tecnologias de navegação e comunicação.

Os autores
Alan MacDonald é gerente de vendas da Sonardyne. Sven Eivind Torkildsen é gerente de vendas da Innova.