Reduzindo o peso: a hora da mudança chegou para FPSO

O número de embarcações flutuantes destinadas a reservas offshore aumenta com rapidez. As petrolíferas aprovaram e orçaram muitas novas unidades flutuantes de produção, estocagem e transferência (FPSO). Todas essas entrarão em operação nos próximos cinco a sete anos. Mais de uma dezena devem vir a seguir.

O peso do equipamento acima da linha d'água tem um impacto significativo no custo do desenvolvimento de FPSO. Com a atividade de construção em alta, equipamentos mais leves representariam economias de custos significativas para o setor.

No entanto, usar equipamentos mais leves costuma significar novas tecnologias que raramente foram usadas em FPSO. Os operadores têm se empenhado em equilibrar os riscos concorrentes de adaptar tecnologias leves aos rigores do desenvolvimento offshore com as demandas de economias de custos.

Os sistemas de tratamento de água são uma área na qual os operadores tiveram bons resultados na redução do peso, mantendo, ao mesmo tempo, o desempenho. Eles estão recorrendo a sistemas somente de membrana para atingir esses resultados.

O interesse em sistemas somente de membrana chega à medida que a indústria de petróleo busca cada vez mais padronizar o design de FPSO para acelerar a construção — uma mudança do design tradicional de FSPO, que era convertida de petroleiros antigos e equipada para as condições do projeto.

Ao mesmo tempo, as empresas de petróleo continuam atentas desde o colapso dos preços do petróleo, em 2014, e estão mais receptivas a novos designs, quando estes prometem menores CapEx e OpEx.

Um novo projeto ilustra como a tecnologia de membrana está sendo adaptada para desoxigenação e remoção de sulfato, para reduzir o peso e o custo nas FPSO.

Remoção de sulfato

Em instâncias nas quais as FPSO exigem unidades de remoção de sulfato (SRU) para reduzir o risco de incrustações de bário ou de sulfato de estrôncio, a nanofiltração (NF) tem atuado como solução de escolha do setor de petróleo offshore.

Sistemas de nanofiltração, que são projetados para terem um tamanho de poro de 1 nm, exigem pré-tratamento para remoção de sólidos suspensos e contaminantes antes da injeção na membrana NF. Até recentemente, a maioria das FPSO recorria a filtros de mídia ou filtros de cartucho.

A ultrafiltração, quando o tamanho nominal do poro da membrana é <0,1 μm, é uma tecnologia comprovada que recebe bastante atenção de projetistas e fabricantes de FPSO como etapa de pré-tratamento, porque é mais robusta e leve em peso do que os filtros de mídia convencionais. Esses fatores resultam em melhorias mensuráveis na vida útil do sistema NF e reduzem o risco global de inatividade.

Torres de desoxigenação

Antes da injeção, a água do mar costuma ser desoxigenada para reduzir o potencial de corrosão e criar um ambiente anaeróbico que inibe o crescimento microbiano. As torres de vácuo usadas para água de injeção desoxigenada costumam ser extremamente altas e concentram pesos de mais de 250 toneladas em áreas relativamente pequenas. O peso exige reforço extra do convés. Algumas torres de vácuo passam por vários conveses, exigindo engenharia estrutural específica. No entanto, o posicionamento das torres não pode ser muito baixo na estrutura, para assegurar o bom desempenho das bombas. Isso significa que a torre se ergue significativamente acima do convés e precisa de vários níveis de passarelas de aço.

Todos esses fatores se combinam para acrescentar um peso imenso. Por outro lado, isso aumenta significativamente os custos do material de construção, enquanto suscita dúvidas sobre o uso eficiente de espaço das torres de oxigenação. O local e a altura da torre de vácuo impacta o centro de gravidade da embarcação e o desempenho durante tempestades, e, ainda, limita a localização do braço oscilante do guindaste da unidade.

Ao analisar as operações onshore, as membranas são usadas para desoxigenar a água de injeção há décadas, e o processo é corriqueiro para fabricantes de microeletrônicos e semicondutores, nos quais a vazão pode ser similar a de instalações offshore.

Ao mesmo tempo, os sistemas de desoxigenação de membrana oferecem vantagens significativas em termos de peso e altura. Os sistemas de membrana podem ser 80 por cento mais leve do que torres de vácuo com capacidades equivalentes.

Juntos, SRU baseado em membrana e recursos de desoxigenação podem ser construído modularmente, como foi o caso da FPSO Johan Castberg da Equinor, que implementará a primeira de todas as plantas de injeção de água de membrana do mundo quando produzir seu primeiro petróleo, em 2022. Juntos, o módulo SRU com a desoxigenação de membrana oferece uma ampla gama de benefícios. Em um nível, eles podem ser projetados para eliminar pontos de acesso estreitos e inconvenientes, e conferir familiaridade às equipes de manutenção. Mais amplamente, oferecem maior grau de estabilidade operacional.

Mudando as expectativas do cliente

Os operadores estão gerando novas eficiências ao firmar parcerias com provedores de soluções capazes de oferecer serviços que vão do conhecimento técnico a soluções químicas e de monitoramento. Eles estão encontrando parceiros disponíveis nesses aspectos com conhecimento inegável de operação e manutenção de plantas de membrana para sistemas de injeção de água do mar de FPSO. Esses parceiros podem oferecer um só ponto de contato para o fornecimento de compostos químicos à FPSO.

Produtores de petróleo e gás, como outros na indústria pesada, tendem cada vez mais a adotar acordos de serviço contratuais. Isso permite que eles mantenham o foco nos aspectos centrais de seus negócios e, ainda, possam transformar custos variáveis em fixos, dando mais previsibilidade a um projeto.

No futuro previsível, os grandes volumes e produções precisam que as novas FPSO tenham a capacidade de alterar os modelos de negócios. A possibilidade de que a provisão de membranas possa ser combinada com um contrato de serviços de planta de injeção de água é atrativa a alguns operadores, que gostariam de assegurar o tempo de operação e custos previsíveis para injeção de água. Esses contratos podem incluir fornecimento químico, monitoramento digital e pessoal de manutenção contratado.

Muitos desses dados sugerem que sistemas baseados em membrana serão precificados de modo competitivo na ponta de capital da equação. De modo ainda mais importante, eles vão conter despesas operacionais muito favoráveis.

Os sistemas de membrana estão em uso em aplicações onshore e offshore há décadas. O pacote de tecnologias têm um histórico notável que as FPSO estão somente agora começando a empregar. A resolução de prioridades competitivas no setor de petróleo e gás offshore está levando a novos modos de fazer negócios que beneficiam operadores e empresas de serviços no segmento.