0400 plataformas y facilidades de superficie

Contenidos del Tema
0400 – Clasificación General de las Plataformas Offshore
0401 – Características y Componentes Comunes de las Plataformas Offshore
0402 – Plataformas Fijas
0403 – Unidades de Producción Flotante – Descripción General
0404 – Unidades de Producción Flotante de Columna Estabilizada
0405 – FPSOs y Buques (Monocasco)
0406 – Operaciones de FPSOs
0407 – Plataformas SPAR
0408 – Innovaciones, Combinaciones y Variaciones
FUNDAMENTOS DE LAS
INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN
OFFSHORE
JJESección: 04 – Plataformas y Facilidades de Superficie (1)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Plataforma es un término estándar de la industria
• Lleva adelante alguna o algunas funciones
• Plataforma de perforacion (RIG)  MODU
• Autoelevable o Jackup
• Semisumergible
• Adaptación a Plataforma Permanente
• En inglés RIG y PLATFORM son términos que se
pueden mantener diferenciados, en español es un
poco mas complicado.
• Aquí Plataforma en términos de producción
• Plataforma de Perforación en caso de Rigs
Jack Up
Semisumergible

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Clasificación
• Por su Función
• Características Principales de Diseño o Estructurales
• Funcional
• Producción (P)  PRODUCTION
• Perforación y Boca de Pozo (D)  DRILLING
• Alojamiento (Q)  QUARTERS
• En la mayoría de los campos offshore, 1 sola plataforma acomoda todas las funciones
• Plataforma Integrada o PDQ

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Estructural
• Fijas
• Flotantes
Clasificación de Plataformas según el Diseño y Características Estructurales
Plataformas
Fijas*
Jacket de acero
Jack Up (MODU’s)
Base Pesada
Torre Complaciente
Plataformas
Flotantes
Semisumergible
Monocasco, forma de buque o “ship shape”, las FPSOs y FSOs
Plataformas de Piernas Tensionadas “Tension-leg platform (TLP)”, en su
versión standard o minidiseño
SPAR (pértiga o mástil)
Otros diseños propuestos, pero que a la fecha no han sido ni construidas ni
instaladas.
* Los diseños de plataformas autoelevables (jackup) también son utilizados para servicios de
producción permanente, y pueden ser considerados como instalaciones con fundaciones
permanente aunque ellos sean flotantes en el sitio de instalación poseyendo sus propios cascos y
puedan auto instalarse.

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Elementos de la Margen
Continental
• Plataforma Continental
• Talud Continental
• Emersión Océanica
• Se define tipo de Plataforma
(1 milla marina = 1852 m)
• Convención sobre el Derecho
del Mar (1982) – ONU
• Vigencia desde 1995

Plataformas Fijas - Jacket
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Plataformas Fijas – Jack Up (MODUs)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Plataformas Fijas – GSB (Gravity Based Structures) - CONDEEP
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Plataformas tipo Flexibles (Compliant Towers)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Plataformas Flotantes (Semisumergibles)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FPSO (Ship Shape – Monocasco)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

TLP (Tension Leg Platform)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

SPAR (Mástil o Pértiga)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Otros Diseños Propuestos (FPSO Circular y Mini TLP)
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

0401 – Características y Componentes Comunes de las Plataformas
• Estructuras de Cubierta
• Layout de las Instalaciones
• Risers de Producción
• Sistemas de Perforación
• Instalaciones de Procesamiento de Hidrocarburos
• Servicios
• Sistema de Antorcha
• Equipamientos de Izaje
• Alojamiento del Personal
• Sistemas de Escape de Emergencias
• Sistemas de Control y de Seguridad
• Sistema de Exportación
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Selección del tipo de plataforma (base o estructura)
• Profundidad del agua, Severidad del Medio Ambiente, Estabilidad del Fondo
Marino, Infraestructura existente, etc….
• Ubicación de los mercados consumidores
• La función de la base o la estructura es soportar los topsides
• Topsides (Superestructuras)
• Por encima de la zona splash (o línea de flotación), donde se instala todo el
equipamiento que hace a la finalidad de la plataforma
• Planta de producción, Equipos de perforación, Alojamiento… etc, etc.
• La estructura o base de la plataforma es el producto de una combinación de las
ingenierías civiles, navales y la arquitectura marina
• Los topsides son producto de la ingeniería del gas y petróleo
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Estructuras de Cubierta
• Bodega (Bombas, lodo y tanques de lodo, bombas de exportación
• Cubierta Principal o de Producción, x-mas, procesos, compresión
• Cubierta de Perforación
• Cuarta cubierta, o entrepiso (mezzanino), se agrega a veces entre la cubierta de
producción y la cubierta de perforación
• La función de la base o la estructura es soportar los topsides
• Topsides (Superestructuras)
• Encima de zona splash (o línea de flotación), donde se instala todo el
equipamiento que hace a la finalidad de la plataforma
• Planta de producción, Equipos de perforación, Alojamiento… etc, etc, etc
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• La estructura o base de la plataforma es el producto de una combinación de las
ingenierías civil, naval y la arquitectura marina
• Los topsides son producto de la ingeniería del gas y petróleo
• Layout de las Instalaciones  Seguridad y Eficiencia Operativa
• Evitar incendios y explosiones, mediante la segregación
• Vias de evacuación sin obstáculos
• Aislamiento del Alojamiento de la manipulación de HC’s
• Espacio y accesibilidad para tareas de IMR
• Análisis riguroso de cañerías y accesorios (fugas)
• Ventilación, vientos predominantes, posibles fugas, sistema de antorcha
• Minimización de conflictos ante SIMOPS
• API RP 14 J
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Risers
• Risers de Producción
• Tubos de acero rígido, o flexibles
• Función: Transportar los hidrocarburos hacia la
superficie o plataforma (o desde)
• Fijas  Generalmente Rígidos
• Flotantes  Flexibles
• Aguas Profundas  Ingeniería de Risers
• Risers de Perforación
• Risers de Exportación
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Sistemas de Perforación
• No todas las plataformas tienen equipos de
perforación
• Los equipos son mas compactos que en tierra
• Tratamiento integral de los lodos y fluidos de
perforación
• Importante desconectar la perforación y el riser
del movimiento de arfada.
• Sistemas de tensionado con cilindros
hidráulicos
• Metalurgia del riser de perforación es clave
• La sarta de perforación también se desacopla,
esto se hace en la torre en si.
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Instalaciones de Procesamiento de Hidrocarburos
• Procesamiento HC’s es una función básica
• Petróleo / Gas / Agua producida / Sólidos
• Separación (1 o varias etapas)
• Cada fluido tiene sus propias especificaciones de calidad
• Recipientes Separadores con deflectores para desacoplar de movimientos marinos
• Configuración Vertical preferida
• El peso es crítico y altamente evaluado y reajustado durante la ingeniería
• Mayor precisión y rigurosidad el diseño de equipos, tanto desde procesos como
desde mecánica
• Diseños compactos y más livianos de equipos fijos y rotantes.
• El componente de procesamiento de hidrocarburos es incumbencia de los
Ingenieros Químicos e Ingenieros en Petróleo.
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Procesamiento de HC’s
• BFD, PFD, UFD, y P&ID’s no son
tan distintos
• Tampoco el resto de entregables
• Cambian criterios de diseño
• Cambian criterios de operación
• Los estándares y prácticas
recomendadas son muy
específicos
• Se hace mayor énfasis en la
evaluación de riesgo a cada paso
• PARA UN PRÓXIMO CURSO
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Servicios
• Autosuficientes
• Electricidad
• Agua potable
• HVAC
• Servicios Sanitarios
• Normalmente generación con gas natural
tratado y procesado.
• Normalmente generación con diesel de
respaldo
• Servicios para la Operación en si (Utilities)
• Normalmente los servicios son contratados a
empresas especializadas
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Aire (comprimido, de
instrumentos)
• Medio de calefacción
• Glicol
• Metanol, etc

• Sistema de Antorcha
• PSVs – Sistema de Alivio
• Colectores
• Separador
• Piloto, sistema autónomo
• Antorcha
• API RP 14 J/C
• Es la última protección de una operación
normal y de los equipos de procesos
• Diseño / Dimensionamiento Complejos
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Equipamientos de Izaje
• Incluso las mas pequeñas Jacket
• Generalmente para manipulación de
tubing/casing, sartas de perforación
• Diseños marinos especializados
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Alojamiento del personal
• Tradicionalmente ofrecen albergue
• Monitoreo y Controles Remoto
• Plataformas no tripuladas (unmanned)
• Todos los servicios como de un hotel
• Requisitos Nación Anfitriona
• Plataformas Hotel en si mismas

• Sistemas de Escape de Emergencias
• Equipos para permitir la evacuación
y la supervivencia en el agua
• En el Mar del Norte se dio el
desarrollo durante los 70 – 80.
• Botes salvavidas cerrados con
escotillas estancas
• Los equipos de supervivencia se
definen por el entorno de la
plataforma
• El escape se hace expulsando los
botes salvavidas
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Sistemas de Control y de Seguridad
• Riesgo intrínseco en Perforación y Producción
• Tiempo de Respuesta a una Emergencia
• Equipos de emergencia listos para el personal
entrenado los utilice
• Entrenamiento y Simulacros constantes
• Alarmas escapes de gas e incendio, 1ra
Defensa
• Sistemas Modernos con Shutdown
• Sistemas de Comunicación
• Dispositivos de lucha contra incendio
• Diluvio, spray, espuma, extintores,
sistemas de extinción gaseosos
FUNDAMENTOS DE LAS
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• Sistemas de Exportación
• Gas Natural
• Gasoducto
• FPSO con licuefacción
• Crudo
• Oleoducto o Buque
Cisterna
• La exportación exige el
cumplimento de
especificaciones de calidad
• Elemento final en plataforma
• Riser de Producción
• Rígidos
• Flexibles
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

Jacket de acero
• + Utilizado
• Opción por defecto en
aguas convencionales
• En todas las regiones
• Compatible con exportación
flotante
• Bullwinkle
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
0402 – Plataformas Fijas con Fundaciones

• Jacket – Características y Desafío de Diseño
• Armadura o entramado en estructura rígida que es muy ligera en relación a su altura y
capacidad de carga
• 3, 4, 6 u 8 patas en arreglos de sección transversal, triangular, cuadrada y rectangular
• Lados inclinados, la jacket se estrecha hacia la superficie
• Estructura simétrica de lados idénticos
• Los lados están reforzados por refuerzos transversales a través de la estructura
• Como toda plataforma tiene muy expuestos los topsides, allí se producen las mayores
exposiciones a la intemperie
• Clavada al fondo por pilotes tubulares de acero hincados, o a través de las piernas o a
través de guías de pilotes y mangas soldadas
• Grandes plataformas tiene varios pilotes por pata
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Ventajas y Limitaciones
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
Tabla 1:
Plataformas Tipo Jacket de Acero
Ventajas Limitaciones
 Excelente resistencia en relación con su peso y costos a través de
una amplia gama de tamaños y capacidades de soporte de carga
 Excelente estabilidad y muy buena escalabilidad
 Tecnología muy bien entendida, principios de diseño e ingeniería
claramente definidos.
 Espacio interior protegido para perforación, producción y risers de
exportación
 Fabricación en prácticamente cualquier región offshore del mundo
sin necesidad de instalaciones y equipamientos especiales.
 Amplia disponibilidad de equipamientos necesarios para instalar las
estructuras de una jacket.
 Mínima área expuesta al viento, así como también a las cargas por
olas y corrientes marinas.
 Fácil inspección, mantenimiento y reparación mientras se encuentra
en servicio.
 Facilidad de decomisionado y remoción
 Capacidades completas de perforación y Cabezales de pozo en
superficie.
 Susceptible a daños por fatiga
en ambientes severos
 Las cubiertas y los topsides
deben ser instalados offshore.
 Los costos se disparan cuando
se necesita lograr resistencia a
ambientes severos
 Su aplicabilidad se reduce para
aguas con profundidades
mayores a los 305 m (1000 pies)

• Fabricación
• Soldadura de tubos laminados, se suelda por lado y se va “rolando” en posición
horizontal. Se utilizan grúas para colaborar en la tarea de soldadura y armado.
• Parte superior con una rejilla horizontal con ranuras (SLOTS) por donde se perforarán
los pozos, se repite el esquema a distintos niveles hacia abajo
• Guía de las perforaciones y para mantener los risers de perforación y producción
fijos en posición
• El número de ranuras (slots) de perforación es una medida común de la capacidad
de la plataforma, y es un número cuidadosamente determinado entre reservorios
y perforación
• Una vez construida es muy difícil agregar ranuras a una plataforma operativa
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Transporte
• Remolque húmedo o seco
• Topsides luego de la instalación de la estructura
• Buques grúa colaboran en el hundido de la estructura y luego se realiza el pilotaje
• Una decisión importante es en cuantos izajes se realiza cada maniobra
• Un solo izaje implica que se han hecho prácticamente todos los trabajos en la costa y
esto redunda en menores costos
• Desafíos
• Diseño de patrones mas vigorosos y dimensionamiento de estructuras tubulares que
minimicen contenido de acero y peso
• Procedimientos de soldaduras mejores y con menos tasas de repaso y/o de rechazo
• Racionalización de los procedimientos de construcción
• Reducción de tensiones en componentes estructurales durante el lanzamiento e
instalación
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Jacket
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

• Torre Flexible o Complaciente (Compliant)
• Estructura tubular delgada y esbelta de acero
• Sección transversal relativamente constante
• Mas livianas y delgadas que jackets en rango de comparación
• Se mueven, o son flexibles (complacientes) antes las fuerzas ambientales
• Reducen efectos de fatiga
• Distribuyen y disipan el peso (topsides y risers) y las cargas ambientales
• Pilotes
• Cables de Retención
• Flotabilidad
• Inercia
FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
Plataformas Tipo Flexible
 Bajos costos de materiales debido a su diseño
esbelto.
 Capacidades Completas de Perforación.
 Cabezales de pozo en superficie
 Excelente Resistencia en relación al peso
 Flexibilidad de diseño y diversidad de opciones
para cargas reactivas
 Removible por simple procedimiento de revertir la
instalación
 Incertidumbres derivadas de un diseño,
ingeniería y trayectoria de operaciones
demasiado novedosa y escasa.
 No ha sido probada en aguas mas allá de los 610
m (2000 pies)
 Procedimientos de instalación complicados
 Pocos contratistas de construcción con
experiencia en fabricación de CT.
Torre Flexible o Complaciente (Compliant)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Estructuras de Base Pesada (GBS)
• Ambientes muy severos (Mar del Norte, Atlántico Norte de Canadá, Ártico y la Isla de
Sakhalin)
• Experiencia noruega en construcción con concreto y la protección de los fiordos de
aguas profundas.
• Características y Desafíos de Diseño
• Base en grandes celdas en forma de cúpula que almacenan petróleo.
• Una a cuatro torres se elevan desde las celdas para soportar los topsides
• Una o mas de las torres están equipadas con los slots de perforación y albergan los risers
• Arboles a nivel de cubierta
• Los internos de torres solo se usan cañerías de transferencia entre topsides y las celdas

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
Tabla 3
Ventajas y Limitaciones de las Estructuras de Base Pesada
Construidas con materiales de bajo costo.
Gran Resistencia para soportar cargas de topsides muy pesados
Inmunidad virtual a la fatiga
Muy durable para campos con largas vidas de producción proyectadas.
Bajo requerimiento para inspección y mantenimiento de la estructura
Los topsides pueden ser acoplados a la base en el mismo sitio de
construcción, de modo que la plataforma está completa cuando se
instala
Puede acomodar las facilidades completas de perforación
Los risers se instalar en el interior protegido de la plataforma.
Fácil diseño para albergar almacenaje de crudo en su base.
Sus costos de construcción e instalación limitan su uso
en campos gigantes en regiones donde hay una falta de
infraestructura para transporte de crudo.
El límite práctico de profundidad de agua es
aproximadamente 305 m (1000 pies)
Debe ser auto flotante para su instalación, al menos en
los tamaños mayores.
La remoción y disposición de grandes unidades es
problemática

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
0403 - Unidades de Producción Flotante – Descripción General

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Clasificación según Movilidad
• Plataformas para Pruebas Extendidas de Pozos – (EWT: Extended Well Testing)
• Sistemas de Producción Temprana – (EPS: Early Production Systems)
• Desarrollo Completo de Campo – (FFD: Full Field Development)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Según el tiempo en locación y objetivo principal
• Sin embargo implican mucho sobre las especificaciones y el equipamiento
• EWT
• Conversiones ad hoc temporales
• Reunir información sobre el reservorio y sobre el fluido a producir
• EPS
• Criterios Ambientales de 20 a 50 años
• También proporciona información del reservorio
• Pero su objetivo principal es generar el ingreso de divisas
• FFD
• Criterios Ambientales de 100 años
• Son las que se desarrollarán en este curso

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Desplazamiento, Estabilidad y Movimiento
• Toda FPU debe desplazar un volumen de agua suficiente para flotar y ser estable
• FPU
• Monocasco
• Semisumergible (Casco estabilizado con columnas)
• SPAR
• Todos estos logran flotabilidad y estabilidad por los diseños y tamaños
• La estabilidad también depende de la forma del casco y de la distribución de peso
• La estabilidad también se ha mejorado por los sistemas de amarre.
• DESAFIO FUNDAMENTAL DE DISEÑO:
• ESTABILIDAD EN TODA EL RANGO DE CONDICIONES DE OPERACIÓN

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Buque Monocasco
• Capacidad de Carga en Cubierta prácticamente ilimitada
• FPSO
• FSO no tiene topsides
• Buena estabilidad, movimientos de arfada, balanceo y cabeceo impiden ciertas
operaciones

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Columnas Estabilizadas (Semisumergibles)
• Menos resistencia inherente a la zozobra que
los monocascos
• Su fuente principal de flotabilidad (pontones)
bajo el agua,
• Con adecuado lastre
• Solo columnas expuestas al oleaje
• Menos afectado a las olas que el
monocasco
• Flotabilidad adicional para aumentar su
capacidad de carga
• Mas costoso la capacidad de carga
incremental comparado con monocasco

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• SPAR
• Estabilidad Incondicional
debido a que centro de
gravedad siempre por debajo
de centro de flotación
• Estabilidad inherente sin
sistema de amarras, solo limita
movimientos laterales y
mantiene locación
• Los cascos de las SPAR se
pueden escalar hasta cualquier
tamaño para soportar cualquier
peso de topsides

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Sistemas de Lastre y Sentina
• Sistema de Lastre líquido
• Tanques de agua
estratégicamente ubicados
• Bombas, válvulas y controles
• FPSO el lastre es ajustado con la carga
de hidrocarburos
• Lastre es crítico (Ocean Ranger)
• SPAR pueden tener lastre permanente
(sólido)
• Sentinas o sumideros, que recogen
agua de las operaciones

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Sistema de Amarres y Mantenimiento de
Posición
• Capacidad de buque de permanecer
geoestacionario
• Sistemas de Amarres
• Ciertos límites de movimientos
• Fuerzas de restauración
• Amarres de Puntos Múltiples (Spread)
• Amarres de Punto Simple

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Amarre Extendido
• Múltiples líneas en un patrón tipo araña
• Cadenas-Cuerdas en un patrón curvo (catenaria) hacia el
lecho marino
• El propio peso proporciona fuerza de restauración
• En alguno casos las amarras están tensionadas (taut-wire)
• Amarre de Punto Simple
• Generalmente FPSO y FSO
• Único punto en una boya
• Proporciona un solo frente
preferido ante las s fuerzas
ambientales.

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Componentes de los Sistemas de Amarres
• Línea de Anclaje
• Cadenas, cables ligeros y pesados, sogas, nuevos materiales
• Conectores
• Argollas, eslabón tipo Kenter, tipo pera, tipo C, giratorio (swivel)
• Punto de Anclaje
• Peso muerto, ancla convencional, pilotes, pilotes de succión
• Malacates, guinches, compartimentos para guardar cadenas, canalizaciones
• Aguas ultraprofundas presentan desafíos de diseño en todos los aspectos

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Componentes de los Sistemas de Amarres

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Sistemas de Risers
• Es el elemento clave para la conducción de
los fluidos de reservorio hacia los topsides
• Es un desarrollo exclusivo de la industrial del
gas y petróleo offshore
 De Perforación
 De Producción (sin tratar/procesar)
 De Exportación (tratados, procesados y
en especificación de transporte)
o Fijos o Rígidos (Fijas, Complacientes,
TLP, SPARS)
o Flexibles (FPSO, Semisumergibles)
o Sistemas de Risers Híbridos

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Criterios Significativos de Diseño
• Profundidad del agua y presión hidrostática
• Severidad del régimen ambiental
• Movimientos de la FPU
• Caudal y tipo de fluidos y diámetro del riser
• Presión, temperatura, impurezas, viscosidad
de los fluidos de reservorio
• Arquitectura de campo y configuración de los
sistemas submarinos y la FPU
• Filosofía operativa en la subsuperficie y la
FPU
• Requerimientos de pigging.

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Desarrollos de Risers
• Aguas superficiales y estructuras fijas, simples extensiones del pozo hacia
superficie
• FPSs sobre estructuras plantillas/colectoras
• Risers individuales y luego formando un mazo de tubos con flotación en la parte
superior
• Risers en “S” para acompañar movimientos de buques
• Tuberías flexibles opción mas común para risers y flowlines en aguas
convencionales
• Aguas profundas – altas presiones hidrostáticas, limitan uso de flexibles
• Aguas profundas – largos desarrollos de risers, limita el peso del riser
• Sistemas de Riser de Torre Rígida (RRT)
• Sistemas de Riser de Catenaria de Acero (SCR)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
Sistemas de Riser de Torre Rígida (RRT) Sistemas de Riser de Catenaria de Acero (SCR)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
Sistemas de Riser Hibrido Sistemas de Riser de Catenaria de Acero (SCR)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
0404 - Unidades de Producción de Columna Estabilizada
• Utilizados como sistemas de producción flotante, son
estructuras “estabilizadas” por columnas.
• Estabilidad  columnas
• Flotabilidad  columnas y pontones
• Conocido como “Semisumergible”, o “Semisub”
• Inicios como Plataforma de Perforación
• Dos cascos pontones paralelos y entre 4 a 8
columnas
• Diseños Modernos
• Cuatro columnas, dos pontones o pontón anillo
cuadrado o circular
• El transporte se hace con la flotabilidad de los
pontones únicamente

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Semisumergibles
• Desarrollado para proporcionar una plataforma flotante de perforación estable, donde
no llegaban las jackups.
• La superficie del agua solo contacta con las columnas, la plataforma reacciona menos a
las fuerzas del oleaje comparado con un monocasco
• Su estabilidad lo hizo apto para el servicio en ambientes severos, primero como
perforación y luego como sistema de producción flotante (FPS)
• Sin embargo no es tan estable como para arboles de producción en superficie
• Amarres con sistemas de catenaria convencional
• 8, 12, o 16 líneas de anclaje, con 2, 3 o 4 líneas a cada esquina (extendido)
• Gran área de cubierta para topsides, a menudo en una sola cubierta
• Thunder Horse (1850 m) en el Golfo de México
• 40000 m3 /día (250.000 barriles/día) de crudo
• 5.7 MMSMCD (200 MMSCFD) de gas natural
• 48000 m3/día (300.000 barriles/día) de inyección de agua

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Plataformas de Piernas Tensionadas
(Tension Leg Platforms) - TLP
• Desarrollada para reducir los movimientos y permitir
árboles secos en superficie.
• El desarrollo tuvo que ver mas con el sistema de
amarres, luego derivó en modificaciones al casco.
• Similitud superficial con semisumergibles
• El sistema de amarres elimina catenarias y se basa en
correas tubulares verticales puestas en tensión
• Construcción de casco mucho mas costosa que
semisumergible, pero se puede compensar al evitar
instalaciones submarinas

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Plataformas de Piernas Tensionadas
(Tension Leg Platforms) - TLP
• Fenómenos de VIV en las correas de amarre
• En aguas profundas requiere correas tubulares
de aceros mas largos y de mayor diámetro
• Utilización de materiales compuestos no
resuelve los costos, y no han calificado como
totalmente confiables
• Plataforma URSA en el Golfo de México
• 28600 Tons de casco
• Topsides de 95 x 95 m
• 24000 m3/dia (150.000 bpd) de crudo
• 11 MMSCMD (400 MMSCFD) de condensado
• 16 tendones de 32 pulgadas
• Pilares de 96 pulgadas e hincados unos 123 m

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
0405 - FPSOs y Buques Monocasco
• El sistema flotante mas utilizado alrededor del mundo (Agosto 2013 – Offshore Magazine)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
 Capacidad de Almacenamiento
en regiones remotas, sin
infraestructura
 Disponibilidad de buques
cisterna para reconversión
 Atractivo para contratistas en
compra y alquiler
 Relativamente poco costo
 Altamente móvil y flexible
 Construcción en astilleros
standard
 Gran disponibilidad de área para
topsides
 Posibilidad de desconexión de
amarras y deriva en mal tiempo
 Disponibilidad para acomodar
prácticamente cualquier peso
de topsides
 Aguas ultraprofundas

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Capacidad de Transporte
• Toneladas de Peso muerto (dwt) de capacidad de carga
• Carga Total = Bunker + Crudo + Agua Dulce + Tripulación + Provisiones
• Dos buques con una diferencia de 10 a 15 % en eslora
• Amplia variación de capacidad de carga (volumen)
• Volumen no es lineal con profundidad y amplitud del casco
• Una FPSO pequeña (50 K Tons)  47000 m3 (300.000 barriles)
• 100 K Tons dwt  79500 a 120000 m3 (500 a 750.000 barriles)
• 150 K Tons dwt  160 a 198000 m3 (1 a 1.25 MM barriles)
• Desde 150 K a 300 K Tons dwt  VLCC (Very Large Crude Carriers)
• ULCCs (Ultra Large Crude Carrier)  360.000 m3 (2.25 MM de barriles)

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Áreas de Aplicación
• F: Floating (Flotante)
• P: Production (Producción)
• S: Storage (Almacenamiento)
• O: Offloading (Descarga)
• El rango de aplicaciones para FPSO muestra la flexibilidad de concepto:
• Unidades mas pequeñas producen en campos marginales a 16 m de profundidad
• En el Mar del Norte son de tamaño modesto, es una concesión a la severidad
• FPSOs mayores se encuentran en Africa Occidental y Brasil

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
0406 - Operaciones de las FPSOs
• Las operaciones en FPSOs son un poco diferentes a otras instalaciones flotantes
• Gran área en cubierta permite una disposición diferente de componentes
• Las FPSOs cuentan con tripulación marina si tienen sistemas de propulsión
• Las FPSOs permanentemente amarradas prácticamente sin tripulación marina
• Las principales distinciones con una FPSO
• Sistemas de Carga y Descarga

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• La mayoría de las FPSO mantienen locación mediante amarres (convencionales)
• Sólo 4 FPSOs cuentan con sistemas de posicionamiento dinámico
• Los amarres pueden ser de un solo punto, o del tipo extendido.
• Ambos sistemas pueden ser desconectables y no desconectables
• Desconectables, liberan la FPSO entre 5 y 30 minutos
• No Desconectables, la liberan en 12 horas
• El objetivo de los desconectables es desvincular la FPSO rápidamente ante la llegada de
una tormenta severa.
• Los amarres desconectables son muy necesarios en lugares remotos
• Los sistemas de un solo punto se seleccionan para ambientes severos
• Los sistemas extendidos son preferidos en ambientes calmos y sin direccionalidad de las
fuerzas ambientales

FUNDAMENTOS DE LAS
OFFSHORE
• Amarres Extendidos
• Simétricos, 4 a 12 líneas en catenaria y pueden ser tensados
• Las líneas terminan en anclajes de diversos tipos, dependiendo del suelo marino
• A veces se agrega flotabilidad para aliviar peso a las líneas de amarre
• Los costos de los sistemas de amarre no son despreciables, y siempre necesitan de
buques de asistencia para la instalación
• El amarre extendido también se conoce como estacionario (misma posición y
orientación)
• Permite risers individuales
• Catenarias o tuberías flexibles
• Menos costoso que un sistema de un solo punto
• Funcionamiento mas simple con menos requisitos de IMR

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• Amarres de un Solo Punto (Weathervaning Moorings)
• Permite girar 360° alrededor del punto de amarre
• La proa siempre apunta hacia las fuerzas climáticas (minimiza impacto de olas y viento)
• Mas adecuado para entornos severos y direccionales
• Las desventajas de un solo punto
• Conexión de risers de producción y exportación que deben ser geoestacionarios
• Se realiza la conexión en el mismo punto de amarre
• La ingeniería de estos sistemas es muy avanzada
• Quedan problemas por resolver
• Interfaz de amarre
• Torretas
• Internas
• Externas
• Boyas de Amarre
• Conjunto Giratorio (Swivel Assembly)

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• Torretas (Turrets)
• Ensambles para el manejo de fluidos, potencia y control de umbilicales
• Geoestacionaria y amarrada al fondo marino
• Mesa o Plato Giratorio
• Los risers llegan a la Torreta
• Internas, dentro del casco de la nave, proa o centro del buque (moonpool)
• La torreta se soporta mediante una boya
• Son desconectables y las mas comunes
• Tambien para buques cisterna
• Externas
• Fuera del casco de la nave, sobre una estructura que sobresale tipo yugo
• Desconectables o permanentes
• Desconectables van montadas sobre una estructura flotante

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• Torretas (Turrets)

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• Boyas de Amarre y Transferencia
• CALM (Catenary Anchor Leg Mooring), mas común
• Buque se conecta a boya con una cuerda llamada calabrote
• Son mas utilizadas para buques cisternas y transferencia

• Permite la transferencia de fluidos, y señales
• Producción desde pozo
• Potencia eléctrica a instalaciones submarinas
• Señales de control (hidráulicas, electrónicas)
• Inyección de agua y gas, Inhibidores
• Ingeniería de alta especialización
• Componentes del Conjunto Giratorio (simple)
• Columna de elementos de transferencia de fluidos y señales
• Cada elemento giratorio tiene un núcleo interno geoestacionario, como la torreta y
los risers
• Los elementos giratorios son soportados por la torreta
• El núcleo interno tiene los caminos de flujo o conductores para fluidos, potencia y
datos
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• Cada paso de flujo vertical de núcleo se conecta a un circuito de flujo horizontal
• El circuito de flujo horizontal se forma entre un anillo intermedio conectado núcleo
y una anillo de salida conectado a la FPSO
• La geometría permite un flujo continuo
• El movimiento relativo se controla por rodamientos radiales y axiales
• Se utilizan juntas dinámicas energizadas como fluidos barrera evitando cruce de
flujos o salida al medio ambiente
• La transferencia de potencia o de señales utiliza anillos deslizantes
• También hay tecnología para fibras ópticas
• A veces incorporan lanzaderas y trampas de pigs para flowlines
• También puede incluir caminos de flujo para risers para exportación
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• Almacenamiento, Descarga y Sistemas de Transferencia
• Seguridad
• Carga
• Gas Inerte
• Detección de Gases y Alarma
• Sistema de Lavado de Crudo (COW)
• Calentamiento de Tanques
• Bombas
• Tanques de Glicol y Metanol
• Descarga
• Componentes a bordo y fuera de borda
• Por lo general menos de 24 horas de transferencia, ventana de tiempo
• Capacidad redundante de bombeo
• La redundancia es para el sistema completo, sistema de transferencia de custodia,
medición, cañerías, etc.
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• Seguridad
• Transferencia
• Desde el fuera de borda de la FPSO hasta el buque cisterna
• Transferencia Directa
• Mangueras
• Arco a Arco
• Arco a Popa
• Asistencia de remolcadores
• CAPEX mínimo, restricciones de ventana de tiempo, riesgo de dos buques
operando tan próximamente, no adecuada en ambientes severos
• Requiere de una planificación muy rigurosa de todas las maniobras
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• Seguridad
• Transferencia
• Transferencia Indirecta o Mediada
• Implica un componente importante entre la FPSO y la cisterna
• Boya CALM para amarre del buque cisterna
• La FPSO bombea hacia la CALM y de ahí a la cisterna
• En climas severos la instalación se debe hacer mas compleja
• Ofrecen ventanas de tiempo mas grandes
• Se plantean menos riesgos de colisión (800 m versus 90 m en Directa)
• Mayor CAPEX aunque en algunos campos hay redundancia de boya
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• Cilindro de gran diámetro, con fondo abierto
• Flota verticalmente con un calado de 90 a 215 m
• Estructura esbelta (D/L)
• Parte superior tanques de lastre variable (agua y aire)
• Agua ocupa nivel dentro del casco igual a la línea de flotación
• La parte inferior del casco cuenta con lastre permanente (sólido o
agua)
• Tanque Duros / Tanques Blandos
• Muy estable por que el centro de flotación está por encima de su
centro de gravedad
• El agua dentro del cilindro otorga mucha inercia y por lo tanto
estabilidad
• El calado y el perfil esbelto reducen los movimientos de arfada
• Ofrece las ventajas de la TLP pero sin la complejidad estructural y
sin piernas tensionadas
• Sujetos a VIV  Strakes (aletados helicoidales discontinuos)
• Casco y Risers
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0407 - Plataformas SPAR (Mástil)

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0407 - Plataformas SPAR (Mástil) a 2012
1. Neptuno
2. Medusa
3. Genesis
4. Gunnison
5. Front Runner
6. Boomvang
7. Nansen
8. ATP Titan
9. Tahiti
10. A. Haansteen
11. Holstein
12. Kikeh
13. Mad Dog
14. Hoover / Diana
15. Constitution
16. Red Hawk
17. Horn Mountain
18. Devils Tower
19. Lucius
20. Perdido

• Sistemas de Amarras (por debajo de la línea de flotación
• Catenarias
• Cables tensionados
• El lastre del casco es el que proporciona la fuerza de restauración
• Los amarres sirven para mantener la locación
• Los amarres sirven para relocalizar la perforación en diferentes ranuras
• También para relocalizar en caso de que un semisumergible venga a
realizar un workover
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• Sistemas de Risers en Plataformas SPAR
• La estabilidad de las SPAR permite
• Perforación
• Completamiento o terminación en superficie
• La interfaz entre risers y cabezal de pozo tiene similitudes con las torretas
• Los risers están en el centro protegido del casco, pero por lo general no están
soportados por el casco
• Cada riser flota independientemente con tanques de flotabilidad en la parte superior
• El tanque de flotabilidad da soporte al riser y también al árbol de navidad
• Fluidos, y señales se conectan con jumpers flexibles
• Este arreglo desacopla risers y árboles de los movimientos de la plataforma, alivia al
casco de cargas verticales
• La instalación de tanques (latas) de flotabilidad es uno de los aspectos mas desafiantes en
las plataformas SPAR
• La utilización de tanques de flotabilidad no es universal
• Plataforma Holstein con tensores mecánicas (como en las TLP)
• Tensores desacoplan, pero transfiera carga de los risers a la plataforma
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• Sistemas de Risers en Plataformas SPAR
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• Fabricación e Instalación
• Técnicas y procedimientos de astillero comunes y corrientes
• El desarrollo de las SPARS se originó con investigaciones estructurales en Finlandia
• La mayoría de los cascos han sido construidos en Finlandia
• La instalación es relativamente sencilla, pero demanda cuidado y precisión
• Se verticaliza por inundación de un tanque suave
• Luego se conectan las amarras preconstruidas
• EL casco se deslastra para tensar amarres
• Los topsides se instalan luego de la instalación del spar.
• Un casco spar se podría utilizar para almacenamiento de crudo, como la gran mayoría está
en el Golfo de México, no se ha requerido.
• La excepción es Aasta Hansteen, que almacena condensado, por lo cual se la conoce como
una SPAR FPSO
• A 2012 aun era un proyecto en desarrollo y se construían los topsides
• Según www.offshore.com, Aker Solutions ganó la licitación para construir una nueva
spar en Aasta Hansteen, que será la mas grande del mundo
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• TLP y SPAR son los desarrollos mas recientes que han tenido aceptación industrial
• Se han desarrollado nuevos conceptos respondiendo a las tendencias
• Desarrollo de aguas ultra profundas
• Interfaces con instalaciones de producción submarinas
• Reducción de costos
• Explotación de reservas remotas de gas natural
• Conceptos:
• Plataformas MINI TLP
• Semisumergibles de Calado Profundo
• FPSO de Perforación (FDPSO)
• FPSO de casco circular
• FPSO para LPG, NGL y GTL
• Desarrollos Complejo Multiplataformas
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0408 - Innovaciones, Variaciones y Combinaciones

• Plataformas MINI TLPs
• Desde línea de flotación hacia arriba es una SPAR
• La columna soporta los topsides pero no es de gran
longitud (12 – 20 m)
• En la base de la columna están los tres pontones
• Pontones otorgan flotabilidad y sostén de amarres.
• Instaladas en GoM y Africa Occidental
• Según los fabricantes
• Casco muy eficiente
• Movimientos restringidos
• Menos requerimiento de acero
• Árbol seco en plataforma
• Risers de acero de catenaria (SCR)
• Se favorece para desarrollo de aguas profundas pero
marginales
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• FPSO de casco circular (C-FPSO)
• Petrobras fue una de las primeras empresas en
arriesgarse por esta tecnología
• En 2014 se registran en construcción entre 6 y 7
de estas plataformas
• Misma respuesta a fuerzas ambientales a
cualquier orientación
• Amarre en forma extendida, eliminando torreta
• Ahorro de costos por simplicidad de diseño y
construcción
• Capacidad de almacenamiento de petróleo
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