La tecnología submarina implica equipos, operaciones o aplicaciones oceánicas completamente sumergidas, especialmente cuando se encuentran a cierta distancia de la costa, en aguas oceánicas profundas o en el fondo marino. El término submarino se utiliza con frecuencia en relación con la oceanografía , la ingeniería marina u oceánica , la exploración oceánica , los vehículos operados remotamente (ROV) , los vehículos submarinos autónomos (AUV), las comunicaciones submarinas o los cables eléctricos , la minería de minerales del fondo marino , el petróleo y el gas , y la energía eólica marina . .
Los campos de petróleo y gas se encuentran debajo de muchas aguas interiores y áreas marinas en todo el mundo, y en la industria del petróleo y el gas el término submarino se relaciona con la exploración, perforación y desarrollo de campos de petróleo y gas en estos lugares submarinos. [1] Los campos e instalaciones petroleros submarinos se denominan genéricamente utilizando un prefijo submarino , como pozo submarino , campo submarino , proyecto submarino y desarrollos submarinos.
Los desarrollos de campos petroleros submarinos generalmente se dividen en categorías de aguas poco profundas y aguas profundas para distinguir entre las diferentes instalaciones y enfoques que se necesitan. El término aguas poco profundas o plataforma se utiliza para aguas muy poco profundas donde se pueden utilizar instalaciones cimentadas en el fondo, como plataformas de perforación autoelevables y estructuras fijas en alta mar , y donde es factible el buceo de saturación . Aguas profundas es un término que se utiliza a menudo para referirse a proyectos costa afuera ubicados en profundidades de agua superiores a alrededor de 600 pies (180 m), [2] donde se utilizan buques de perforación flotantes y plataformas petrolíferas flotantes , y se requieren vehículos submarinos operados remotamente ya que el buceo tripulado es no practico.
Las terminaciones submarinas se remontan a 1943 con la finalización del lago Erie a una profundidad de agua de 35 pies (11 m). El pozo contaba con un árbol de Navidad tipo tierra que requirió la intervención de buzos para su instalación, mantenimiento y conexiones de la línea de flujo. [3] Shell completó su primer pozo submarino en el Golfo de México en 1961. [4]
Los sistemas submarinos de producción de petróleo pueden variar en complejidad desde un solo pozo satélite con una línea de flujo conectada a una plataforma fija , FPSO o una instalación en tierra, hasta varios pozos en una plantilla o agrupados alrededor de un colector, y transfiriendo a una instalación fija o flotante, o directamente a una instalación en tierra. [5]
Los sistemas de producción submarinos se pueden utilizar para desarrollar yacimientos, o partes de yacimientos, que requieren la perforación de pozos desde más de una ubicación. Las condiciones de aguas profundas, o incluso las condiciones de aguas ultraprofundas, también pueden dictar inherentemente el desarrollo de un campo mediante un sistema de producción submarino, ya que las instalaciones de superficie tradicionales, como las de una camisa con pilotes de acero, pueden ser técnicamente inviables o antieconómicas debido al agua. profundidad. [5]
El desarrollo de campos submarinos de petróleo y gas requiere equipos especializados. Los equipos deben ser lo suficientemente fiables para salvaguardar el medio ambiente y hacer económicamente viable la explotación de los hidrocarburos submarinos. El despliegue de dicho equipo requiere embarcaciones especializadas y costosas, que deben estar equipadas con equipos de buceo para trabajos relativamente poco profundos (es decir, unos pocos cientos de pies de profundidad como máximo) y equipos robóticos para aguas más profundas. Por lo tanto, cualquier necesidad de reparar o intervenir equipos submarinos instalados suele ser muy costosa. Este tipo de gasto puede resultar en el fracaso económico del desarrollo submarino.
La tecnología submarina en la producción de petróleo y gas en alta mar es un campo de aplicación altamente especializado con exigencias particulares en ingeniería y simulación. La mayoría de los nuevos campos petroleros están ubicados en aguas profundas y generalmente se les conoce como sistemas de aguas profundas. El desarrollo de estos campos establece requisitos estrictos para la verificación de las funciones de los distintos sistemas y su cumplimiento con los requisitos y especificaciones actuales. Esto se debe a los altos costos y el tiempo que implica cambiar un sistema preexistente debido a las embarcaciones especializadas con equipos avanzados a bordo. Una prueba a gran escala ( Prueba de Integración del Sistema – SIT) no proporciona una verificación satisfactoria de los sistemas de aguas profundas porque la prueba, por razones prácticas, no puede realizarse en condiciones idénticas a aquellas bajo las cuales operará el sistema más adelante. Por lo tanto, la industria petrolera ha adoptado tecnología de datos moderna como herramienta para pruebas virtuales de sistemas de aguas profundas que permite la detección de fallas costosas en una fase temprana del proyecto. Mediante el uso de herramientas de simulación modernas, se pueden configurar y utilizar modelos de sistemas de aguas profundas para verificar las funciones y propiedades dinámicas del sistema frente a diversas especificaciones de requisitos. Esto incluye el desarrollo basado en modelos de plantas innovadoras de alta tecnología y soluciones de sistemas para la explotación y producción de recursos energéticos de forma respetuosa con el medio ambiente, así como el análisis y evaluación del comportamiento dinámico de componentes y sistemas utilizados para la producción y distribución. de petróleo y gas. Otra parte es la prueba virtual en tiempo real de sistemas de producción submarina, perforación submarina, suministro sobre el nivel del mar, sismografía, equipos de construcción submarinos y equipos de medición y control de procesos submarinos. [ cita necesaria ]
La infraestructura de transmisión de energía para la energía eólica marina utiliza una variedad de tecnologías submarinas para la instalación y mantenimiento de cables submarinos de transmisión de energía y otros equipos de energía eléctrica. [6] Además, los cimientos monopilares de las turbinas eólicas de fondo fijo y las estructuras de anclaje y cables de las turbinas eólicas flotantes se inspeccionan periódicamente con una variedad de tecnologías submarinas a bordo de barcos.
Los avances tecnológicos recientes han dado lugar al uso de vehículos operados a distancia (ROV) para recolectar muestras de minerales de posibles sitios mineros . Utilizando taladros y otras herramientas de corte, los ROV obtienen muestras para analizar los minerales deseados. Una vez que se ha localizado un sitio, se instala un barco o estación minera para explotar el área. [7]
La extracción de minerales del fondo marino de depósitos masivos de sulfuros (llamados así por las moléculas de sulfuro, no por el tamaño del depósito) es una industria minera submarina en desarrollo. Nautilus Minerals Inc. había comenzado a establecer una nueva industria mediante la exploración comercial y, en el futuro, planeaba extraer cobre, oro, plata y zinc en su Proyecto Solwara 1. El proyecto estaba estableciendo sus operaciones a 1,6 km (1 milla) debajo de la superficie del océano en el Mar de Bismarck, cerca de Papua Nueva Guinea . Cuando estuviera en pleno funcionamiento, la operación habría sido el primer proyecto minero comercial en aguas profundas del mundo. [8] Se esperaba que la primera producción comenzara en 2017, pero la empresa quebró en 2019 después de no conseguir financiación para el proyecto.
Los vehículos operados remotamente (ROV) son equipos robóticos operados desde lejos para realizar tareas en el fondo del mar. Los ROV están disponibles en una amplia variedad de capacidades funcionales y complejidades, desde simples dispositivos de cámara tipo "globo ocular" hasta máquinas con múltiples apéndices que requieren múltiples operadores para operar o "volar" el equipo.
Otros equipos profesionales utilizados en la instalación de cables de telecomunicaciones submarinas son embarcaciones especialmente diseñadas, barcazas modulares, bombas de agua junto con soporte de buceo y otros accesorios para realizar sin problemas las operaciones de instalación en aguas profundas y cerca de la costa, ríos y lagos. Hay pocas empresas profesionales en el mundo que posean, operen dichos equipos y realicen operaciones en todo el mundo llave en mano.
Las tecnologías de energía submarina son objeto de investigación utilizando una serie de estrategias técnicas, ninguna de las cuales se ha comercializado aún para convertirse en productos viables o nuevas industrias energéticas. Las fuentes de energía que se están investigando incluyen la producción de energía a escala de servicios públicos a partir de las corrientes oceánicas, como las rápidas corrientes que se encuentran en las aguas entre el Estrecho de Florida y el Cabo Hatteras. Se están desarrollando investigaciones y proyectos para recolectar energía de respiraderos hidrotermales para proporcionar energía a instrumentos de investigación oceánica submarina, desarrollar tecnologías de recarga de vehículos autónomos, sistemas de sensores del fondo marino y aplicaciones de investigación ambiental. Otras investigaciones incluyen la recolección de energía a partir de las diferencias de temperatura que ocurren con las distintas profundidades del océano y celdas de combustible microbianas que producen energía a partir de organismos en los sedimentos del fondo marino.
Los métodos actuales para proporcionar energía para aplicaciones eléctricas en los fondos marinos marinos se limitan al uso de baterías, energía proporcionada por generadores en barcos o plataformas con generadores de combustibles fósiles, o para menores requisitos de energía, boyas recolectoras de energía eólica, solar o de las olas.
Varias sociedades profesionales y organismos comerciales participan en la industria submarina en todo el mundo. Tales grupos incluyen
Las agencias gubernamentales administran regulaciones en sus aguas territoriales en todo el mundo. Ejemplos de tales agencias gubernamentales son el Servicio de Gestión de Minerales (MMS, EE. UU.), la Dirección Noruega del Petróleo (NPD, Noruega) y el Ejecutivo de Salud y Seguridad (HSE, Reino Unido). El MMS administra los recursos minerales en los EE. UU. (utilizando el Código de Regulaciones Federales (CFR)) y administra todos los recursos minerales y de energía renovable submarinos de los EE. UU .