Estrategia de Instalación

La construcción de plataformas marinas (marine platform) es el conjunto de actividades que tiene por objetivo erigir una plataforma en el mar. Hay muchos factores que definen el proceso de construcción de plataformas marinas de entre los cuales resaltamos los siguientes:

• Tipo de plataformas; convencional, base de gravedad, torre flexible, TLP, SPAR, FPSO, Semi-sumergible.
• Configuración de la plataforma; dimensiones, puntos de apoyo, cantidad de niveles.
• Peso y centro de gravedad.
• Equipo de instalación; barco grúa principalmente.
• Medio de transporte; chalanes, buques de carga pesada.
• Instalaciones para fabricación; patio de fabricación, método de carga.
• Plazo de Ejecución.

La construcción de una plataforma marina es un proceso que inicia en tierra y concluye en el mar. Construir una plataforma marina desde cero en alta mar, aunque pudiera ser posible, implicaría un proceso prolongado, ineficiente y complejo debido a las circunstancias particulares del medio marino tales como la logística para llevar los insumos y al personal desde tierra a la plataforma, contar con una o varias embarcaciones de soporte para la construcción y por supuesto, la afectación por eventos meteorológicos (viento, oleaje, tormentas, huracanes, etc.). Por otro lado, construir completamente una plataforma en tierra y llevarla así hasta su sitio final de instalación requiere de una infraestructura, equipos y metodología muy complejos lo cual podría no ser factible y rentable para las compañías petroleras.

Para llevar a cabo la construcción es necesario definir cuáles serán las secciones mayores en que una plataforma se dividirá y cómo serán transportados e instalados. Es así que se define la estrategia de instalación, la cual es la cadena de actividades que se realizarán para llevar los componentes de una plataforma marina desde el patio de fabricación hasta el sitio final de instalación.

El proceso de instalación de plataformas marinas inicia en los patios de fabricación con la operación de carga (load-out), continua con la operación de transporte (transportation) y culmina con las operaciones de instalación (installation) propiamente dichas. A estas actividades que se realizarán sobre el mar o en la interfase tierra-mar se le conocen como operaciones marinas (marine operations).

La tendencia en la construcción de plataformas marinas ha sido realizar la mayor cantidad posible del trabajo en tierra y hacer el mínimo de actividades en alta mar. Esto es debido a que el trabajo en tierra es más eficiente y continuo que en alta-mar y también porque los insumos de la construcción en altamar (personal, equipos) son más caros que los de tierra. Sin embargo, esta tendencia se ve contenida por una serie de limitantes que imponen los recursos de construcción disponibles, las condiciones geográficas naturales o artificiales y los aspectos de seguridad.

Compromisos recíprocos relacionados con el grado de integración considerado en la fabricación de una plataforma marina.

Al incrementar el porcentaje de integración se reduce el tiempo de interconexión y puesta en marcha costa fuera, optimizando así la duración y el costo del proyecto y coadyuvando a que la compañía petrolera pueda poner en operación la plataforma en menor tiempo. En contraparte, el peso de la plataforma se incrementa y por lo tanto la instalación requerirá de métodos más sofisticados y de recursos con mayor capacidad y costo.

En los años 80’s, las superestructuras de las plataformas marinas de perforación construidas en México salían de los patios de fabricación (fabrication yard) con la cantidad mínima de equipos y tuberías y con un peso aproximado de 500 t - 900 t. En los 90’s el porcentaje de integración aumentó y el peso de las superestructuras llegó a estar entre los 1,800 t - 2,200 t. Para el inicio del siglo XXI, la integración siguió aumentando y el peso llegó a estar entre 2,600 t - 2,800 t. Este incremento en peso se debió en gran parte al aumento en el porcentaje de integración de estas estructuras mas que a cambios de configuración o diseño diseño conceptual; estamos hablando de superestructuras con dos niveles, uno para la colocación de los cabezales de pozos y el segundo para el apoyo de los módulos de perforación. El cambio más relevante tal vez fue el incremento de la cota del nivel de cabezales de 15.85 m sobre el nivel del mar a 19.2 m, el cual tuvo lugar después de los daños que sufrieron las plataformas con el paso de los huracanes Opal y Roxanne en 1995. Este cambio tuvo apenas un incremento marginal en el peso de las superestructuras, y realmente el aumento en el peso durante la instalación se puede atribuir al grado de integración de las estructuras.

En la siguiente figura se muestra una comparación de la superestructura de perforación de la plataforma AKAL-C en 1978, que pesó al momento de la instalación 590 t, contra la superestructura de la plataforma MALOOB-A, instalada en el año 2005 pesando al instalarse 2,365 t.

Comparación de peso durante la instalación de dos superestructuras de perforación (creada por el autor).

La estrategia de instalación también toma en cuenta la composición de la plataforma. En el caso de una plataforma fija sus componentes principales en función a la instalación son:

• Superestructura (deck): estructura que ofrece el soporte para la realización de las actividades de explotación petrolera.
• Pilotes (piles): cimientos de la superestructura que se prolongan a una profundidad determinada por debajo del lecho marino.
• Subestructura (jacket): armadura que refuerza los pilotes y sirve de guía durante la instalación de ellos.

Partes de una plataforma fija convencional.

La estrategia de instalación tendría la cadena de razonamiento que se muestra a continuación:

Cadena de razonamiento para definir la secuencia de instalación.

Con base en esta cadena de razonamiento, la secuencia de instalación es la siguiente:

• Paso 1: instalar la subestructura.
• Paso 2: hincar pilotes.
• Paso 3: instalar la superestructura.

Dentro de estos pasos simples, se podría presentar la necesidad de definir otros aspectos básicos de la instalación que repercuten en el transporte y, finalmente, en la forma que los distintos componentes serán construidos y cargados. A continuación señalamos los siguientes aspectos:

El peso de los componentes principales de la plataforma en combinación con la capacidad de izaje costa fuera (es decir, la capacidad del barco grúa disponible) sirve para determinar la segmentación final de la plataforma. En ocasiones la superestructura se secciona para ajustarse a la capacidad de izaje, como fue el caso de la superestructura de la plataforma de producción PB-AB-01 de tres niveles que se instaló en dos partes; la primera que correspondía al primer nivel y la segunda que contenía los otros dos.

Niveles 2 y 3 de la superestructura de PB-AB-01, al momento de ser izada por el SSCV HERMOD, en la Sonda de Campeche (circa 2001).

Debido a la altura de la sub-estructura podría resultar impráctico e inseguro transportarla de pié. Esto sólo se ha hecho en plataformas de poco tirante y con dimensiones relativamente pequeñas.

Salida a Navegación de la subestructura de PP-MAY-B (circa 2004, puerto de Tampico) a bordo del chalán JMC-301 a la tira del remolcador REED DANOS. El tirante de agua en el sitio de instalación es de 12.0 m.

Para estructuras de tirantes mayores, lo más práctico y seguro para su transportación y su fabricación es disponerla en forma horizontal (acostada). Con esta disposición en mente, debe diseñarse la plataforma para que pueda ser construida, cargada, transportada y lanzada al mar en posición horizontal y después se pondría en pie en su ubicación final en el sitio de instalación.

Superestructura de PP-MALOOB-B a bordo del chalán L-400, durante los preparativos de navegación en el Patio Swecomex, Congregación Anáhuac, Ver. (circa 2005).

La longitud total de los pilotes hace impráctico que se transporten y se instalen completos. Para poder ser izados tendrían que ser de una dimensión y espesor bastante mayor del requerido para su función. Al seccionar los pilotes se facilita su carga, transporte e instalación, sin necesidad de aumentar su diámetro y espesor. Al final, las secciones en las que se dividen los pilotes dependen de varios factores como la composición geotécnica del subsuelo y la capacidad de manipulación del contratista de la instalación.