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http://slidepdf.com/reader/full/757793877-trabajofinal 1/47

Especialidad: Ingeniería Naval 1

RESUMEN EJECUTIVO

El lento desarrollo de fuentes alternativas de energía ha mantenido hasta la actualidadal petróleo como la principal fuente de combustibles en el mundo; sin embargo, laproducción global de aceite y gas dentro de los continentes y en aguas someras hainiciado su declinación. La disminución de las reservas ha motivado a la industriainternacional a incursionar en el mar en aguas cada ve m!s profundas en lab"s#ueda de nuevos yacimientos, logrando r$cords de perforación de poos y deproducción en profundidades pró%imas a los &,''' m. (e estima #ue esta tendencia semantendr! e inclusive se incrementar! al continuar en la b"s#ueda de yacimientos depetróleo y gas localiados en aguas ultra)profundas.

*etróleos +e%icanos *E+E- se encuentra en la fase e%ploratoria de las cuencas del/olfo de +$%ico profundo, durante la cual ha estimado un recurso prospectivo de 01.2mil millones de barriles de crudo e#uivalente, #ue representa casi el 3'4 del total del

país. 5omo resultado de estas e%ploraciones ya se han encontrado varios yacimientosde hidrocarburos, para los cuales se est!n efectuando proyectos para evaluar lafactibilidad de su desarrollo, e incluso se encuentra en curso la fase de ingenieríab!sica del proyecto de gas no asociado para el campo La6ach, localiado frente a lascostas de 7eracru en un tirante de 188 m.

*ara poder llevar a cabo este tipo de proyectos de alto contenido tecnológico y grancomple9idad, *E+E- re#uiere de la participación de las Instituciones de Investigación yde Educación (uperior del país para formar recursos humanos altamente calificados yad#uirir tecnologías para, en una primera instancia, seleccionar inteligentemente lossistemas de producción disponibles en el !mbito internacional; para posteriormente,fortalecer los programas de desarrollo tecnológico y el establecimiento deinfraestructura de investigación con la finalidad de adaptar las tecnologías ad#uiridas alas condiciones locales de nuestros mares y de nuestros hidrocarburos. Las accionespara la formación de recursos humanos y el desarrollo de las tecnologías deber!nestar acompaadas de políticas gubernamentales para la generación yofortalecimiento de los sectores industriales en el país para suplir los materiales ye#uipos; para construir, transportar, instalar, operar, e inspeccionar las obras; así como para dar mantenimiento y efectuar el retiro de los sistemas submarinos, de losductos y de los sistemas flotantes de producción una ve concluida su vida "til.

El presente traba9o tiene como ob9etivo describir las tecnologías #ue *E+E- re#uierepara efectuar la e%plotación de los recursos petroleros en aguas profundas,enfoc!ndose principalmente a los sistemas flotantes de producción por ser una de laspartes torales de los proyectos y por ello mismo, de la Ingeniería Naval, #ue se

involucra de manera fundamental en todas sus fases, desde la planeación e ingeniería,hasta la construcción, instalación y operación de la infraestructura. <simismo, seindican los retos y las oportunidades de la Ingeniería Naval me%icana para coadyuvara la implantación, adaptación y concepción de tecnologías #ue permitan el desarrollode los proyectos de inversión en aguas profundas y ultra)profundas de *E+E-.

Palabras clave: <guas *rofundas, 5ampos *etroleros, (istemas =lotantes de*roducción, Ingeniería Naval.

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1. INTRODUCCIÓN

El incremento en la demanda de energía y el lento desarrollo de fuentes alternativashan mantenido hasta la actualidad a los combustibles fósiles como la principal fuentede energía en el mundo. En la =igura >.> se puede observar #ue a"n con ladeclinación en la participación del petróleo como fuente de energía, pasando de ?34en >18' a &@4 en el ao 0''8, los hidrocarburos petróleo y gas natural representanalrededor del 3'4 de energía consumida en el planeta.

45%

40%

35%

30%

25%

20%

15%

10%

Petr óleo

Carbón

Gas Natural

Resto

=igura >.>. =uentes de energía primaria en el mundo.=uente: http:AA A.econlin6 .co m.ar

Be la producción actual de petróleo, alrededor de los 80 millones de barriles por día++bd, la producción de yacimientos en tierra aporta 2' ++bd y el resto provienedel mar. En la =igura >.0 se puede observar #ue de los &0 ++bd de petróleo obtenidode campos marinos, alrededor de 8 ++bd corresponden a yacimientos localiados enaguas profundas.

La producción de petróleo costa afuera en el mundo inició en los aos >1&'Cs y comopuede apreciarse en la =igura >.0, desde ese entonces se ha incrementado de maneragradual desde un modesto valor de > ++bd en >13' a &0 ++bd en la actualidad. Be

hecho, la producción de aceite y gas en el mar ha mantenido su crecimiento a"ndespu$s de #ue en las d$cadas pasadas la producción proveniente de yacimientos entierra alcanó su mayor nivel y ha iniciado su proceso de declinación.

1 9 8 8

1 9 9 4

2 0 0 0

1 9 8 0

1 9 9 0

1 9 8 4

2 0 0 2

1 9 9 6

2 0 0 6

2 0 0 8

1 9 8 2

1 9 8 6

1 9 9 2

1 9 9 8

2 0 0 4

http://www.econlink.com.ar/



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Costa afuera, aguas profunas

!n t"erra, no #on$en#"onal arenasa#e"tosas& Costa afuera, aguas so'eras

!n t"erra, #on$en#"onal

()o

=igura >.0. *roducción global de petróleo, en tierra y en el mar.=uente: htt p : e d ic io n ? .c o m .a r =igura traducida al espaol por el

autor.

En la =igura >.& se muestra la variación histórica de las aportaciones a la produccióntotal de las principales regiones del mundo y sus respectivos niveles de consumo. Enesta figura se puede apreciar #ue los países del Este +edio tienen la mayor tasa deproducción pero el menor nivel de consumo de petróleo; present!ndose el casocontrario para los países de la región <sia)*acífico, <m$rica del Norte y Europa.

100 100

80 *ur + Centro ('r"#a

-fr"#a

60 (s"a . Pa#/f"#o

('r"#a el Norte40

!uropa

20

!ste e"o

0 191 1980 1990 2000 2010()o

*ur + Centro ('r "#a80

-fr"#a

60 (s"a . Pa#/f"#o

40('r"#a el Norte

20 !uropa

0!ste e"o

191 1980 1990 2000 2010()o

a *roducción b 5onsumo=igura >.&. Distoria de la producción y consumo de petróleo en el mundo.

=uente: htt p : A A A.e c o n o m is t. c o m

" l l o n e s e b a r r " l e s p o r / a

" l l o n

e s e b a r r

" l e s p o

r /

a

" l l o n e s e b a r r " l e s p o r / a

http://edicion4.com.ar/


http://www.economist.com/blogs/dailychart/2011/06/oil-production-and-consumption

































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En +$%ico, la e%plotación de hidrocarburos costa afuera inició a finales de los aos>1@'Cs con el descubrimiento del campo 5antarell, logrando este sector unaaportación m!%ima al total de la producción de alrededor de & ++bd en el 0''0, ao apartir del cual inició su descenso. En la =igura >.? se muestra la variación de laproducción de petróleo en +$%ico entre los aos >1&8 a 0'>'.

=igura >.?. *roducción de petróleo en +$%ico.=uente: http:AA A.pep .peme% .com

La producción global de aceite y gas dentro de los continentes, incluyendo a +$%ico,ha tenido una caída de hasta >' ++bd con respecto a su m!%imo valor histórico de 2?++bd logrado en >1@1 (andrea, 0'>', como se puede observar en la =igura >.0.Esta situación ha motivado a la industria del petróleo incursionar en el mar y cada veen aguas m!s profundas en la b"s#ueda de nuevos yacimientos, logrando r$cords deperforación de poos en tirantes de agua mayores a &,''' m y de producción en0,1&? m con el poo obago en el /olfo de +$%ico, como se puede observar en la

=igura >.2 Filhoit y 5had, 0'>>.

3,65

3,353

Platafor'a

lotante Poo

eplorator"o Poo

prou#tor

Re#or 'un"alPerfora#"ón e Poo

3,051 ', * G

(#tual Re#or'un"al(rbol

sub'ar"no

3,048

2,43

2,438

2,134

1,829

1,524

1,219

915

610

305

Re#or a#tual C/a 7ranso#eanperaor C:e$ron

2,934 ', *G,

7obagoperaor

*:ell

Re#or'un"al

Platafor'alotante

2,414 ', *G,

;nepenen#e<ub

peraor(naar=o

1940 1950 1960 190 1980 1990 2000 2010 2020

()o

=igura >.2. <vance en tirante en la perforación de poos y producción de petróleo.=uente: Filhoit y 5had, 0'>> =igura traducida al espaol por el autor.

7 " r a n t e

e a g u a % ' &

http://www.pep.pemex.com/

http://www.pep.pemex.com/

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Batos recientes indican #ue m!s de la mitad de los descubrimientos efectuadosdurante los "ltimos die aos corresponden a yacimientos costa afuera, aportando loscampos en aguas profundas y ultra)profundas el ?>4 de las nuevas reservas5ha6hma6hchev y GushAorth, 0'>'. En los "ltimos cinco aos se han efectuadohallagos de campos gigantes o de tamao significante con reservas deapro%imadamente ?> mil ++bd en aguas profundas de Hrasil, Estados nidos, <ngola,<ustralia, India, Nigeria, /ana y +alasia.

< pesar de los desafíos impuestos por las crisis económicas, las fluctuaciones en losprecios de los hidrocarburos, el incremento en los costos de productos y serviciosre#ueridos por la industria del petróleo, así como las regulaciones impuestasposteriores al accidente de la plataforma Deepwater Horizon en el /olfo de +$%ico, lae%plotación de hidrocarburos costa afuera representa un tercio de la producciónmundial y se estima #ue esta tendencia se incrementar! al continuar en la b"s#uedade yacimientos de petróleo y gas localiados en aguas profundas y ultra)profundas.

En aos pasados, algunos países como 5hina, Gusia, 5amer"n y Libia han iniciado la

e%ploración de sus campos en aguas profundas. +$%ico, a trav$s de su empresaparaestatal *etróleos +e%icanos *E+E-, se encuentra en la fase e%ploratoria de susrecursos petroleros en aguas profundas del /olfo de +$%ico, así como en la planeacióndel desarrollo de varios proyectos e incluso el proyecto para el campo de gas noasociado La6ach, localiado frente a las costas de 7eracru en un tirante de 188 m, seencuentra en la fase de ingeniería b!sica.

El presente traba9o tiene como ob9etivo describir las tecnologías #ue *E+E- re#uierepara efectuar la e%plotación de los recursos petroleros en aguas profundas,enfoc!ndose principalmente a los sistemas flotantes de producción y al papel de laIngeniería Naval durante las fases de planeación, ingeniería, construcción, instalacióny operación de la infraestructura. Inicialmente se describen los sistemas utiliados

tanto por la industria internacional como por la industria nacional para la producciónde hidrocarburos en el mar, y las perspectivas de e%plotación de campos en aguasprofundas de +$%ico. Bespu$s se describen las características, venta9as y desventa9asde los diferentes sistemas flotantes de producción, así como la metodología utiliadapara la planeación del desarrollo de campos petroleros. <simismo, se efect"a unaestimación de los posibles proyectos de inversión #ue *E+E- deber! llevar a cabopara lograr sus metas de producción en el horionte 0'>@)0'02 y se indica el sistemade producción #ue potencialmente puede convertirse en el primer sistema flotante enaguas profundas de +$%ico. =inalmente, se indican los retos y las oportunidades de laIngeniería Naval me%icana para acompaar a *E+E- en la implantación, adaptación yconcepción de tecnologías propias para el desarrollo de sus proyectos de inversión enaguas profundas y ultra)profundas.

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SISTEMAS DE PRODUCCIÓN COSTA AFUERA

*ara efectuar las actividades de producción m!s all! de la costa, la industria petrolerainternacional ha utiliado e%itosamente a las plataformas fi9as, las torres fle%ibles, lossistemas submarinos y los sistemas flotantes ver =igura 0.>.

">a *"ste'as lotantes*e'" 7?P *par P*

*"ste'as *ub'ar"nosRiser

=igura 0.>. (istemas de producción de hidrocarburos en el mar.=uente: htt p : sa lv a d o r )naut i c o .b lo gs p o t. c o m =igura modificada por el autor.

En aguas someras tirantes menores a &'' m es viable desde el punto de vistat$cnico fi9ar una plataforma al fondo marino, siendo $ste el motivo para denominarlasplataformas fi9as. Las columnas #ue soportan las cubiertas con los e#uipos e

instalaciones de producción pueden ser de concreto o acero, las cuales se e%tiendenen forma de piernas desde la plataforma superficial hasta el suelo marino y son fi9adascon pilotes o estructuras masivas de concreto. Las venta9as de las plataformas fi9asson su alta estabilidad y capacidad de carga, así como sus ba9os movimientos ante lasacciones meteorológicas y oceanogr!ficas del viento, olea9e, corrientes marinas ymareas. Estas características les permiten mane9ar grandes cantidades de produccióny utiliar !rboles de control de poos sobre sus cubiertas y risers ductos ascendentespor donde via9a la producción proveniente de los poos de acero verticales, los cualesen su con9unto permiten reducir los costos de la infraestructura y del mantenimiento eintervención de los poos productores.

Las plataformas fi9as de9an de ser una alternativa viable en aguas intermediastirantes mayores a &'' m y profundas tirantes mayores a 2'' m ya #ue no escosteable construir e instalar plataformas fi9as con subestructuras tan pesadas ylargas para apoyarse en el fondo marino. (in embargo, e%isten varias plataformasoperando en aguas intermedias estadounidenses como la plataforma Cognac en &>0 my la Bullwinkle, poseedora del r$cord de aplicación, en ?>0 m de tirante de agua.

http://salvador-nautico.blogspot.com/2010/05/sistemas-flutuantes-de-producao-fps.html




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En la =igura 0.0 se presentan las @ plataformas con mayor altura en el mundo, todasellas operando en aguas intermedias estadounidenses. Be acuerdo con los registros dela Bureau of Ocean Energy Management, Regulation and Enforcement antes ++(,Estados nidos cuenta con &,'8' plataformas fi9as en el /olfo de +$%ico /d+.

=igura 0.0. *lataformas fi9as en operación en aguas intermedias de Estados Inidos.=uente: http:of fshor eindustry .blogspo t.co m

<ctualmente, *etróleos +e%icanos tiene en operación en el /d+ alrededor de &2'plataformas fi9as ubicadas en la Hahía de 5ampeche y frente a las costas de ampico,7eracru y abasco, en tirantes de agua menores a >'' m. La producción de loscampos en aguas someras en estas regiones se efect"a a trav$s de comple9os deplataformas ver =igura 0.&, teniendo cada una de ellas servicios específicos talescomo perforación, producción, alo9amiento de personal habitacional, compresión degas, inyección, rebombeo, recuperación, enlace y telecomunicaciones, entre otros.

=igura 0.&. 5omple9o de plataformas fi9as.=uente: htt p : 0 .bp .b lo g s p o t.c o m



http://2.bp.blogspot.com/


http://2.bp.blogspot.com/

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La e%plotación de hidrocarburos en aguas profundas y ultra)profundas tirantesmayores a >,2'' m re#uiere de sistemas flotantes anclados al fondo marino yo desistemas submarinos de producción, los cuales reciben a los hidrocarburosprovenientes de los poos y los envían a trav$s de ductos yo risers a instalacionesmarinas cercanas o en tierra para su procesamiento, almacenamiento o venta. En la=igura 0.? se puede observar un sistema de producción típico en aguas profundas,combinando los sistemas submarinos, los ductos y risers, y un sistema de producciónflotante.

*"ste'a lotante P*

Risers *"ste'a*ub'ar"no

@u#to ar"no

=igura 0.?. (istema de producción típico en aguas profundas.=uente: htt p : A A A. m o d e c .c o m =igura modificada por el autor.

Bentro de los sistemas flotantes de producción se encuentran los Hu#ues de*roducción, <lmacenamiento y rasiego =*(JKs por sus siglas en ingl$s, lasplataformas (emisumergibles (emiKs, las *lataformas de *iernas <tirantadas L*Kspor sus siglas en ingl$s, y las plataformas tipo (par ver =igura 0.>. <ctualmentee%isten 0@> sistemas flotantes de producción en servicio o disponibles en el mundo, enpaíses como Estados nidos, Hrasil, Noruega e Inglaterra, o en los mares africanos yasi!ticos. Bel total, el 324 son =*(Js, >84 (emiKs, >'4 L*Ks y @4 (parKs I+<,0'>>. El record actual de aplicación lo posee la plataforma (emisumergibleIndependence Hu en operación en la parte Norte del /d+ en un tirante de 0,?>2 m.

En la =igura 0.2 se muestra el crecimiento del n"mero de sistemas flotantes desde suaparición en la d$cada de los aos @'Ks del siglo pasado hasta el ao 0''1. En estafigura se puede observar #ue la tasa de crecimiento en la "ltima d$cada es del >>@4,siendo los =*(Js a#uellos sistemas con mayor demanda seguidos por las plataformassemisumergibles. El futuro del mercado de los sistemas flotantes se muestrapromisorio al identificar >13 proyectos en planeación, diseo o licitación, #uepotencialmente re#uerir!n unidades flotantes de producción o almacenamiento. Hrasiles la región m!s activa en el futuro cercano con 2' proyectos potenciales parasistemas flotantes en etapa de planeación, despu$s contin"a el (ureste asi!tico con&1, el Norte de Europa con 0?, el /olfo de +$%ico con >1 y <ustralia con >> proyectos.

http://www.modec.com/




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Be los >13 proyectos, 2& est!n en la fase de licitación y los contratos para suconstrucción ser!n asignados dentro de los siguientes >0 a >8 meses. Los restantes>?& proyectos se encuentran en la fase de planeación, por lo #ue se estima #ue laconstrucción de los sistemas flotantes iniciar! entre los aos 0'>& a 0'>8 I+<,0'>>.

1999.2009#re#"'"ento e A11%

Año

=igura 0.2. Incremento en el uso de (istemas flotantes de producción en el mundo.=uente: http:AA A.Ao odgr oupneAs.co m

En el caso de +$%ico, *E+E- cuenta solamente con un bu#ue de almacenamiento ydescarga =(J, de nombre auntah ver =igura 0.3, en operación en el campo

5antarell en un tirante de @2 m, y un =*(J de nombre Mum Ka6Kn!ab ver =igura0.@ en operación en los campos u)+aloob)Oaap en 82 m de tirante de agua.<simismo, en febrero del ao 0'>' *E+E- ad#uirió el bu#ue E5J III clasificado como=*(J para la prueba de poos.

=igura 0.3. =(J auntah en operación en el campo 5antarell.=uente: htt p : A A A. m o d e c .c o m

N ú m e r o d e u n i d a d e s

http://www.woodgroupnews.com/



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=igura 0.@. =*(J Mum Ka6Kn!ab en operación en los campos u)+aloob)Oaap.=uente: http:AA A.mar inetraff ic.co m

(e estima #ue el primer sistema flotante en aguas profundas me%icanas se instalar!entre los aos 0'>@ y 0'>8, ya sea en aguas profundas del !rea de *erdido, frente alas costas del estado de amaulipas en un tirante de alrededor de &,''' m, o en el(ur del /olfo de +$%ico en un tirante menor a 0,''' m Harranco et al., 0'>'.

http://www.marinetraffic.com/

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3. PERSPECTIVAS DE MÉICO EN A!UAS PROFUNDAS

3.1. Es"ra"e#$a ac"%al &e 'r(&%cc$)* &e PEME

La estrategia de *E+E- para dar sustentabilidad a la plataforma de producciónpetrolera del país se basa en seis grandes proyectos (ENEG, 0'>>:

• u)+aloob)Oaap,• 5antarell,• 5hicontepec <ceite erciario del /olfo,• E%plotación sin 5hicontepec, 5antarell y u)+aloob)Oaap,• E%ploración sin aguas profundas y,• <guas profundas.

5omo se puede observar en la =igura &.>, actualmente el proyecto u)+aloob)Oaap esel m!s importante del país representando el &0.34 de la producción total. (e estima#ue alcanar! su producción m!%ima en el ao 0'>& con un volumen de 10@ +ilbarriles por día +bd e iniciar! su etapa de declinación para el ao 0'>?. El proyecto5antarell pasar! de 2'0 +bd en 0'>' a >31 +bd en 0'02, y se mantendr! como elsegundo proyecto m!s importante hasta 0'>8, ao en #ue se estima sea superado porel proyecto 5hicontepec con una producción de &21 +bd. El proyecto <ceite erciariodel /olfo se encuentra en una fase inicial de desarrollo, por lo #ue su nivel deproducción se estima crecer! de ?? +bd a &@@ +bd entre 0'>' y 0'02, convirti$ndoseen el proyecto de mayor aportación superando a u)+aloob)Oaap a partir de 0'00(ENEG, 0'>>.

=igura &.>. *roducción por categoría de proyectos en el horionte 0'>')0'02.=uente: (ENEG, 0'>>.

P r o d u c c i ó n ( M b d )

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<dicionalmente a los proyectos 5antarell, u)+aloob)Oaap y </, e%isten otros #ue seencuentran en e%plotación y #ue contribuir!n a mantener la producción de corto ymediano plao, destacando los proyectos Integral 5rudo Ligero +arino, 5omple9o<ntonio P. Herm"de, I%tal)+ani6, el integral campo 5aan, el integral 5huc, IntegralHellota 5hinchorro, Pu9o)ecominoac!n y Belta del /ri9alva, con una produccióncon9unta mayor al 0'4 del total nacional estimado durante 0'>')0'>@ (ENEG,0'>>.

En relación a los proyectos e%ploratorios se estima #ue los campos por desarrollarseincorporar!n producción a partir de 0'>& a trav$s de los proyectos integral cuenca de7eracru, Litoral abasco errestre, 5ampeche *oniente, (imo9ovel, cuenca de+acuspana, 5omalcalco, Puliv! y 5uichapa, con un volumen apro%imado de 02 mbd.*osteriormente, se planea incorporar otros proyectos #ue en con9unto aportar!n >,?03mbd en 0'02, sin considerar los proyectos de aguas profundas (ENEG, 0'>>.

Be acuerdo con la estrategia de e%ploración y producción de *E+E-, se estima #uee%iste el potencial para incorporar producción de tres proyectos e%ploratorios en aguas

profundas denominados como /olfo de +$%ico H, /olfo de +$%ico (ur y Qrea *erdido.La delimitación de las !reas e%ploratorias de cada proyecto se muestra en la =igura&.0. El reto en los proyectos de aguas profundas es importante, ya #ue se pretendeestablecer la producción comercial de hidrocarburos a partir de sedimentos erciariosy +esooicos en tirantes de agua mayores a 2'' metros (ENEG, 0'>>.

=igura &.0. Gegiones de los proyectos en aguas profundas me%icanas.=uente: (u!re i, 0'>>.

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3.+. Pr(&%cc$)* es'era&a e* a#%as 'r(,%*&as -e$ca*as

Be acuerdo con estimaciones de *E+E- E%ploración y *roducción *E*, la primeraproducción de yacimientos localiados en aguas profundas se obtendr! a finales de0'>@, con un volumen inicial de 2 +bd proveniente del proyecto /olfo de +$%ico H;para el ao 0'>8 se prev$ agregar producción de los proyectos /olfo de +$%ico (ur yQrea *erdido; estim!ndose #ue estos tres proyectos alcancen una aportación de @8?+bd en 0'02 (ENEG, 0'>>. En la =igura &.& se muestran las metas de producciónde *E+E- en aguas profundas para el periodo 0'>@)0'02.

=igura &.&. *roducción esperada de aguas profundas en el horionte 0'>@)0'02.=uente: (ENEG, 0'>>.

*ara lograr estas metas *E* planea incrementar en el corto plao la ad#uisición desísmica &B, #ue permita me9orar la estimación de los recursos prospectivos, identificarnuevas oportunidades y reducir el riesgo e%ploratorio de los proyectos de aguasprofundas.

3.3. Ava*ces e* la ac"$v$&a& e'l(ra"(r$a e* a#%as'r(,%*&as

Berivado de los traba9os de e%ploración geofísica, desarrollados a partir de 0''@*E+E- ha ad#uirido m!s de &@ mil m0 de sísmica &B del subsuelo marino del /olfode +$%ico profundo, para acumular un total de 22 mil m0. 5on base en lainterpretación de los datos sísmicos, se han perforado a la fecha un total de >3 poos,siendo 1 productores y @ improductivos. Los poos e%itosos han permitido laincorporación de m!s de 2?' ++bpce de reservas &*, definiendo a las reservas &*como la suma de las probadas, probables y posibles. El poo e%ploratorio con mayor

P r o d u c c i ó n ( M b d )

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tirante de agua perforado por *E+E- hasta la fecha es el *i6lis)>, localiado a >&8 mde las costas de 7eracru en una profundidad de >,1?2 m.

La actividad e%ploratoria de *E+E- en el /olfo de +$%ico ha permitido iniciar laevaluación directa de las siguientes provincias geológicas: a en el 5inturón *legado5atemaco y al (ur de las 5ordilleras +e%icanas, en el !rea de Dolo6)Lipa%, sedescubrió una provincia gasífera con recursos prospectivos en un rango de 2 a >2++++pc de gas; y b en el !rea No%)Du% se identificó la presencia de yacimientos deaceite pesado y e%tra pesado, #ue representan la continuidad de los trenes deproducción de 5antarell y u)+aloob)Oaap (u!re i, 0'>>.

En la abla &.> se presentan los datos de los poos terminados hasta la fecha, los #uese encuentran en perforación y los planeados para perforarse en aguas ultra)profundas del /olfo de +$%ico para el ao 0'>0 (u!re ii, 0'>>.

S"a"%s P(/( T$ra*"e 0- 2$&r(carb%r( A(5hu6tah)0'> 2>0 Improductivo >111Nab)> 38' <ceite 0'''No%al)> 1&2 /as 0''2La6ach)> 188 /as 0''3Lalail)> 8'2 /as 0''@amil)> @@8 <ceite 0''85helem)> 8>' Improductivo 0''8amha)> >,>0> Improductivo 0''8Etba6el)> 38> Improductivo 0''1abilil)> @?' Improductivo 0''1Lee6)> 82> /as 0''1Dolo6)> >,'08 Improductivo 0''15atamat)> >,0&' Improductivo 0''1La6ach)0BL >,>13 /as 0'>'Labay)> >,@'' /as 0'>'*i6lis)> >1?2 /as 0'>>

*us6ón)> 3'' 0'>>alipau)> 1?' 0'>>Du%)> >,>&' 0'>>Nen)> >,?12 0'>>

a%a)> >,8'' 0'>0Mo6a)> 0,'1' 0'>0unah)> 0,>2? 0'>0rión)> 0,22' 0'>0(upremus)> 0,81' 0'>0+a%imino)> 0,1&& 0'>0

abla &.>. *oos e%ploratorios en aguas profundas (uare ii, 0'>>.

5omo puede observarse en la abla &.>, el hidrocarburo encontrado por *E+E- enaguas profundas es mayoritariamente /as, por lo #ue los poos en proceso deperforación y los planeados para el ao 0'>0 en la región Norte del /olfo de +$%icotienen el firme propósito de hallar aceite con una calidad comercialmente e%plotable.*E+E- planea perforar durante el ao 0'>0 varios poos e%ploratorios en la misma

E *

r , ( r a c $ ) *

P l a * e a & ( s

T e r - $ * a & ( s

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!rea donde se localia el campo *erdido de la compaía (hell, el cual se encuentraproduciendo >'' +bd, con la esperana de #ue los prospectos identificados en aguasme%icanas sean igualmente productivos. El poo +a%imino)> puede romper el r$cordde *i6lis)> impuesto en el primer semestre de este ao, al estar localiado el sitio deperforación en el !rea de *erdido en un tirante de agua de 0,1&& m.

Es importante mencionar #ue dentro del !rea del /olfo de +$%ico profundo *E* no haidentificado cuencas prospectivas con tamao de reservas gigantes o s"per gigantes,por lo #ue para alcanar la producción esperada para el ao 0'02 se deber!n e%plotarsimult!neamente varios yacimientos.

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4. DESARRO55O DE CAMPOS 6ASADOS EN SISTEMAS F5OTANTES

4.1. Carac"er7s"$cas &e l(s s$s"e-as ,l("a*"es

Los sistemas flotantes se refieren a las plataformas marinas del tipo embarcaciónutiliados para la e%plotación de yacimientos petrolíferos localiados en sitios contirantes de agua superiores a los &'' m, aun#ue algunos de ellos se pueden utiliar enaguas someras como los =*(JKs. La característica distintiva entre las plataformas fi9asy los sistemas flotantes es #ue estos "ltimos soportan el peso de los e#uipos sobre lascubiertas, los risers, las líneas de ancla9e y su peso propio a trav$s de la flotación desu casco, y utilian un sistema de posicionamiento para mantenerse en su sitio deoperación. Los componentes principales de los sistemas flotantes, tomando comoe9emplo a una plataforma (emisumergible son: las instalaciones en las cubiertastopside, el casco de flotación, las líneas de amarre, la cimentación y los risers de

producción y e%portaciónimportación 7er =igura ?.>.

Cub"erta

Cas#o e f lota#"ón

Risers eProu##"ón ?/neas e a'arre

%tenones&

Risers eeporta#"ón

Cone"ón #onC"'enta#"ón

=igura ?.>. 5omponentes principales de un sistema flotante.=uente: htt p : AA A. s bm atlantia. c o m =igura complementada por el autor.

En el topside de las plataformas se encuentran los e#uipos, servicios au%iliares y deseguridad, necesarios para recibir los fluidos provenientes de los poos submarinos atrav$s de risers ductos ascendentes, efectuar la producción de los hidrocarburos y

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para enviar $stos vía ductos hacia otra infraestructura en el mar o en tierra, oalmacenar el aceite en su propio casco de flotación como en los =*(Js. <simismo, enla cubierta se lo localian las instalaciones para el alo9amiento de personal operativo.

El casco de flotación puede ser compuesto por columnas y pontones como en las L*Ks y las (emiKs, por una sola columna de gran di!metro como en las mini)L*Ks ylas (parKs, o tipo embarcación como los =*(JKs. El casco aporta la rigide, laflotación y la estabilidad necesarios para soportar las acciones ambientales y los pesosde los e#uipos y cubiertas, su peso propio, el peso de los risers y las líneas de amarre,así como los pesos de los lí#uidos aceite crudo, combustibles, agua potable y agua delastre, entre otros almacenados en sus compartimentos internos. En la =igura ?.0 semuestran los componentes principales de un topside y el casco de flotación de unaplataforma (emisumergible.

Instalaciones de

Alojamiento

Grúa

Módulosde

Proce

so

Helipuerto

Columna

Estructura deluema

dor

Pontón

=igura ?.0. 5omponentes principales del topside y del casco de una plataforma(emisumergible.

=uente: A A A .g v a c .c o m =igura complementada por el autor.

El sistema de posicionamiento tiene como ob9etivo limitar los movimientos de laplataforma, generados por las acciones ambientales, dentro de un círculo de operaciónestablecido para salvaguardar la integridad de los risers. /eneralmente, el radio delcírculo de operación de la plataforma es menor al >'4 del tirante de agua en

condiciones ambientales de tormenta. El sistema de posicionamiento puede serpasivo, a trav$s de líneas de amarre y cimentaciones, o din!mico, a trav$s de h$lices,o una combinación de ambos BN7, 0''8. 5om"nmente el sistema deposicionamiento pasivo es utiliado para las plataformas de producción, e%istiendo laposibilidad de ser au%iliado por un con9unto de h$lices para ambientes oce!nicosseveros. Las líneas de amarre pueden ser compuestas de cadena, cables de acero opoli$ster, o pueden ser tubos de acero como en las L*s. Estas líneas de amarre seconectan en su parte inferior a una cimentación embebida en el fondo marino, la cual

http://www.gvac.com/



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puede ser del tipo ancla de arrastre o con capacidad de carga vertical o pilotehincado o de succión.

Las plataformas flotantes poseen diferentes grados de libertad de movimiento comorespuesta a las acciones meteorológicas y oceanogr!ficas. Ha9o este criterio, lasplataformas flotantes pueden ser clasificadas como unidades con flotación neutra yunidades con flotación positiva. Bentro del primer grupo se encuentran los =*(JKs, las(emiKs y las (parKs, y en el segundo se incluyen las L*Ks y las +ini)L*Ks. Lasplataformas con flotación neutra vibran din!micamente en seis grados de libertad, tresmovimientos de traslación en dirección de los e9es -, M y O, y tres movimientos derotación alrededor de los mismos e9es: avance surge, deriva sway , arfada !ea"e,cabeceo pitc!, balanceo roll y guiada yaw , respectivamente. Estos seis gradosde libertad se ilustran en la =igura ?.&. Las plataformas con flotación positiva tienenun empu9e mayor #ue su peso y son ancladas al fondo marino por líneas #ue semantienen siempre en tensión, llamadas tendones. Los tendones son tubos de acero#ue restringen los grados de libertad de arfada, cabeceo y balanceo de las L*Ks.

! Ar"ada

(Hea#e)

Guiñada ($a%)

Cabeceo(Pitc&)

'eri#a $ (%a)

*alanceo(+oll)

,A#ance (ur-e)

=igura ?.&. /rados de libertad de cuerpo rígido de un sistema flotante.=uente: htt p :A A A. un d e r Aa te rti mes .c o m =igura complementada por el autor.

5ada uno de los conceptos estructurales tiene características propias #ue ofrecenventa9as y limitaciones para su selección como centro de proceso para el desarrollo decampos petroleros. *or e9emplo, las L*Ks y las (parKs tienen ba9os movimientosverticales #ue les permiten utiliar risers rígidos y terminaciones superficiales !rbolessecos similares a las plataformas fi9as. Bebido a esta característica, la perforación y elmantenimiento de los poos pueden llevarse a cabo desde la misma plataforma de

perforación. (in embargo, las L*Ks tienen límites t$cnicos en su sistema de tendonespara su aplicación en aguas profundas m!s all! de >,2'' m y la (par tiene un sistemade risers muy comple9o. *or otro lado, los =*(JKs permiten el almacenamiento deaceite en su casco de flotación y las plataformas semisumergibles son menos sensiblesa los cambios de carga y ofrecen mayor !rea disponible sobre sus cubiertas. En laabla ?.> se muestran las principales venta9as y desventa9as de los cuatro tipos desistemas flotantes.

http://www.underwatertimes.com/





























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S$s"e-a

Fl("a*"e Ve*"a8as Desve*"a8asL* • Ha9os movimientos en el plano vertical:

arfada, cabeceo y balanceo.• *ermite el uso de e#uipo de perforación

y acceso a poos.• tilia !rboles superficiales.• so de risers verticales de acero.

• Limitaciones de uso en aguas ultra)profundas debido al peso y colapsohidrost!tico de su sistema de tendones.

• (ensible a cambios de carga sobre lacubierta.

• No permite el almacenamiento de aceite.

(E+I • *ermite el uso de e#uipo de perforacióny acceso a poos.

• +ínimos cambios con el aumento deltirante de agua.

• *ermite mane9ar grandes cargas sobresu cubierta.

• La "ltima generación de (emiKs puedeusar risers de acero en catenaria (5G.

• (e cuenta con sistemas de ancla9e paradiferentes condiciones de sitio.

• <ltos movimientos.• so de !rboles submarinos.• /eneralmente utilia risers fle%ibles.• Los sistemas submarinos son un factor

crítico.

(*<G • *ermite el uso de e#uipo de perforacióny acceso a poos.

• *ermite el uso de !rboles superficiales.• +ínimos cambios con el aumento del

tirante de agua.• *ermite almacenamiento de aceite en su

casco, pero no es típico.• <lta estabilidad.

• +ovimientos medios.• (istema de risers comple9o.• (e re#uiere el monta9e de la cubierta en el

sitio de instalación.

=*(J • (e puede utiliar tanto en aguassomeras como profundas.

• +ínimos cambios con el aumento deltirante de agua.

• /ran capacidad de espacio y de cargasen la cubierta.

• *ermite el almacenamiento de aceite.• Ilimitado n"mero de poos.• (e cuenta con sistemas de ancla9e para

diferentes condiciones de sitio.

• <ltos movimientos.• so de !rboles submarinos.• so de risers fle%ibles con limitación en

di!metro para aguas ultra)profundas.• Los sistemas submarinos son un factorcrítico.• No cuenta con e#uipo para perforación y

acceso a los poos.• No permite el almacenamiento de gas.• En ambientes agresivos se re#uiere el uso

de sistemas de ancla9e tipo torreta.

abla ?.>. 7enta9as y desventa9as de los sistemas flotantes.

<ctualmente e%isten 0@> sistemas flotantes de producción en operación o en procesode construcción en las diferentes regiones del mundo 7er abla ?.0, de los cuales>@3 son =*(JCs. Los =*(JKs son utiliados preferentemente para la e%plotación de

campos en aguas profundas del Jeste de Qfrica y de Hrasil. Los 2' =*(JCs operandoen el +ar del Norte y en <sia incluyendo 5hina se encuentran en tirantes de aguamenores de 2'' m. En el /olfo de +$%ico, un =*(J se encuentra operando en aguassomeras me%icanas y en unos pocos meses iniciar! la producción del primer =*(J enEstados nidos en un tirante de 0,3''m. 5omo fue mencionado en la (ección 0,*E+E- posee actualmente adem!s del =*(J Mum Ka6Kn!ab, el =(J auntah y al=*(J para prueba de poos E5J III; sin embargo, estas dos "ltimas unidades no son

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contabiliadas en la abla ?.0 debido a #ue no son unidades de producciónpermanentes. Be las 2' plataformas (emisumergibles, 0> unidades est!n operando enaguas profundas de Hrasil y >' en la parte estadounidense del /olfo de +$%ico.E%isten 03 L*Ks operando o en construcción en el mundo, >@ de ellas en aguasprofundas estadounidenses y una ya fue retirada la plataforma Dutton; mientras #uede las >1 plataformas tipo (par, >8 de ellas se encuentran en el /olfo de +$%ico Nortey una en el (ureste asi!tico.

Re#$)*N9-er( &e S$s"e-as Fl("a*"es &e

Pr(&%cc$)*FPSO Se-$ T5P S'ar

5anad! 0Estados nidos /d+ > >' >@ >8+$%ico /d+ >Hrasil &@ 0> >+ar del Norte 02 >2 &Jeste de Europa >Norte de Qfrica 2Jeste de Qfrica ?0 > ?

(ur de Qfrica >India > >5hina >@ >(ureste de <sia 02 > > >

<ustr alia >8J<L >@3 2' 03 >1

abla ?.0. (istemas flotantes de producción en operación o en construcción en elmundo.

Be acuerdo con Filhoit y (upan 0'>> en el periodo 0'>> a 0'>? se espera seaninstalados adicionalmente @> sistemas flotantes, de los cuales se estima sean 22=*(JCs, >' (emiC s, ? L*Cs y 0 (parCs.

4.+. F$l(s(,7as &e &$se(

Las plataformas flotantes deben ser diseadas para preservar su estabilidad eintegridad estructural durante su operación normal y durante la ocurrencia de estadosde mar e%traordinarios, como las tormentas de invierno y huracanes. *or lo cual, elcasco de flotación debe poseer la capacidad de restauración hacia una condición dee#uilibrio estable cuando es su9eta a las acciones del viento. n par!metro #ue indicala estabilidad de una embarcación es la distancia vertical entre el 5entro de /ravedad

/ y el +etacentro +, denominada altura metac$ntrica /+, la cual debe tener unvalor positivo para lograr un e#uilibrio estable ver =igura ?.?. *or otro lado, suscomponentes estructurales deben satisfacer estados límite "ltimos, de fatiga,accidentales y de servicio, en condiciones tanto intacta como daada de la plataforma.<simismo, los movimientos de la unidad flotante generados por el viento, el olea9e ylas corrientes marinas deben ser limitados para salvaguardar la integridad mec!nica y

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el correcto funcionamiento de los risers y de los e#uipos de procesamiento, au%iliaresy de seguridad sobre sus cubiertas.

Metacentro

M

GZ= Brazo adrizante

Centro de gravedad G Z

Centro de EmpujeB

Quilla K

=igura ?.?. *ar!metros de estabilidad hidrost!tica en un sistema flotante.=uente: htt p : A A A. c o a s td e s ig n.n o p ro d u c ts =igura modificada por el autor.

Bebido a #ue los sistemas de amarre de las plataformas semisumergibles sonfle%ibles, tanto en el plano horiontal como en el vertical, la unidad flotante respondea las acciones del viento, el olea9e y las corrientes marinas, con movimientos en susseis grados de libertad en tres diferentes rangos de frecuencias: movimientos en lafrecuencia del olea9e F= del ingl$s #a"e $re%uency , movimientos en ba9asfrecuencias L= del ingl$s &ow $re%uency y movimientos en altas frecuencias D=.Las cargas del olea9e de mayor magnitud sobre las estructuras costa afuera sepresentan en las frecuencias del olea9e, generando movimientos F= de la plataforma.

5on la finalidad de evitar efectos de resonancia de gran magnitud, la plataforma esdiseada para obtener sus periodos naturales de vibración ale9ados de las frecuenciascaracterísticas del olea9e presente en el sitio de operación. /eneralmente lasplataformas (emisumergibles y los =*(Js tienen periodos naturales de vibración en<vance, Beriva y /uiada mayores a >'' s, y superiores a 0' s en los grados delibertad de <rfada, Halanceo y 5abeceo; mientras #ue las plataformas L* tienenperiodos de vibración en el plano vertical alrededor de los & s. Los periodoscaracterísticos de un olea9e con >'' aos de periodo de retorno se encuentran en elrango de 8 a >8 s, lo cual indica la necesidad de dimensionar a las plataformas paraobtener periodos naturales cercanos a estos valores y así evitar respuestas resonantesde primer orden. En la =igura ?.2 se muestra los valores típicos de los periodos devibración de las estructuras costa afuera.

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./P Plata"orma (emisumer-i ./ (emisumer-ible10P(2 Arfada Arfad Avance Avance

Cabeceo Cabeceo Deriva Deriva

Balanceo Balanceo Guiñad Guiñada

Espectro de 2leaje

345

=igura ?.2. *eriodos naturales de vibración típicos de estructuras costa afuera.=uente: Harranco, 0''? =igura traducida al espaol por el autor.

<dem!s de la fase de an!lisis de la plataforma durante su operación en sitio, se debeefectuar el an!lisis del comportamiento naval y estructural en condiciones temporalesde la plataforma, como durante su fabricación, integración de las cubiertas y el casco,transportación e instalación, con la finalidad de identificar tanto las operacionescríticas y sus limitaciones, como las modificaciones en el diseo #ue deben serimplementadas para garantiar la integridad estructural de la plataforma durante latotalidad de su vida "til. Las filosofías de inspección y mantenimiento pueden tambi$ntener impacto en la configuración y dimensionamiento de la plataforma, por lo #ue es

necesario establecerlas desde la fase inicial del diseo.

4.3. Es"a&( ac"%al &e las "ec*(l(#7as

La e%plotación de campos en aguas profundas ha crecido a pasos agigantados,logr!ndose hasta la fecha los r$cords de aplicación de sistemas flotantes deproducción mostrados en la =igura ?.3. El r$cord actual de un sistema flotante enoperación en aguas profundas lo posee la plataforma (emisumergible IndependenceHu de la compaía <nadar6o, en un tirante de agua de 0,?>2 m en la parte

estadounidense del /olfo de +$%ico. (in embargo, la plataforma Independence Huperder! el liderago cuando en los pró%imos meses entre en operación en el /olfo de+$%ico Norte el =*(J 'ioneer de *etrobras en 0,3'' m.

6 7 35 45 65 75 85355

Per9odo(s)

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Perdido4:;8;m: <A1GdM

455=

IndependenceHub

4:63>m: <A1GdM455?

;:555

4:>55

Ma-nolia

364>m: <A1GdM455>

An-ra dos

+eis4:3>5m:*rasil4535

*P(R *!;

P*

4:555

3:>55

3:555

>55

7?P

(istemas0lotantes

=igura ?.3. G$cords de tirante de agua de aplicación de los sistemas flotantes.

*or su parte, los r$cords de tirantes de agua, producción y capacidad de poosrisers !rboles de control de los sistemas flotantes, se presentan en las ablas ?.&,?.? y ?.2, respectivamente. Las tablas constan de dos columnas, la primera con datoscorrespondientes a la tecnología probada e%itosamente por la industria en campo y lasegunda a la calificada por la industria para su aplicación. En el caso de la tecnología

con e%periencia en campo se presenta el nombre de la plataforma, la compaíaoperadora y la región donde se localian las instalaciones.

S$s"e-a Fl("a*"e Pr(ba&a e* Ca-'( Cal$,$ca&a

(emi 0,?>2 mIndependence Hu

<nadar6o, (<)/d+

&,32' m

=*(J 0,>2' m &,'?8 m<ngra dos Geis

*etrobras, Hrasil

(par 0,&8& m*erdido

(hell, (<)/d+

&,'?8 m

L* >,?02 m+agnolia

5onoco *hillips, (<)/d+

0,?&8 m

abla ?.&. G$cords de tirante de agua de los sistemas flotantes.

. i r a n t e d e A - u a ( m )

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(emi &3' +bd<sgard H

(tatoil, Noruega

&3' +bd

=*(J &>@ +bdiomba <

E%%on +obil, Jeste Qfrica)<ngola

?'' +bd

(par >0@+ad Bog

Hritish *etroleum, (<)/d+

>0@ +bd

L* &33 +bd(norre < (tatoil,

Noruega

&33 +bd

abla ?.?. G$cords de capacidades de producción de los sistemas flotantes.


(emi ?8hunder Dorse

Hritish *etroleum, (<)/d+

?8

=*(J 8?Dan (hi Mou >>&5hevron, 5hina

>''

(par 0'/enesis

5hevron, (<)/d+

0'

L* ?3(norre < (tatoil,

Noruega

?3

abla ?.2. G$cords de capacidad de risers !rboles de control de los sistemas flotantes.

En la abla ?.& se puede observar #ue las plataformas (emiKs est!n calificadas por laindustria para su uso en profundidades alrededor de &,32' m >0,''' ft, los =*(JCs ylas (parKs para &,'?8 m >',''' ft y las L*Ks para su aplicación en tirantes de0,?&8 m 8,''' ft. En la abla ?.? se puede observar #ue la mayor capacidad deproducción la poseen tanto las L*Cs como las plataformas (emisumergibles, con el

uso en campo de sistemas #ue est!n produciendo &33 +il barriles de petróleoe#uivalente por día +bped y &3' +bped, respectivamente; los =*(JKs tienen unr$cord de producción de &>@ +bped y las (parKs se han usado para producir hasta>0@ +bped. El sistema flotante calificado para las producciones m!s altas son los=*(JKs con ?'' +bped. En la abla ?.2 se puede observar #ue los =*(JKs ofrecen lamayor capacidad en cubierta para mane9ar risers de producción con un r$cord de 8?unidades y con capacidad calificada para alo9ar a >'' risers. Bespu$s de los =*(JKs,

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las (emiKs muestran la mayor capacidad para alo9ar terminaciones de risers con unr$cord en campo de ?8 unidades. Las L*Ks han sido utiliadas para recibir hasta ?3terminaciones superficiales !rboles secos, mientras #ue las (parCs presentan unamenor capacidad con solamente 0' terminaciones operando en campo.

Be la revisión del estado del arte de las tecnologías relacionadas con los sistemasflotantes de producción, se puede observar #ue los =*(JKs, las (E+IKs y las (*<GKsest!n siendo aplicadas satisfactoriamente en tirantes de agua ultra)profundosmayores a >2'' m; las (E+IKs, las L*Ks y los =*(JKs son unidades con altascapacidades de producción; los =*(JKs tienen alta capacidad de mane9o de risersprovenientes de !rboles submarinos y las L*Ks tienen mayor capacidad #ue las (*<GKs para la instalación de terminaciones superficiales de poos sobre suscubiertas.

4.4. Pla*eac$)* &el &esarr(ll( &e ca-'(s

n an!lisis reciente sobre administración de proyectos mostró #ue m!s del @'4 de losproyectos e9ecutados durante los "ltimos 2 aos fueron interrumpidos o concluidos entiempos superiores a los planeados (aputelli et al., 0''8. La industria del petróleono es a9ena a estos indicadores debido a #ue cada ve m!s los proyectos paraimplementar la infraestructura necesaria para e%plotar un campo tienen #ueenfrentarse a la caracteriación de yacimientos m!s comple9os, a la perforación depoos en estratigrafías con capas de sal, a localiaciones de difícil acceso, anecesidades de producciones mayores y a presupuestos m!s estrechos. El desafío delas compaías operadoras es muy claro: hacer #ue un proyecto sea e%itoso t$cnica yeconómicamente incorporando la optimiación de los recursos disponibles para sue9ecución y las diversas restricciones ambientales, tecnológicas, políticas, sociales yeconómicas. *ara enfrentar estos re#uerimientos es necesario contar conconocimientos administrativos, de planeación y t$cnicos multidisciplinarios para lograrefectuar el desarrollo del campo de manera optimiada.

La metodología =EL $ront End &oading constituye el procedimiento m!s utiliado porla industria para efectuar la selección de la infraestructura idónea para e%plotar uncampo petrolero, incluyendo las etapas de planeación, diseo, construcción,instalación, operación y mantenimiento. < trav$s de la integración de e#uiposmultidisciplinarios sobre el estudio de yacimientos, perforación de poos,aseguramiento de flu9o e instalaciones de producción, adem!s de planeación eingeniería económica, e#uipados con las "ltimas tecnologías de an!lisis, lametodología =EL incrementa la definición y disminuye el riesgo del proyecto, lo cualimpacta positivamente los costos totales y el retorno de la inversión.

tiliando la metodología =EL, la planeación del desarrollo de un campo se lleva acabo en tres fases para asegurar un e%haustivo y alternativo an!lisis del flu9o decapital: 7isualiación, 5onceptualiación y Befinición. Estas tres etapas tienen comoob9etivo primordial la identificación del valor. En la =igura ?.@ se muestranes#uem!ticamente las diferentes etapas de la metodología =EL y como a trav$s deellas el valor del proyecto cambia como una función de la correcta definición ye9ecución del proyecto Godrígue, 0'>>. En esta misma figura se puede apreciar

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como una definición precisa del proyecto durante la etapa de planeación permitema%imiar el valor de la inversión a"n cuando la e9ecución del proyecto sea pobre. *orel otro lado, si la definición del proyecto se efect"a con un nivel alto deincertidumbres, a pesar de una e%celente e9ecución del proyecto el valor de lainversión ser! ba9o.

=igura ?.@. +etodología =EL para el desarrollo de campos petroleros.=uente: Godrígue, 0'>>.

Burante las dos primeras fases, visualiación y conceptualiación, se analian todoslos posibles escenarios de la infraestructura con sus asociados es#uemas de negocio.*or e9emplo, los escenarios de e%plotación del campo pueden estar compuestos porsistemas submarinos de producción, por sistemas flotantes de producción, aislados oen con9unto, o la combinación de uno de los anteriores sistemas con plataformas fi9aslocaliadas en aguas someras, entre otros. El envío de la producción desde lasinstalaciones marinas hacia su almacenamiento, procesamiento o venta puedeefectuarse a trav$s de ductos o bu#ues tan#ue. En la =igura ?.8 se muestra unescenario de producción compuesto por sistemas submarinos #ue envían los fluidosprovenientes del yacimiento a una L* y a un =*(J para la producción de loshidrocarburos; el aceite es almacenado en el casco del =*(J y e%portado a trav$s debu#ues tan#ue; mientras #ue el gas producido es utiliado para la generación deenergía yo e%portado a trav$s de ductos marinos.

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=igura ?.8. Escenario de e%plotación de un campo petrolero con base en sistemassubmarinos y flotantes.

=uente: http:ilmumigas.blo gspo t.co m

5on base en el an!lisis de los beneficios y los riesgos de cada escenario dee%plotación, se refina el alcance del proyecto logrando con ello a reducir el n"mero deescenarios de e%plotación. Los resultados de la etapa de 5onceptualiación indicar!nla opción de desarrollo m!s idónea tanto t$cnica como económica para los ob9etivosdel proyecto.

Burante la tercera fase de la metodología =EL, denominada como Befinición, seefect"a la Ingeniería de Biseo H!sico de la infraestructura ganadora, con la finalidadde obtener un plan y presupuesto para la e9ecución del proyecto. El pa#uete deresultados del proyecto al final de la etapa de planeación es presentado al grupoBirectivo de la empresa para efectuar su evaluación y tomar la decisión de aprobar eldesarrollo del campo. na ve aprobado el desarrollo del campo, se inicia el proyectode Ingeniería, *rocura, construcción, Instalación y <rran#ue de las instalaciones.

(e ha vuelto una pr!ctica com"n de la industria del petróleo #ue durante la planeaciónde los proyectos de inversión de alto impacto se efect"en revisiones parciales por

parte de un grupo de e%pertos denominados RparesS, a9enos al proyecto,pertenecientes o no a la empresa. Estas revisiones de pares proporcionan unaoportunidad para #ue el e#uipo de traba9o reciba comentarios #ue me9oren ladefinición y desarrollo del proyecto desde sus etapas tempranas, y así evitar comprasinnecesarias o re)e9ecución de traba9os.

http://ilmumigas.blogspot.com/

http://ilmumigas.blogspot.com/

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4.. Cr$"er$(s &e selecc$)* &e s$s"e-as ,l("a*"es

No e%iste una respuesta simple a la pregunta de cual es el concepto estructural m!s

adecuado para la e%plotación de un campo en aguas profundas 5ha6rabarti, 0''2.La selección del sistema de producción idóneo constituye frecuentemente un esfuerode varios aos de estudios y an!lisis t$cnico)económicos, dentro de la metodología=EL.

Burante el desarrollo de un campo, las decisiones m!s importantes #ue afectan laselección del sistema flotante de producción est!n relacionadas con el tirante de aguasdonde se localia el yacimiento, la localiación y estructuración de los poos, laestrategia adoptada para la perforación, terminación, mantenimiento e intervención delos poos, los mecanismos de entrega de las hidrocarburos a la plataforma, elprocesamiento y el envío de la producción a los centros de venta, almacenamiento yorefinación. Los principales factores t$cnicos #ue afectan la selección y el diseo de lossistemas flotantes se muestran en la =igura ?.1 5ha6rabarti, 0''2. Estos aspectos

ser!n abordados de manera sucinta a continuación.

0actores de(elección

Caracter9sticas del $acimiento

•Reservasrecuperables•Formació

n•Área

•Inyección de Gas,Agua

+e@uerimientos0uncionales

Per"oración•Incluye Mantenimiento de

Pozos

Producción

•Aceite s!Gas

•"apacidad

•Propiedades del crudo,etc!

In"raestructuraEistenteB Eportación

•#uctos

•Almacenamiento ytan$ueros

Condiciones deitio

Normati#idad 2tros

Caracter9sticas del Condiciones Normati#idad 2tros•#istancia a la "osta •ient •Pro%ibición de •Patente

•'irante de Agua •(lea)e •"ontaminación •#isponibilidad de

•'opogra*+a del Fondo •"orrientes •&eguridad •mbarcaciones p

•Propiedades •Marea •Reuso e instalación

(istema 0lotante Componentes

=igura ?.1. =actores para la selección y diseo de sistemas flotantes.=uente: 5ha6rabarty, 0'>> Biagrama traducido al espaol por el autor.

es

o

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4.5.1. Características del yacimiento

Hasado en los datos sísmicos disponibles y con la elaboración de un modelo delyacimiento, es posible definir apro%imadamente el tamao, la configuración y lasreservas del prospecto. Las características del yacimiento, incluyendo tanto laspropiedades de los hidrocarburos como del flu9o, son confirmadas con la perforaciónde poos e%ploratorios y delimitadores, y a trav$s del ensaye en laboratorio demuestras de los hidrocarburos. Los datos obtenidos son utiliados para definir eln"mero re#uerido de poos y su arreglo, para predecir el perfil de producción y losre#uerimientos funcionales, como el aseguramiento del flu9o, los cuales afectandirectamente a la perforación, la producción y al sistema de e%portación de loshidrocarburos.

(i el yacimiento tiene una proyección horiontal e%tensa, ser!n necesarios varioscentros de perforación y los poos productores estar!n dispersos entre sí, por lo #ue

com"nmente se utilian sistemas submarinos de producción para colectarenviar losfluidos a un mismo sistema flotante. 5uando el yacimiento permite un "nico centro deperforación y los poos productores son perforados en un arreglo tipo cluster cercanos entre sí, los !rboles de control se pueden colocar en la cubierta de lamisma plataforma flotante, como en el caso de las plataformas fi9as. Las plataformastipo L* y (par son las "nicas #ue pueden alo9ar en sus cubiertas !rboles de controlsecos o superficiales, mientras #ue los !rboles de control submarinos o mo9adospueden ser combinados con cual#uiera de los cuatro tipos de sistemas flotantes deproducción.

4.5.2. Requerimientos funcionales

Las características del yacimiento y de los hidrocarburos, permiten definir losre#uerimientos mínimos para desarrollar el campo. ípicamente, las siguientescondiciones son establecidas:

a El alcance del programa de perforación es definido con base en el n"mero depoos de producción y de inyección. <ctualmente, las plataformas tipo L* y(par son los "nicos conceptos #ue pueden combinar simult!neamente laperforaciónmantenimiento de poos y la producción de hidrocarburos: por lo#ue pueden ser una solución atractiva para reducir los gastos de renta de unaunidad flotante de perforación.

b Los re#uerimientos de producción son definidos en t$rminos de la capacidad delsistema para el procesamiento de los hidrocarburos aceite y gas, así comopara la inyección de agua y gas. Los sistemas flotantes tipo L*,(emisumergible y =*(J tienen gran capacidad de producción, siendo lasplataformas tipo (par y las mini)L* las #ue no han podido superar unacapacidad superior a los >&' +bd, lo cual puede ser un factor en contra para suselección como unidad de procesamiento.

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c Las características de la producción, tal como la presencia de hidratos y laformación de parafinas, afectan directamente los re#uerimientos de !readisponible en la cubierta y la capacidad de carga de la plataforma, así como alsistema de e%portación. Los =*(J y las plataformas (emisumergible poseengrandes !reas en sus cubiertas y capacidad de carga, y pueden ser ampliadassin afectar considerablemente el diseo de su casco de flotación, risers ysistemas de ancla9e; por el contrario, los tendones de las L*s y el sistema derisers en las (pars #ue deben ser re)diseados al modificarse las dimensiones ocalado de operación de la unidad flotante.

4.5.3. Condiciones del sitio

Las características del sitio, #ue incluyen al tirante de agua, las condicionesambientales, las propiedades geot$cnicas, la topografía del suelo marino, los peligrosgeológicos, la presencia de hielo en el agua, y la sismicidad de la región, tieneninfluencia directa en la selección y dimensionamiento de los conceptos estructurales y

por consiguiente en la inversión económica necesaria para desarrollar el campo.

na limitante en el uso de sistemas flotantes es la aplicación de la tecnologíae%itosamente en campo. *or lo cual, la industria no ha podido utiliar a lasplataformas tipo L* en aguas ultra)profundas tirantes mayores a >,2'' m. Lasplataformas (emisumergibles, las tipo (par y los =*(Js se utilian en aguas ultra)profundas y est!n calificadas por la industria para su aplicación en tirantes mayores a&,''' m.

Las condiciones de sitio prevalecientes en el /olfo de +$%ico, con la ocurrenciaperiódica de tormentas, no han impedido el uso de las plataformas (emisumergibles,las L*s y las tipo (par, en la parte estadounidense, y de un =*(J en aguas somerasde la parte me%icana, incluso un =*(J en aguas profundas del Norte del /d+ est! poriniciar su operación en los campos 5ascade y 5hinoo6. *or lo cual, se puede afirmar#ue las condiciones de sitio imperantes en el /olfo de +$%ico son factores #ue puedeninfluir "nicamente en la selección de los componentes cimentación, líneas de amarre,risers y casco de flotación y no para el tipo de concepto de sistema flotante.

4.5.4. Normatividad y otros

La normatividad aplicable al sitio de ubicación de los campos, los criterios de diseo delas instalaciones y la filosofía de operación de la industria, tienen un impacto crítico enla selección y en el costo de la opción de desarrollo. La filosofía de operación de la

compaía puede ser demasiado conservadora para seleccionar conceptos estructuralesnuevos y su criterio de selección puede estar orientado hacia las tecnologías madurascon aplicación e%itosa en campo. <lgunas normatividades pueden restringir totalmenteel uso de alg"n tipo de sistema de producción, como fue el caso de los =*(JKs en laparte estadounidense del /olfo de +$%ico aprobados a partir del ao 0''0 por elentonces Mineral Management (er"ices )MM(*. En el ao 0''@, el ++( ahoradenominado Bureau of Ocean Energy Management, Regulation and Enforcement aprobó a *etrobras el plan de desarrollo de los campos 5ascade y 5hinoo6 con el uso

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del primer =*(J en el /olfo de +$%ico Norte. En +$%ico no se ha identificadolegislación alguna #ue impida el uso de alg"n tipo de infraestructura para laproducción de hidrocarburos en el mar, solamente e%iste la preferencia de la industrianacional hacia la implementación de tecnologías probadas e%itosamente en campo.

Jtros factores igualmente importantes para la selección del concepto estructural sonlos m$todos de construcción e instalación, así como el tiempo de duración de losproyectos. En la =igura ?.>' se muestra la duración promedio de proyectos deIngeniería, *rocura, 5onstrucción, Instalación y <rran#ue I*5I< de los diversos tiposde sistemas flotantes de producción, obtenida de valores reportados por la industriade los proyectos e9ecutados hasta la fecha. En esta figura se puede observar #ue laopción de convertir un bu#ue tan#ue a =*(J presenta los menores tiempos dee9ecución de los proyectos >8 meses.

0P21Con#ertido

0P21Nue#o

EMI

PA+

Mini1./P

./P

0 6 12 18 24 30 36 42

Meses

=igura ?.>'. Buración media de proyectos I*5I< de sistemas flotantes deproducción.

Las condiciones del medio ambiente, la disponibilidad de muelles y embarcacionespueden limitar las opciones para transportación e instalación. La disponibilidad depatios de fabricación adecuados, así como de embarcaciones para el traslado del patioal sitio de instalación de la plataforma pueden tambi$n ser factores críticos para laselección del tipo de sistema flotante.

La construcción de las plataformas flotantes generalmente se efect"an en dos partes,en un patio de fabricación se construyen las cubiertas o topsides, y en un astillero degran capacidad se construyen o convierten los cascos de flotación. *osteriormente, el

casco y la cubierta se integran en un patioastillero cercano al sitio de instalación de laplataforma. Es una pr!ctica com"n de la industria construir los cascos de flotación enastilleros asi!ticos y los topsides en Estados nidos o Europa; aun#ue como se indicaen la =igura ?.>>, tanto los astillerospatios de fabricación en estos tres continentestienen e%periencia en construir tanto topsides como cascos de flotación. Es importantemencionar #ue en un astillero localiado en el Estado de 7eracru se han construido &topsides para plataformas tipo (par. *ara construir las embarcaciones re#ueridas porla industria petrolera costa afuera, los grandes astilleros asi!ticos tienen di#ues secoscon una capacidad de hasta >,''',''' de toneladas. Hrasil es el "nico país

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latinoamericano con la capacidad de fabricar un sistema flotante de producción en sutotalidad.

!staos n"os!uropa (s"a

7ops"es

Cas#os

7ops"es

Cas#os

7ops"es

Cas#os

"#o

7ops"es*par 3&

=igura ?.>>. E%periencia internacional en la construcción de sistemas flotantes deproducción.

4.;. Pers'ec"$vas &e 'r(<ec"(s $*"e#rales e* a#%as 'r(,%*&as -e$ca*as

*ara alcanar las metas de producción de *E+E- en aguas profundas se estima #uedeber!n efectuarse un total de 8 proyectos de inversión basados en sistemasflotantes. 5onsiderando #ue hasta la fecha *E+E- no ha identificado prospectos deyacimientos gigantes o s"per gigantes, se prev$ #ue en cada región de aguasprofundas la e%plotación del petróleo se efect"e con varios sistemas flotantes demediana capacidad de producción. <sumiendo una capacidad de producción de >''+bd por plataforma, para alcanar las producciones anuales indicadas en los perfilesde la =igura &.& se re#uerir!n 0 sistemas flotantes para el /olfo de +$%ico H, & para el/olfo de +$%ico (ur y & para el Qrea de *erdido. En la abla ?.3 se indican lascapacidades de producción de cada unidad flotante y los aos de inicio tanto de laplaneación del desarrollo del campo como de la operación de la plataforma.

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0'>0 0'>? 0'>@ > >'' >'' /d+ H0'>8 0'0' 0'0& > >'' 0'' /d+ H0'>& 0'>2 0'>8 > >'' &'' /d+ (ur0'>3 0'>8 0'0> > >'' ?'' /d+ (ur0'>8 0'0' 0'0& > >>' 2>' /d+ (ur0'>& 0'>2 0'>8 > >'' 3>' Qrea *erdido0'>2 0'>@ 0'0' > >'' @>' Qrea *erdido

0 ' > @ 0 ' > 1 0 ' 0 0 > @? @ 8 ? Q r ea* e rd id o

otal 8 @8?

abla ?.3. *royectos de inversión basados en sistemas flotantes estimados paraalcanar las metas de producción de *E+E- en aguas profundas ,0'>@)0'02.

*ara cumplir con la meta de incorporar 2 +bd de producción a finales del ao 0'>@, laplaneación del desarrollo del primer campo del proyecto /olfo de +$%ico H utiliandola metodología =EL deber! efectuarse a partir del 0'>0 ver =igura ?.>0. < partir delao 0'>2 se debe iniciar el proyecto I*5I< con una duración de & aos. La estimaciónde la duración del proyecto I*5I< es congruente con la duración media, indicada en la=igura ?.>', reportada por la industria para este tipo de infraestructura. La mismaduración de 3 aos, desde el inicio de la planeación del proyecto hasta la produccióndel primer aceite, es considerada para los 8 proyectos de inversión mostrados en laabla ?.3.

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

;B( pera#"ón

=igura ?.>0. Buración estimada para el desarrollo de un proyecto de inversión enaguas profundas.

La selección del tipo de sistema flotante idóneo para ser utiliado como centro deproceso en los diversos campos ser! el resultado de la aplicación de la metodología=EL. (in embargo, los =*(Js constituyen una alternativa robusta con ampliasposibilidades para ser seleccionados como el primer sistema de producción en aguasprofundas me%icanas debido a las siguientes consideraciones: los sitios #ue

actualmente e%plora *E+E- se encuentran ale9ados de la costa o de infraestructurae%istente; los =*(Js al almacenar el aceite producido en su casco eliminan el tendidode ductos marinos para el transporte del hidrocarburo; los tiempos de conversión deun bu#ue tan#ue a =*(J son ba9os >8 meses en promedio; la e%periencia de *E+E-durante la ad#uisición y operación del =(J auntah y del =*(J Mum Ka6Kn!ab y lacapacidad ad#uirida por el Instituto +e%icano del *etróleo 7alle, 0''1 y Harranco,0'>' en estas tecnologías, contribuirían al buen desarrollo del proyecto de inversión.No se omite mencionar #ue *etrobras otorgó a la empresa Hergensen ForldAide el

A( &e I*$c$( N9-er(

&eDesarr(ll(s

Pr(&%cc$)*

Mb e& Pr( ec"(Desarr(ll( &el Ca-'( O'erac$)*

Pla*eac$)* IPCIA P(r Desarr(ll( Ac%-%la&a

C @Pro+e#to ;PC

Planea#"ón el @esarrollo

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proyecto de un =*(J para la producción de petróleo en la parte Norte del /d+ en untirante de agua de 0,3'' m, en ambientes similares a los previstos en maresnacionales, y #ue esta misma compaía proveyó el =*(J Mum Ka6Kn!ab. Berivadode lo anterior, es posible #ue la e%periencia de Hergensen ForldAide en el proyecto5ascade)5hinoo6 y la reciente relación contractual con *E+E- puedan seraprovechadas para la instalación de un =*(J en aguas territoriales ultra)profundas.

4.=. 5ecc$(*es a're*&$&as '(r (c%rre*c$a &e acc$&e*"es ( ,allas

no de los ob9etivos de *E+E- en sus actividades de e%ploración y producción dehidrocarburos es la reduccióneliminación del n"mero de accidentes y, en el caso deocurrir $stos, minimiar sus impactos hacia la vida humana, el medio ambiente, lasociedad y la infraestructura. Esta misma filosofía de seguridad est! siendoconservada en sus actividades de e%ploración y deber! ser trasladada a sus futurasactividades de producción en aguas profundas.

Bebido a #ue una gran cantidad de las tecnologías #ue se utilian en la e%plotación decampos en aguas profundas ser!n nuevas para la industria del país, una forma dead#uirir conocimiento para implementar medidas de seguridad es analiar losaccidentes y fallas ocurridos en el pasado. *ara aprender a cerca de la naturaleaintrínseca de los accidentes es necesario estudiar el an!lisis detallado producto de lasinvestigaciones de accidentes catastróficos como el de las plataformas +leander -ielland en >18', Ocean Ranger en >180, 'iper +lp!a en >188, *)&3 en 0''> y.yp!oon en 0''2. En la =igura ?.>& se puede observar a la plataformasemisumergible *)&3 de *etrobras, en Hrasil, con escoramiento generado por lainundación de su casco por una e%plosión ocurrida en una de sus columnas; y a laplataforma mini)L* .yp!oon de HD*)Hilliton, en Estados nidos, panto#ueada por lafalla de su sistema de tendones debido al impacto de olea9e e%tremo durante elhurac!n Gita.

=uentes: *)&3 ho me.ver satel.nl yphoon AAA.deser tsun.co.u6

=igura ?.>&. Im!genes del accidente de la plataforma *)&3 y de la falla de la mini)EL*.yp!oon.

http://www.desertsun.co.uk/



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Las fallas globales de las plataformas generalmente se presentan como una secuenciade eventos t$cnicos y físicos, los cuales deben ser interpretados a trav$s de factoreshumanos y organiacionales +oan y eppel, 0''2. Estos factores incluyen posiblesdeficiencias en los códigos de diseo, posible desconocimiento de los fenómenos,errores y omisiones efectuadas durante el proceso de diseo, durante la fabricación odurante la operación de la plataforma. En la =igura ?.>? se presenta la distribución delas causas de @>,?@' fallas yo accidentes marítimos registrados por la /uardia5ostera de los Estados nidos, durante el periodo >11>)0''> Ha6er y +c5afferty,0''2. En la =igura ?.>? se puede apreciar #ue la mayor parte de los accidentes ofallas de infraestructura marina es generada por errores humanos y por deficiencia enlos procesos de ingeniería de la infraestructura.

Falla en lacontención

dematerialespeligrosos

./ Accidentes o *allaspor

errores%umanos

01/

Fallapor

medioambiente

severo22/

Fallas dela

Ingenier+ a02/

=igura ?.>?. 5ausas de falla o accidentes marítimos en Estados Inidos.=uentes: =igura elaborada con información en Ha6er y +c5afferty, 0''2.

Los daos y fallas m!s recientes de sistemas flotantes de producción se produ9eron enla parte estadounidense del /olfo de +$%ico durante los Duracanes Iv!n, atrina yGita en 0''? y 0''2. Burante el paso de estos meteoros, adem!s de las m"ltiplesfallas de plataformas marinas fi9as, e#uipos móviles de perforación +JBs y ductosmarinos, los sistemas flotantes de producción #ue sufrieron daos severos e incluso elcolapso incluyen a las & plataformas tipo (par y a las ? L*s indicadas en la abla ?.@DoAard, 0''2 y Jynes, 0''3.

*"ste'a lotantes 7"po e @a)o <ura#Dn

SPAR Medua !a"o de la cu#ierta$ detrucci%n del e&uipo de per'oraci%n( )v*n$ +,,-SPAR Devils Tower !a"o de la cu#ierta$ detrucci%n del e&uipo de per'oraci%n( )v*n$ +,,-./P Ram Powell !a"o de la cu#ierta 0 del e&uipo de per'oraci%n( )v*n$ +,,-SPAR Horn Mountain !a"o de la cu#ierta 0 del e&uipo de per'oraci%n( )v*n$ +,,-./P Matterhorn !a"o en la cu#ierta Katrina$ +,,1

./P Ma rs !a"o d e la c u# ie rt a $ d e t ru c c i%n de l e&u ipo d e per ' or a c i% n ( K a trin a $ +,, 1

Mini2./P Typhoon !etruida Rita$ +,,1

abla ?.@ Baos en sistemas flotantes de producción por el paso de huracanes en el/olfo de +$%ico.

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Los acontecimientos m!s relevantes para la industria costa afuera #ue fueronidentificados durante los huracanes y por las fallas de la infraestructura son:

• (e presentaron estados de mar con periodos de retorno superiores a los dediseo >'' aos,

• Las plataformas #ue presentaron mayores daos fueron a#uellas diseadas concódigos anteriores a >188,

• (e presentaron fallas del sistema de ancla9e de los +JBs,• El impacto del olea9e y del viento sobre las cubiertas ocasionaron daos

severos en las instalaciones, inclusive provocaron la falla total de lasplataformas,

• El arrastre de las anclas de los +JBKs daaron ductos submarinos,• Los desliamientos de lodo provocaron la falla de ductos,• En sistemas flotantes de producción los daos fueron principalmente en las

instalaciones sobre las cubiertas por el impacto del olea9e, con fallapredominante de los e#uipos de perforación.

• No fueron reportadas p$rdidas de vidas ni ocurrieron derrames significativos dehidrocarburos en el mar.

Be esta serie de accidentes y fallas, se pueden establecer las siguientes leccionesaprendidas #ue deben tomarse en cuenta durante el desarrollo de los proyectos deinversión de *E+E- en aguas profundas:

i. (e re#uieren programas de capacitación continua del personal responsable delos procesos de ingeniería, operación y mantenimiento de la infraestructura.

ii. Es necesario efectuar el monitoreo y la caracteriación de los estadosmeteorológicos, oceanogr!ficos y de las propiedades de los suelos marinosprevalecientes en los sitios de e%plotación para el diseo de la infraestructura.

iii. Es fundamental el establecimiento o la actualiación de normatividad acordecon los niveles de riesgo aceptables para la industria nacional.

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. RETOS > OPORTUNIDADES PARA 5A IN!ENIER?A NAVA5MEICANA

Bentro de los proyectos integrales de inversión basados en sistemas flotantes, el papeldel ingeniero naval no solamente se vislumbra como e9ecutor de actividades deingeniería, sino como un actor fundamental tanto en la toma de decisiones para laselección de los sistemas m!s idóneos para e%plotar el campo como en la dirección delos proyectos I*5I<, en la definición de las filosofías de operación y para laadministración de la integridad de los artefactos navales.

Los especialistas en Ingeniería Naval deben formar parte de los grupos deespecialistas #ue participen en los proyectos de asimilación tecnológica asociados conlos sistemas flotantes de producción, con la finalidad de crear recursos humanosaltamente calificados y ad#uirir las herramientas computacionales necesarias para enuna primera instancia apoyar a *E+E- en la ad#uisición inteligente de las tecnologías

disponibles en el !mbito internacional. *osteriormente, estos grupos deben desarrollarproyectos para hacer m!s eficiente el uso de las tecnologías ad#uiridas y adaptarlas alas condiciones locales, tanto del medio ambiente oce!nico y del suelo marino, como alas características de los hidrocarburos y de producción; para finalmente a trav$s de lainvestigación generar las tecnologías propias.

La ingeniería naval tiene un rol importante en la industria del petróleo tambi$n comoproveedor de productos y servicios. La e9ecución de los proyectos de inversión enaguas profundas de *E+E-, adem!s del desarrollo del factor humano y de lastecnologías, debe estar acompaada de políticas gubernamentales para la generaciónyo fortalecimiento de los sectores industriales en el país necesarios para suplir losmateriales y e#uipos, construir, transportar, instalar, inspeccionar, dar mantenimientoy efectuar el retiro de la infraestructura.

Los siguientes retos de la industria internacional y nacional para la e%plotación dehidrocarburos en aguas profundas y ultra)profundas deben ser aprovechados por laingeniería naval me%icana para convertirlos en oportunidades de desarrollo.

.1. Re"(s "ec*(l)#$c(s

Bebido a los avances de la industria del petróleo tanto en las actividades dee%ploración como de e%plotación de yacimientos en aguas ultra)profundas, lasempresas operadoras y prestadoras de servicios, en con9unto con Instituciones de

Investigación y de Estudios (uperiores, se encuentran efectuando proyectos deinvestigación y desarrollo tecnológico para alcanar sus metas de negocio conmenores inversiones de capital.

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Los siguientes retos de la industria internacional asociados a los sistemas flotantes deproducción, son igualmente importantes para la industria me%icana debido a suplaneada incursión en aguas ultra)profundas en el mediano plao:

• Implementación de =*(Js para el procesamiento y almacenamiento de gasnatural.

• Implementación de =*(Js para la perforación de poos en mares conambientes severos.

• Innovación en el concepto de plataformas (emisumergibles para permitir laperforación y mantenimiento de poos en unidades de producción.

• +e9oramiento de las tecnologías de tendones para la aplicación de L*s enaguas ultra)profundas.

• tiliación de materiales no met!licos ligeros y de alta resistencia en líneas deamarre.

• Jptimiación en la configuración de cascos de flotación y sistemas de ancla9epara aguas ultra)profundas.

• +e9oras a los procesos constructivos, de transporte e instalación para optimiarel uso de materiales y reducir tiempos de e9ecución.

.+. Acc$(*es &e la $*&%s"r$a -e$ca*a

*ara alcanar las metas de producción de petróleo establecidas para el periodo 0'>@)0'02, *E+E- en con9unto con las Instituciones de Investigación, las Instituciones deEducación (uperior IE( y el (ector Industrial beber!n efectuar las siguientesacciones:

i. Establecer yo consolidar grupos multidisciplinarios para la asimilación yofortalecimiento de capacidades para:

a. La planeación del desarrollo de camposb. El an!lisis y diseo de los sistemas de producciónc. Especificar, evaluar y seleccionar propuestas de infraestructurad. Jperación con seguridad y para la administración de la integridad de los

sistemase. <dministración de los proyectos de inversión, considerando las

interfaces entre los componentes, yf. La supervisión de traba9os efectuados por compaías e%ternas.

ii. <d#uisición de tecnologías de "ltima generación para el traba9o especialiadode los grupos multidisciplinarios.

iii. Evaluación e identificación de tecnologías clave para su adaptación a lascondiciones de los yacimientos, de los hidrocarburos, de producción y de lascondiciones de sitio ambientales y el suelo marino, prevalecientes en los

!mbitos de e%plotación nacional.iv. /eneración de normatividad para el diseo, operación y administración de la

integridad de los sistemas flotantes acorde con los niveles de riesgo aceptablespara la industria me%icana.

v. Jptimiación de sistemas, de procedimientos de construcción e instalación, yde inspección y mantenimiento, con la finalidad de reducir los costos deinversión.

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Las estrategias de actuación deben fundamentarse en la formación de recursoshumanos altamente calificados, la investigación y desarrollo tecnológico, lacooperación nacional e internacional, y el desarrollo de proveedores nacionales deproductos y servicios.

5.2.1. Formación de recursoshumanos

<ctualmente los recursos humanos especialiados en tecnologías para aguasprofundas son limitados y los e%istentes en el país han logrado sus capacidades atrav$s de estudios de posgrado en niversidades E%tran9eras o a trav$s de programasde asimilación tecnológica llevados a cabo por el Instituto +e%icano del *etróleo7alle, 0''1 y *E+E-. Estos esfueros contin"an promovi$ndose en ambasinstituciones y se ha fortalecido a trav$s de la implementación del =ondo (ectorial5JN<5M)(ENEG)Didrocarburos, no omitiendo el apoyo directo del 5JN<5y para

estudiantes de las IE( del país, como el I*N, la N<+ y la niversidad 7eracruana.<"n con estas contribuciones, los recursos en formación son escasos tomando comoreferencia los re#uerimientos de la industria nacional en materia de los especialistas,estimados en varias centenas para lograr las metas de producción en corto y medianoplaos de *E+E-.

no de los aspectos m!s relevantes para la formación de los recursos humanos #ue enel futuro cercano re#uerir! la industria para atender los proyectos de inversión de*E+E- en aguas profundas, descritos en la (ección 2.>, se refiere al establecimientode estrechas vinculaciones entre la industria del petróleo y las universidades, paraorientar los programas de estudio hacia las !reas acad$micas con poco o nulodesarrollo en el país, como lo es el an!lisis y diseo de estructuras fi9as y flotantespara la e%plotación de hidrocarburos en el mar. Esfueros en este rumbo los est!efectuando la niversidad 7eracruana para orientar el plan de estudios de la 5arrerade Ingeniería Naval hacia estructuras costa afuera e instituir el primer posgrado en elpaís sobre el diseo naval de sistemas flotantes de producción.

5.2.2. esarrollo de !roveedoresnacionales

El desarrollo y la implantación de las tecnologías para el desarrollo de los proyectos deinversión en aguas profundas de *E+E- deber!n estar complementados por lageneración yo fortalecimiento de los sectores industriales en el país para proveer

servicios de ingeniería y para suplir los materiales y e#uipos, construir, transportar,instalar, inspeccionar y dar mantenimiento a la infraestructura re#uerida para lasactividades de producción, como son los sistemas submarinos, los ductos, los risers ylos sistemas flotantes de producción. <simismo, los sectores industriales deber!nestablecer infraestructura de investigación para #ue en con9unto con las Institucionesde Investigación del país proporcionen soluciones a los re#uerimientos tecnológicos de*E+E-.

n e9emplo palpable y e%itoso de programas de desarrollo de proveedores locales loha mostrado *etrobras desde la d$cada de los aos >18'Cs Bantas, >111 y #ue ha

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logrado, entre otras cosas, el establecimiento de astilleros con la capacidad deconstruir sistemas flotantes de producción de gran porte en Hrasil.

5.2.3. "nvesti#ación y desarrollo

tecnoló#ico

Las grandes operadoras del mundo han reconocido la importancia de desarrollar sustecnologías propias para mantenerse como empresas líderes en la e%plotación decampos en aguas profundas. Los resultados de los programas de investigaciónfinanciados por las propias operadoras, por instituciones gubernamentales, porconsorcios industriales, por institutos de investigación y universidades de todo elmundo, han permitido el avance sorprendente en la aplicación de las tecnologías entirantes de agua cercanos a los &,''' m 7er 5apítulo ?. Las empresas #ue m!sinvierten en tecnología son: E%%on+obil, *etrobras y (chlumberger, inclusive paramuchas de ellas la investigación se ha vuelto una fuente de ingresos. *etrobrasobtiene >' dólares de cada dólar invertido en investigación *alma, 0''8, y espera

invertir entre 8'' millones y 1'' millones de dólares al ao en tecnologías para aguasultra)profundas en los pró%imos cinco aos.

En +$%ico, el Instituto +e%icano del *etróleo es la "nica institución #ue ha establecidoformalmente un programa de investigación sobre tecnologías para la E%plotación de5ampos en <guas *rofundas *E5<*. El *E5<* tiene como misión el establecer lascapacidades para el desarrollo de tecnología e investigación para generar lassoluciones o las iniciativas para resolver los problemas de *E+E- en la e%plotación dehidrocarburos 7alle, 0''1. En su primera fase, el I+* ha invertido de 0''3 a la fecham!s de >'' millones de pesos en diversos proyectos para la asimilación de lastecnologías asociadas con la caracteriación oceanogr!fica del /olfo de +$%ico, laperforación de poos en aguas profundas, sistemas submarinos de producción, ductosy risers, y sistemas flotantes tipo =*(J, logrando aplicaciones en los proyectos de*E+E- en curso de planeación o en etapa de ingeniería b!sica, como es el caso delproyecto del campo La6ach.

Las metas a mediano plao del I+* son la identificación de las tecnologías clave #uedeben ser adaptadas para su aplicación a las condiciones locales de los !mbitos dee%plotación de *E+E-, y establecer las redes de colaboración nacional e internacionalasí como la infraestructura de investigación e%perimental #ue permita en largo plaola validación y generación de tecnologías propias, #ue permitan a *E+E- lograr susmetas de producción de hidrocarburos en aguas profundas.

5.2.4. Redes deCoo!eración

El desarrollo de nuevas tecnologías es el fruto de traba9os con9untos entre diversasentidades: las operadoras, los centros de investigación, las universidades y lascompaías prestadoras de servicios. Este conglomerado de instituciones genera elconocimiento b!sico, las herramientas computacionales, los diseos conceptuales, losprototipos, la validación en laboratorios y en campo de las tecnologías #ue seutiliar!n para e%plotar un campo en condiciones in$ditas o con menores capitales deinversión.

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La fortalea tecnológica de *etrobras, una de las empresas petroleras m!simportantes del mundo por su actividad en aguas profundas, ha sido construida porsus alianas y redes de cooperación. <ctualmente, *etrobras tiene convenios decolaboración con >0' universidades y centros de investigación, lo #ue contribuye para#ue Hrasil posea uno de los mayores comple9os de investigación del mundo, confuturos centros de investigación alrededor del 5EN*E( el 5entro de Investigación de*etrobras de empresas como (chlumberger, Ha6er Dughes, Dalliburton, /eneralElectric, =+5 echnologies, siminas y enaris 5onfab Gocha, 0'>>.

Esta e%periencia de colaboración internacional no es a9ena a las perspectivas dedesarrollo tecnológico del país. La (ecretaría de Energía en con9unto con el 5onse9oNacional de 5iencia y ecnología han incentivado, a trav$s de los fondos (ENEG)5JN<5y Didrocarburos, el desarrollo de proyectos multi)institucionales para generarlas tecnologías re#ueridas por *E+E-. Esfueros paralelos se efect"an en *E+E- y enel I+* para establecer redes de colaboración. *or e9emplo, el I+* cuenta conconvenios de colaboración con 5entros de Investigación 5JN<5y, como el 5I5E(E;con Institutos de Educación (uperior del país, como el Instituto de Ingeniería de la

N<+, el Instituto *olit$cnico Nacional y la niversidad 7eracruana; con Institutos deInvestigación E%tran9eros, como el Instituto 5oreano de Investigación y Besarrollo delJc$ano y el Instituto Noruego de /eotecnia; y universidades e%tran9eras como elInstituto =ederal (uio de ecnología, entre otros.

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;. CONC5USIONES

El presente traba9o ha mostrado el estado del arte de los sistemas flotantes deproducción utiliados e%itosamente en el mundo para el desarrollo de campospetroleros en aguas profundas, y #ue sin duda alguna formar!n parte de las opciones#ue *E+E- podr! elegir para sus proyectos de inversión en el /olfo de +$%ico.

*ara lograr las metas de producción de *E+E- en el horionte 0'>@)0'02, se haidentificado la necesidad de implementar 8 centros de procesamiento en aguasprofundas y ultra)profundas basados en sistemas flotantes. 5on base en las venta9ast$cnicas #ue ofrecen y a la e%periencia de la industria nacional en la ad#uisición yoperación de estos sistemas, los =*(Js constituyen una alternativa robusta para serseleccionados como el primer sistema de producción en aguas profundas me%icanas.

La Ingeniería Naval me%icana tiene un papel fundamental en la planeación y e9ecución

de los proyectos de inversión de *E+E- en aguas profundas, en la operación yadministración de la integridad de los sistemas flotantes de producción, y en laintegración de los grupos de desarrollo tecnológico y de los sectores industriales paraproveer productos y servicios. El reto de incursionar en aguas profundas ofrece unpolo de desarrollo para los Ingenieros Navales y m"ltiples disciplinas m!s.

Los mayores retos de la industria nacional para el desarrollo de los proyectos deinversión en aguas profundas son constituidos por la formación de recursos humanosaltamente capacitados, el fortalecimiento de programas e infraestructura deinvestigación y desarrollo tecnológico, y la implementación de políticasgubernamentales para la generación de proveedores nacionales de servicios yproductos. Los logros en estas oportunidades de desarrollo permitir!n a *E+E-seleccionar la me9or infraestructura para el desarrollo de los campos petroleros;paralelamente, establecer el marco normativo para el diseo y operación de losartefactos navales; despu$s, identificar las tecnologías clave para su adaptación a lascondiciones locales de sus !mbitos de actuación; para finalmente, optimiar lastecnologías y reducir los costos de inversión.

Los retos impuestos en los aos >1@'Cs a la industria petrolera nacional, al pasar deproducir hidrocarburos en tierra a aguas someras del /olfo de +$%ico, fueronsuperados por los ingenieros me%icanos, llegando en la actualidad a generarnormatividad propia novedosa para el mundo y proponer innovaciones tecnológicas.5on certea, los retos #ue representan las actividades de producción en aguasprofundas y ultra)profundas ser!n igualmente convertidos con $%ito en oportunidadesde desarrollo para la ingeniería me%icana.

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A!RADECIMIENTOS

Besde el instante en #ue conocí sobre la misión y los ideales de la <cademia deIngeniería, el pertenecer a esta noble institución se volvió una de mis aspiraciones.5uatro aos despu$s, esa aspiración se ha cristaliado y ha depositado una nueva,necesaria $sta para seguir soando.

Este momento es el oportuno para agradecer a las personas e instituciones #ue mehan formado, como persona y como profesionista. +i mam!, la persona m!s relevanteen mi formación se ha ido, pero su cario y enseanas perdurar!n en mí. (uspalabras me hacen falta. Lola, <ndr$s, Godrigo y (antiago me han complementado,me han brindado su amor y su comprensión al de9arme invertir parte de nuestrotiempo en la b"s#ueda de mis anhelos profesionales. al ve me he e#uivocado, peroinsisto en creer #ue no del todo. na ve m!s, dedico este traba9o al $%ito de ustedes.<gradeco los m"ltiples apoyos, palabras de aliento y la confiana de mis hermanos.

< lo largo de los aos en las aulas de clase siempre he tratado de absorber lo me9orde cada uno de mis profesores y estoy convencido de #ue si tengo virtudes, $stasfueron generadas por ellos. +is defectos son solamente míos. +uestro mi gratitud porsus conse9os y enseanas a la profesora Lucina 5alada de la orre en educaciónb!sica; al profesor Ing. (alvador Qvila del 5E5y Filfrido +assieu; al profesor +. en5. 5arlos +agdaleno Bomíngue de la E(I<)I*N; al profesor, asesor y amigo durantemi maestría en la BE*=I)N<+, Br. Ernesto Deredia Oavoni; y a los profesores,asesores y amigos durante mi doctorado en la 5J**E)=GP, Br. Edison 5astro *ratesde Lima y Br. Luis 7olnei (udati (agrilo.

odo mi desarrollo profesional lo he efectuado en el Instituto +e%icano del *etróleo,0' aos de incursionar en temas novedosos para mí; sin duda alguna, las estructurascosta afuera y a"n m!s las plataformas flotantes son mi vocación. <gradecoprofundamente a tres Ingenieros por su guía, paciencia, enseanas e impulso paralograr mis metas: Jscar 7alle +olina, Porge (ilva Hallesteros y Goberto JrtegaGamíre. <gradeco el apoyo brindado por todos mis amigos de la Birección deInvestigación y *osgrado y de Ingeniería de *royecto, en especial a ustedes #ue alleer este documento se sienten felices por nuestro logro, nuestro por#ue saben bientodo lo #ue me han aportado. <gradeco a los Boctores Paime N"e, Porge (!nche ya los +aestros <le9andro Hahena, Pos$ Dern!nde, Evencio Duesca y =idel Oamora suscontribuciones al manuscrito.

+omentos de sentirme "til y de satisfacción al verlos graduados, me han ofrecido misalumnos de la NIE5, del I*N, de la N<+ y de la niversidad 7eracruana 7.

Ismael *$re, <dri!n Lópe, /ilberto *ia, Puli!n =uentes, +auricio +olina, GicardoGomero, +ario Isiordia, <sucena Godrígue, Lallidua 5ru, 5arlos 5astelao y onalmitl/on!le, les agradeco haber creído en mí.

<gradeco a los Ingenieros /ustavo Dern!nde /arcía, /abriel Belgado (aldívar yJscar 7alle +olina su participación como comentaristas al presentetraba9o.

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=inalmente #uiero agradecer al *residente de la Especialidad de Ingeniería Naval, +.en 5. Evencio Duesca Lagunes, por abrirme la puerta hacia la <cademia de Ingenieríay por ser impulsor para la formación de recursos humanos universitarios en la 7sobre las tecnologías para la e%plotación de petróleo y gas en aguas profundas.

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CURRICU5UM VITAE DE5 CANDIDATO

El Boctor =ederico Harranco 5icilia nació en l!huac B. =. el día '0 de maro del ao>131, es hi9o de <mbrosio Harranco Loano y /loria 5icilia 5orte. Es casado con+aría Bolores amayo =lores y sus hi9os llevan por nombres <ndr$s, Godrigo y(antiago.

El Br. Harranco se tituló en el ao >110 como Ingeniero 5ivil en la Escuela (uperior deIngeniería y <r#uitectura del I*N. Jbtuvo el grado de +aestro en Ingeniería por laBivisión de Estudios de *osgrado de la =acultad de Ingeniería de la N<+ en >112. EnPunio del ao 0''? se doctoró en el Instituto <lberto Lui 5oimbra de *ós)graduaWXo e*es#uisa de Engenharia 5J**E de la niversidad =ederal de Gío de Paneiro, con latesis R5riterio de Biseo Hasado en 5onfiabilidad para el (istema de endones de una*lataforma L*S, dirigida hacia tecnologías para la e%plotación de hidrocarburos enaguas profundas.

El Br. Harranco tiene publicados 0' artículos t$cnicos tanto en congresos nacionales einternacionales como en revistas internacionales arbitradas. Besde >110 ha impartidodiversas clases de Estructuras y (istemas =lotantes de *roducción en la niversidadecnológica de +$%ico, en la Bivisión de Estudios de *osgrado de la =acultad deIngeniería de la N<+, en el posgrado del Instituto +e%icano del *etróleo y en laniversidad 7eracruana. El Br. Harranco es 5o)autor del libro REn las entraas de latierraS publicado por la editorial Litoral y el I+*, es revisor de la Gevista <pplied JceanGesearch de Elsevier e investigador Nivel > del (istema Nacional de Investigadores del5JN<5y.

Besde >11>, el Br. Harranco colabora en el Instituto +e%icano del *etróleo.Inicialmente fue especialista de las !reas de ingeniería de plataformas marinas y derecipientes. < partir de 9ulio de 0''? es investigador del *rograma de Investigaciónpara la E%plotación de 5ampos en <guas *rofundas, teniendo a su cargo el Qrea$cnica R(istemas =lotantes de *roducciónS y proyectos de Investigación y Besarrolloecnológico.

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