La tecnología submarina implica equipos, operaciones o aplicaciones oceánicas completamente sumergidas, especialmente cuando se encuentran a cierta distancia de la costa, en aguas profundas o en el lecho marino. El término submarino se utiliza con frecuencia en relación con la oceanografía , la ingeniería marina u oceánica , la exploración oceánica , los vehículos operados a distancia (ROV) , los vehículos submarinos autónomos (AUV), las comunicaciones submarinas o los cables de alimentación , la minería de minerales del fondo marino , el petróleo y el gas , y la energía eólica marina .
Los yacimientos 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 yacimientos de petróleo y gas en estas ubicaciones submarinas. [1] Los yacimientos e instalaciones petroleras submarinas se denominan genéricamente utilizando un prefijo submarino , como pozo submarino , campo submarino , proyecto submarino y desarrollos submarinos.
Los proyectos submarinos de explotación petrolera suelen dividirse en categorías de aguas someras y aguas profundas para distinguir entre las diferentes instalaciones y enfoques que se necesitan. El término aguas someras o plataforma se utiliza para profundidades de agua muy poco profundas donde se pueden utilizar instalaciones con cimientos en el fondo, como plataformas de perforación autoelevables y estructuras fijas en alta mar , y donde es factible el buceo de saturación . El término aguas profundas se utiliza a menudo para referirse a proyectos en alta mar ubicados en profundidades de agua superiores a unos 600 pies (180 m), [2] donde se utilizan buques de perforación flotantes y plataformas petrolíferas flotantes , y se requieren vehículos submarinos operados a distancia , ya que el buceo tripulado no es práctico.
Las terminaciones submarinas se remontan a 1943, cuando se completó el pozo del lago Erie a una profundidad de agua de 35 pies (11 m). El pozo tenía un árbol de Navidad de tipo terrestre que requirió la intervención de un buzo 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 de producción de petróleo submarino pueden variar en complejidad desde un solo pozo satélite con una línea de flujo vinculada a una plataforma fija , FPSO o una instalación en tierra, hasta varios pozos en una plantilla o agrupados alrededor de un colector, y transferidos a una instalación fija o flotante, o directamente a una instalación en tierra. [5]
Los sistemas de producción submarina pueden utilizarse 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 de aguas ultraprofundas, también pueden determinar inherentemente el desarrollo de un yacimiento mediante un sistema de producción submarina, ya que las instalaciones de superficie tradicionales, como las que se encuentran sobre pilotes de acero, pueden resultar técnicamente inviables o antieconómicas debido a la profundidad del agua. [5]
El desarrollo de yacimientos submarinos de petróleo y gas requiere equipos especializados. Estos deben ser lo suficientemente confiables para proteger el medio ambiente y hacer que la explotación de los hidrocarburos submarinos sea económicamente viable. El despliegue de dichos equipos requiere embarcaciones especializadas y costosas, que deben estar equipadas con equipos de buceo para trabajos con equipos relativamente poco profundos (es decir, a una profundidad máxima de unos pocos cientos de pies) y equipos robóticos para aguas más profundas. Por lo tanto, cualquier necesidad de reparar o intervenir en el equipo submarino instalado normalmente es muy costosa. Este tipo de gasto puede dar como resultado 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 demandas particulares de ingeniería y simulación. La mayoría de los nuevos yacimientos petrolíferos se encuentran en aguas profundas y generalmente se los conoce como sistemas de aguas profundas. El desarrollo de estos yacimientos establece requisitos estrictos para la verificación de las funciones de los diversos sistemas y su cumplimiento con los requisitos y especificaciones actuales. Esto se debe a los altos costos y tiempo que implica cambiar un sistema preexistente debido a los buques especializados con equipos avanzados a bordo. Una prueba a escala real ( prueba de integración de sistemas , SIT) no proporciona una verificación satisfactoria de los sistemas de aguas profundas porque la prueba, por razones prácticas, no se puede realizar en condiciones idénticas a aquellas en las que el sistema funcionará más tarde. Por lo tanto, la industria petrolera ha adoptado la tecnología de datos moderna como una herramienta para la prueba virtual 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 modelos de sistemas de aguas profundas y usarlos para verificar las funciones del sistema y las propiedades dinámicas, en relación con varias 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 una manera respetuosa con el medio ambiente, así como el análisis y la evaluación del comportamiento dinámico de los componentes y sistemas utilizados para la producción y distribución de petróleo y gas. Otra parte es la prueba virtual en tiempo real de sistemas para producción submarina, perforación submarina, suministro sobre el nivel del mar, sismografía, equipos de construcción submarina y equipos de medición y control de procesos submarinos. [ cita requerida ]
La infraestructura de transmisión de energía para la energía eólica marina utiliza una variedad de tecnologías submarinas para la instalación y el mantenimiento de cables de transmisión de energía submarinos y otros equipos de energía eléctrica. [6] Además, las bases de monopilotes de las turbinas eólicas de fondo fijo y las estructuras de anclaje y cable de las turbinas eólicas flotantes se inspeccionan periódicamente con una variedad de tecnología submarina a bordo.
Los recientes avances tecnológicos han dado lugar al uso de vehículos operados a distancia (ROV) para recolectar muestras minerales de posibles yacimientos mineros . Mediante el uso de taladros y otras herramientas de corte, los ROV obtienen muestras para analizarlas en busca de los minerales deseados. Una vez que se ha localizado un yacimiento, se instala un barco o estación minera para explotar la zona. [7]
La minería de minerales del fondo marino de depósitos masivos de sulfuro del fondo marino (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 milla (1,6 km) debajo de la superficie del océano en el mar de Bismarck cerca de Papúa Nueva Guinea . Cuando estuviera en plena marcha, la operación habría sido el primer proyecto comercial de minería en aguas profundas del mundo. [8] Se esperaba que la primera producción comenzara en 2017, pero la empresa se declaró en quiebra en 2019 después de no poder asegurar la financiación para el proyecto.
Los vehículos operados a distancia (ROV) son equipos robóticos que se operan a distancia para realizar tareas en el fondo marino. Los ROV están disponibles en una amplia variedad de capacidades y complejidades funcionales, desde simples dispositivos con cámara "de globo ocular" hasta máquinas con múltiples apéndices que requieren varios operadores para operar o "volar" el equipo.
Otros equipos profesionales utilizados en la instalación de cables de telecomunicaciones submarinos son embarcaciones especialmente diseñadas, barcazas modulares, bombas de agua junto con soportes 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 poseen, operan dichos equipos y realizan operaciones en todo el mundo en forma llave en mano.
Las tecnologías de energía submarina son objeto de investigación mediante diversas estrategias técnicas, ninguna de las cuales se ha comercializado todavía 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 corrientes oceánicas, como las corrientes rápidas 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 los respiraderos hidrotermales para proporcionar energía a los 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 se producen con las distintas profundidades del océano y las células 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 de alta mar se limitan al uso de baterías, energía proporcionada por generadores en barcos o plataformas con generadores de combustibles fósiles o, para requisitos de menor energía, boyas de recolección de energía eólica, solar o de las olas.
En todo el mundo, hay varias sociedades profesionales y organismos comerciales que participan en la industria submarina. Entre estos grupos se incluyen:
Los organismos gubernamentales administran las regulaciones en sus aguas territoriales en todo el mundo. Algunos ejemplos de estos organismos gubernamentales son el Servicio de Gestión de Minerales (MMS, EE. UU.), la Dirección de Petróleo de Noruega (NPD, Noruega) y la Dirección Ejecutiva 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 se encarga de la gestión de todos los recursos minerales y de energía renovable submarinos de los EE. UU .