Uma peça do quebra-cabeça

(Imagem: Aker Solutions)

À medida que os avanços tecnológicos continuam, os equipamentos de processamento submarino, como a compressão de gás - agora movendo-se além das águas norueguesas pela primeira vez - podem se revelar uma peça cada vez mais importante do quebra-cabeça da produção offshore.

"O cenário submarino geral está mudando radicalmente", disse Knut Nyborg, vice-presidente executivo e chefe de front-end da Aker Solutions. “Há um movimento em direção a soluções de sistema menores, de menor custo, flexíveis e habilitadas digitalmente, focadas em melhorar a recuperação e minimizar o impacto ambiental. Nesse contexto, a compressão submarina tem um papel muito importante a desempenhar e uma perspectiva de mercado muito positiva. ”

Os compressores que ajudam a manter as taxas de produção de gás de platô à medida que a pressão do reservatório no exterior diminui ao longo do tempo costumam ser instalados em plataformas acima do nível do mar, mas colocar esse equipamento no fundo do mar mais perto da cabeça do poço pode melhorar as taxas de recuperação e reduzir os custos operacionais e de capital. Colocar o compressor mais próximo da cabeça do poço aumenta a produção e a possibilidade de prolongar a vida útil do campo graças a uma queda de pressão mais baixa na tubulação a jusante, explicou Nyborg.

A compressão submarina tem uma longa lista de méritos, ele disse: “Ele fornece um melhor caso comercial, reduzindo custos e aumentando a produção, é mais seguro, é operado remotamente e a pegada ambiental de uma instalação de compressão submarina é significativamente menor, oferecendo vantagens sobre soluções baseadas na parte superior. ”

Mas tem sido um longo caminho desde o primeiro conceito de compressão submarina, em meados da década de 1980, até o primeiro uso comercial, alguns anos atrás.

Um marco importante ao longo do caminho, disse Nyborg, é quando a Statoil (agora Equinor) concedeu à Aker Solutions um contrato em dezembro de 2010 para fornecer compressão submarina para o projeto Åsgard no mar da Noruega. "Além de mostrar os desenvolvimentos bem-sucedidos das novas tecnologias de processamento submarino, a compressão submarina também se mostrou uma solução alternativa viável de desenvolvimento de campo", disse ele.

Quando a estação de compressão submarina de Åsgard foi iniciada em setembro de 2015, ela efetivamente concluiu a etapa final para a qualificação da tecnologia e demonstrou os benefícios e o desempenho do sistema em operação, disse Nyborg.

O sistema utiliza um compressor HOFIM (MAN de alta velocidade, livre de óleo), com potência de compressão de 11,5 megawatts (MW). Dependendo das vazões e da pressão, o sistema é capaz de fornecer uma taxa de pressão de até 3,5 e vazões de até 18.000 metros cúbicos por hora, por compressor. Os acionamentos elétricos de velocidade variável na parte superior e os transformadores submarinos para os compressores e as bombas foram fornecidos pela ABB. A Aker Solutions também entregou o módulo de potência e controle na parte superior da unidade flutuante de produção, armazenamento e descarga (FPSO) da Åsgard A para alimentar os compressores e as bombas.

Até o momento, os compressores submarinos de Åsgard funcionam por mais de 60.000 horas com quase 100% de confiabilidade, e estima-se que a solução permita recuperar mais de 300 milhões de barris de óleo equivalente do campo.

O sistema de compressão submarina em Egersund, na Noruega, antes de partir para o campo de Åsgard. (Foto: Aker Solutions)

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Agora, a Aker Solutions e seus parceiros estão trabalhando para aprimorar ainda mais a tecnologia, procurando levar projetos de compressão submarina a novas águas.

Localizado a cerca de 200 quilômetros da costa noroeste da Austrália, em aproximadamente 1.350 metros de profundidade, Jansz-Io, parte do projeto Gorgon - um dos maiores desenvolvimentos de gás natural do mundo - marcará o primeiro uso da tecnologia de compressão submarina fora da Noruega. O projeto, liderado pela operadora Chevron com os parceiros ExxonMobil e Shell, está atualmente na fase FEED e avançando a todo vapor, disse Nyborg.

Depois de entregar Åsgard, os principais engenheiros da Aker Solutions do projeto, juntamente com a ajuda de acordos de aliança separados com a MAN Energy Solutions e a ABB, empregaram sua experiência e lições aprendidas para desenvolver um sistema de compressão submarina de próxima geração, o SCS 2.0, para novos desenvolvimentos em campo, incluindo Jansz-Io. As empresas conseguiram manter suas equipes e competências essenciais durante a crise, já em andamento quando Åsgard entrou em operação.

De acordo com Nyborg, “o principal objetivo do programa SCS 2.0 tem sido reduzir custo, tamanho, peso, complexidade, tempo de entrega e também a necessidade de operação de elevação pesada, mantendo a funcionalidade e a robustez do projeto”, afirmou. "O trabalho de engenharia realizado indicou que o sistema SCS 2.0 é capaz de obter mais de 50% de redução em termos de tamanho e peso total."

“Pegue o módulo compressor, por exemplo, utilizando a lição aprendida - o tamanho e o peso do módulo foram reduzidos de 294 toneladas para 180 toneladas. Uma maneira de fazer isso foi simplificando o direcionamento do tubo do módulo e movendo a função anti-sobretensão para fora do módulo do compressor. Comparado a Åsgard, o número de módulos foi reduzido de 13 para sete por trem no sistema SCS 2.0. ”

Com base na experiência de Åsgard, a aliança Aker Solutions e MAN Energy Solutions tem como objetivo fornecer um verdadeiro sistema de compressão de corrente de poço, aumentando a mistura de líquido e gás que chega de poços submarinos sem o uso de lavador e bomba. "Isso reduzirá ainda mais o tamanho, o peso e o custo, tornando o sistema de compressão submarina centrífuga de alta capacidade ainda mais atraente", disse Nyborg.

“O sistema de fluxo de poço incluirá uma unidade de condicionamento de fluxo, um compressor submarino com sistemas auxiliares, um resfriador e controles associados e equipamentos de alta tensão. A necessidade de uma bomba de líquido separada, com sua fonte de alimentação de alta tensão, é removida, pois todo o líquido é encaminhado através do compressor. Há uma tremenda economia na redução do escopo umbilical e da fonte de alimentação de alta tensão, em particular nas saídas de longa distância em águas profundas. ”

As taxas de fluxo para Jansz-Io são até três vezes as de Åsgard, exigindo três compressores operando em paralelo de um lavador em um trem. A Aker Solutions não conseguiu compartilhar detalhes sobre a pegada submarina, mas disse que o requisito de energia por trem é três vezes o trem Åsgard de 11,5 MW. A estação de compressão Jansz-Io está localizada a aproximadamente 140 quilômetros a noroeste do terminal onshore em Barrow Island (a saída de Åsgard foi de cerca de 40 quilômetros).

A execução antecipada de um programa de qualificação tecnológica para a profundidade da água (1.400 metros) e o aumento da pressão de projeto (285 bar) está em andamento desde 2017.

O gêmeo digital que está sendo desenvolvido para a Jansz-lo permitirá uma estratégia preditiva de manutenção e otimização de desempenho a longo prazo, reduzindo a necessidade de intervenção e custos operacionais mais baixos. (Imagem: Aker Solutions)

Nyborg disse que a comprovada tecnologia Åsgard é aplicada à Jansz-Io, mas com lições adicionais aprendidas com o comissionamento e o feedback da operação para apoiar uma otimização adicional, incluindo custos reduzidos de equipamentos, melhor tempo de entrega, operações de elevação pesada minimizadas e robustez do projeto para limitar as operações de manutenção.

“A compressão submarina Åsgard foi a primeira entrega de compressão submarina em qualquer lugar. A filosofia de modularização para Åsgard era manter todos os equipamentos principais do processo recuperáveis individualmente da estação, e a conseqüência disso foram módulos separados para cada uma das principais unidades de processo, além de um módulo de interface de spool. Isso nos deu um design robusto, mas também peso e tamanho substanciais ”, afirmou ele.

Desde Åsgard, os engenheiros líderes têm se concentrado na implementação das oportunidades de baixo / nenhum risco encontradas na execução e no projeto do projeto, Nyborg disse: “Por exemplo, a redução dos módulos de processo de sete para três resulta em uma área significativamente reduzida do trem do compressor. As operações de elevação pesada são minimizadas pela redução do peso dos módulos. ”

“O tempo de entrega é aprimorado pelo fato de já termos feito isso antes. É tudo sobre o know-how e a experiência da equipe, bem como a força das alianças que temos com a ABB e a MAN Energy Systems. Também nos concentramos em sub-fornecedores críticos como um processo contínuo, não apenas para projetos específicos ”, disse Nyborg.

Além dos ganhos de desempenho, outro benefício da compressão submarina em Jansz-Io é o aumento da pegada ambiental ao longo da vida útil do campo. Nyborg disse: “Aproximar o compressor do poço oferece grandes vantagens em comparação com soluções alternativas (plataforma de compressão ou compressão em terra). Nosso sistema de compressão submarina atualizado pode oferecer maior recuperação, menor consumo de energia, eliminação da logística offshore, sem descargas ou emissões, com menos material usado. O peso do sistema Jansz-Io será significativamente menor por compressão MW em comparação com Åsgard. ”

Nyborg disse que a Aker Solutions desenvolveu um conjunto de indicadores de desempenho que serão usados para medir o impacto ambiental de produtos e soluções de sistemas em um projeto ou desenvolvimento de produtos. Com o lançamento deste ano, os indicadores serão incorporados no projeto Jansz-Io para medir a eficiência do aumento, consumo de material e frequência de intervenção.