Transformación de la producción de petróleo en alta mar con VSD avanzados de media tensión

La Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC) se ha comprometido a aumentar su capacidad de producción de petróleo hasta cinco millones de barriles diarios en 2030 para satisfacer la creciente demanda mundial de energía. El bloque Belbazem, un enorme proyecto de desarrollo de tres yacimientos petrolíferos marinos valorado en 744 millones de dólares, será fundamental para alcanzar los objetivos de ADNOC, pero esta gran producción no puede lograrse sin bombas eléctricas sumergibles (BES) que funcionen con eficacia. Por eso se pidió a Weg, especialista en motores y accionamientos, que suministrara sus variadores de velocidad de media tensión (MV VSD) para alimentar las BES de Belbazem y explotar al máximo los recursos locales de petróleo y gas no utilizados.

Los ESP se utilizarán para la elevación artificial, una técnica fundamental en la industria del petróleo y el gas. Las ESP son bombas eléctricas sumergibles accionadas por un motor eléctrico especial que extraen eficazmente hidrocarburos de pozos profundos. Aumentan las tasas de producción, especialmente en yacimientos de alto rendimiento con baja presión natural. Las ESP ofrecen versatilidad y pueden controlarse a distancia, lo que reduce la necesidad de intervención manual. Su gran eficacia y adaptabilidad los hacen indispensables para maximizar la productividad de los yacimientos.

Sin embargo, los ESP también son difíciles de alimentar. Se colocan a distancia en entornos marinos profundos, donde las duras condiciones son la norma, y la energía se transmite normalmente a través de largas distancias mediante cables aislados especializados. El fallo de un ESP durante la producción de petróleo en alta mar puede provocar la interrupción de la extracción de petróleo, pérdidas de ingresos y posibles daños en los equipos. Además, las reparaciones son costosas, requieren mucho tiempo y pueden ser peligrosas, ya que los sistemas ESP suelen instalarse en espacios reducidos, como pozos, y su mantenimiento entraña riesgos de caídas, resbalones y exposición a peligros eléctricos y mecánicos.

Todos estos factores pueden interrumpir las operaciones y afectar a los programas de producción. En el caso de Belbazem, hay que evitarlos a toda costa para que el bloque offshore pueda cumplir sin falta el objetivo inmediato de producción de 45.000 barriles diarios de crudo ligero y, por supuesto, apoyar el objetivo de ADNOC de alcanzar los cinco millones de barriles diarios al final de la década.

Por eso los variadores de velocidad (VSD) son esenciales para alimentar los ESP. Los VSD permiten controlar con precisión la velocidad de la bomba para adaptarla a las condiciones cambiantes del pozo, lo que garantiza un funcionamiento eficaz y prolonga la vida útil del equipo.

Dado lo mucho que estaba en juego en el proyecto de desarrollo de Belbazem, estaba claro que se necesitaban VSD para controlar con precisión la velocidad de las ESP en función de las condiciones de funcionamiento requeridas, y que estos sistemas debían adaptarse específicamente a los requisitos del yacimiento de Belbazem.

Por eso se pidió a Weg, especialista en el suministro de motores y accionamientos, que apoyara el proyecto. Se recurrió a Weg durante la fase de diseño de ingeniería inicial (FEED) del proyecto de Belbazem. En ella, las empresas de ingeniería, compras y construcción (EPC) del proyecto se reúnen para planificar e identificar el diseño operativo y la tecnología adecuados, con la aportación de expertos mundiales en la materia. También evalúan proactivamente los posibles retos o riesgos por adelantado, evitando costosos cambios en las fases posteriores del desarrollo.

“Weg estuvo encantada de apoyar a los EPC del proyecto de desarrollo de Belbazem durante la fase FEED”, explica Ahmed ElShayal, director Regional de Negocio de O&G de Weg en Oriente Medio. De este modo, pudimos contribuir al desarrollo del proyecto desde sus primeras fases conceptuales con nuestra experiencia y tecnología crucial".

“Sobre la base de esas primeras conversaciones, se decidió abandonar el uso de una solución convencional de accionamientos de baja tensión (BT) para accionar y controlar los ESP. En su lugar, se decidió que una mejor opción sería utilizar los VSD de MT de Weg para adaptarse a las circunstancias del proyecto”.

Aunque los variadores de BT son más ventajosos en determinados entornos, en Belbazem el uso de variadores de MT ofrecía varias ventajas frente a los de BT. Los sistemas de MT son más eficientes, ocupan menos espacio porque son más compactos y ligeros -especialmente si se utilizan accionamientos MVW01 G2 con transformador integrado, que se mencionan más adelante- y suelen producir menos armónicos perturbadores. Además, los sistemas de tensión de media tensión experimentan una menor caída de tensión en distancias largas y pueden acomodar los tendidos de cable más largos, tan esenciales para alimentar los ESP, sin experimentar una caída de tensión excesiva ni requerir medidas de compensación adicionales.

Al final, se recomendaron los VSD de MT como “tecnología crucial” para el bloque offshore de Belbazem, 15 unidades en total. En concreto, Weg recomendó sus variadores MVW01 G2 de segunda generación, que incorporan componentes avanzados, ofrecen mayor potencia de salida, mayor fiabilidad e importantes mejoras de eficiencia energética.

Los componentes avanzados del MVW01 incluyen la tecnología de inversor de fuente de tensión (VSI), que toma la energía de una fuente de alimentación y la convierte en una forma utilizable por distintos dispositivos, con topología de potencia multinivel de pinza de punto neutro (NPC), que ayuda a utilizar y gestionar de forma eficiente distintos niveles de tensión. Estas tecnologías se combinan con los transistores bipolares de puerta aislada de alta tensión de 6,5 kV (HV IGBT) que amplifican, regulan, convierten o activan o desactivan rápidamente las corrientes de alta tensión.

La segunda generación MVW01 G2, recomendada para el proyecto Belbazem, ofrece mayor potencia y fiabilidad con el mismo tamaño. Esta mejora del rendimiento se atribuye al uso de los últimos IGBT de alta tensión, con una mayor área de funcionamiento seguro y una mayor capacidad de cortocircuito. La potencia del accionamiento oscila entre 500 y 22.500 CV (400 y 16.000 kW), con tensiones nominales de 2,3 kV a 6,9 kV y una frecuencia de salida de hasta 120 Hz.

“El MVW01 G2 es versátil y puede utilizarse en diversos entornos industriales, como compresores, bombas, ventiladores, cintas transportadoras y molinos”, explica ElShayal. “El diseño de la unidad, que combina el número óptimo de componentes de potencia y control, da como resultado el diseño de mayor eficiencia del mercado.

”La interfaz del operador está diseñada para que resulte familiar y fácil de usar, reflejando la de la línea de productos LV VSD de Weg. Gracias a la coordinación con los proveedores de ESP, Weg pudo garantizar una integración perfecta de todo el sistema".

Junto con los motores de imanes permanentes (PMM) especiales fabricados por los fabricantes de equipos originales (OEM) de las bombas, los 15 MVW01 G2 suministrados han proporcionado una solución integrada que no sólo cumple los requisitos exclusivos del proyecto, sino que también ofrece importantes ventajas de ahorro de costes. La exitosa implantación de la tecnología MV VSD de Weg ha mejorado significativamente la eficiencia operativa del proyecto Belbazem.

“Belbazem representa un gran avance en varios frentes”, afirma ElShayal. “Es la primera vez que se utiliza el VSD de media tensión de Weg para sistemas ESP en los EAU y Oriente Medio, y en todo el mundo para aplicaciones ESP con PMM. La tecnología no sólo ha cumplido las expectativas, sino que las ha superado”.

El desarrollo de Belbazem también ha abierto las puertas a nuevas colaboraciones para Weg. Entre ellas se incluye su apoyo actual a las ESP en un proyecto de desarrollo en Bu Haseer, un yacimiento de petróleo y gas en alta mar situado entre las islas Das y Zirku, en Abu Dhabi, que también explota Al Yasat Petroleum Operations Company. En ese proyecto se utilizará la tecnología de accionamientos BT de Weg.

Por ahora, el proyecto Belbazem es un testimonio del impacto transformador de las soluciones innovadoras de Weg en la industria del petróleo y el gas, y de cómo los VSD pueden contribuir al objetivo de ADNOC de producir cinco millones de barriles de crudo al día en 2030.

Más Información: motores Weg.