Los vehículos no tripulados pronto podrían tomar la residencia submarina

Vehículo residente de Modus Seabed Intervention para la estación de acoplamiento eólica marina (Foto: Osbit)

El híbrido Sabertooth de Saab Seaeye ROV / AUV (Foto: Saab)

La plataforma Hydrone de Saipem, expuesta en MCE Deepwater Development (Foto: Elaine Maslin)

La estación de drones de Stinger, en exhibición en el Subsea Valley en Noruega (Foto: Elaine Maslin)

El concepto de Libertad de Oceaneering, en exhibición en el Subsea Valley en Noruega (Foto: Elaine Maslin)

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Los sistemas robóticos se están acercando cada vez más a la posibilidad de "vivir" en estaciones de acoplamiento submarinas, como vehículos residentes submarinos permanentemente instalados.

Durante los 40 años que la industria del petróleo y el gas ha estado trabajando en el sector submarino, ha habido una evolución gradual en la tecnología que utiliza. Los vehículos operados a distancia (ROV), construidos para realizar tareas submarinas en lugar de buzos, han evolucionado desde máquinas bastante toscas hasta vehículos altamente capaces y complejos de hoy en día, y muchos de ellos ahora funcionan con electricidad.

Los vehículos autónomos subacuáticos (AUV), que operan sin atadura (umbilical), ahora complementan las operaciones de ROV, al proporcionar una alternativa para las operaciones de levantamiento, incluida la tubería. Pero ahora también hay otro nuevo participante en el mercado subacuático submarino: vehículos residentes, desde ROV residentes hasta vehículos híbridos.

¿Por qué?
Uno de los principales impulsores es la reducción de costos. Los buques de apoyo ROV cuestan mucho. Elimine la necesidad de la embarcación y se elimina un porcentaje significativo del costo de las operaciones, dijo Tom Glancy, asesor de mapas de tuberías e información geográfica de Statoil, a una asociación internacional de productores de petróleo y gas en Stavanger el año pasado.

Tener un vehículo que vive en la zona submarina, en "garajes" o estaciones de acoplamiento, también podría reducir el tiempo de espera en el clima, los costos de operación en condiciones difíciles y los problemas de salud, seguridad y medioambientales. También podría significar la capacidad de recopilar más datos y significar un tiempo de respuesta más rápido. Otro impulsor es el paso de las empresas petroleras a aguas cada vez más profundas.

¿Qué se ha hecho?
No es un concepto nuevo. La firma francesa de robótica submarina Cybernetix, ahora parte de TechnipFMC, desarrolló el concepto Swimmer -un transbordador para entregar un ROV de clase trabajadora a una estación submarina- y luego el concepto ALIVE (vehículo autónomo de intervención de luz) (una intervención-AUV, o I- AUV) a fines de la década de 1990 a principios de la década de 2000.

Subsea 7 ha estado desarrollando durante mucho tiempo su concepto de residente autónomo de vehículo de inspección (AIV) y en los últimos años ha estado probando el vehículo en alta mar, incluida la capacidad de atraque. BG Group, ahora parte de Shell, desarrolló FlatFish AUV, con la ayuda del instituto de investigación alemán DFKI y organizaciones de investigación brasileñas. Se trata de un vehículo de inspección y reconocimiento cuyo objetivo era poder ser lanzado desde una plataforma de producción flotante o un submarino atracado. (lea más en noviembre / diciembre de 2016 MTR). En marzo, Saipem y Shell acordaron trabajar juntos para comercializar FlatFish.

Ahora hay un interés creciente por parte de otros operadores. Desde 2016, el operador noruego de petróleo y gas Statoil ha estado invirtiendo en programas para probar vehículos residentes submarinos, inicialmente utilizando ROV eléctricos existentes. El operador se está tomando la idea tan en serio que ha acuñado (y registrado) una nueva frase, el drone de intervención subacuático (UID).

Saab Seaeye
Un vehículo que ya opera en el mercado es Sabertooth de Saab Seaeye. El Sabertooth, que demostró la capacidad de atraque en 2013, es un ROV / AUV híbrido. El Sabertooth puede funcionar como AUV, ROV e híbrido, tiene adaptabilidad de carga útil, que pronto también podría incluir un manipulador eléctrico de clase de trabajo, y puede trabajar a 3000m de profundidad del agua (con un objetivo para 4500m). Se puede operar a través de una comunicación / control en tiempo real de fibra óptica delgada en intervalos de excursión de hasta 12 km y puede operar mucho más allá en modo AUV, sin el cable de fibra.

Para operaciones autónomas, Sabertooth está equipado con control reactivo de sensor y capacidades de navegación mejoradas, dice Peter Erkers, director de ventas de sistemas submarinos, durante la conferencia de Subsea Valley en Oslo en marzo. Estas capacidades, incluido el acoplamiento autónomo, llevaron a Sabertooth al proyecto Clean Sea de la empresa petrolera italiana Eni, un sistema de monitoreo submarino que cubre la detección de derrames de hidrocarburos, estudios planificados previamente a lo largo de líneas de flujo y tuberías, e inspección de sistemas de producción submarinos (SPS).

También se está utilizando Sabertooth en proyectos de sistemas residenciales para parques eólicos marinos, desarrollado por Modus Seabed Intervention, con sede en el Reino Unido, con la firma de ingeniería Osbit y la catapulta de energía renovable extraterritorial. Este año, Modus probará una estación de acoplamiento AUV con un Sabertooth, para recargar y comunicaciones, en un tanque interior antes de ir a la costa a un parque eólico propiedad de Innogy, Gwynt y Mor.

En el modo AUV, Sabertooth ya ha realizado el seguimiento de tuberías de ecosonda multihaz, el seguimiento de la tubería del magnetómetro / gradiómetro y el muestreo de sedimentos del fondo. También se han desarrollado una herramienta eléctrica de torque y un sensor Orion a para detectar tuberías enterradas o rastreo de cables.

Saab Seaeye también tiene planes para mediciones autónomas de protección catódica sin contacto, usando tecnología de sensor de gradiente de campo. También está trabajando en la inspección de estructuras autónomas y operaciones de inspección de la cadena vertical / umbilical / de amarre, con pruebas en todas estas áreas planificadas para este año.

Además, Saab Seaeye está trabajando en la identificación basada en características para la navegación, el mantenimiento mejorado de estaciones, el control remoto de un buque de superficie no tripulado (ASV) y también para demostrar y comercializar la navegación en terreno 3D y el reconocimiento de objetos tridimensionales. A esto se le agregará la asignación 3D y la capacidad de visión 3D, para mejorar la capacidad de rastreo / navegación, la estimación de la posición, la visión estereoscópica y la capacidad de calcular distancias a los objetos, dice Erkers.

Para la capacidad residente a largo plazo, Saab Seaeye está planeando agregar capacidades de carga y descarga de datos y recarga y luego realizar pruebas a largo plazo y un programa de mejora de la confiabilidad.

Saab Seaeye también está desarrollando su propio manipulador eléctrico, equivalente en tamaño y potencia a un manipulador ROV de clase de trabajo estándar de la industria, como el Schilling T4. Las pruebas conjuntas de prototipos se llevaron a cabo a fines del año pasado y se lanzarán al mercado en el cuarto trimestre de 2018. Saab también está buscando otras herramientas eléctricas.

"Sabertooth no es un ROV de clase de trabajo", dice Erkers. "Es un AUV que tiene capacidades que otros AUV no tienen. No es fácil desarrollar este tipo de sistema. En 2015, Saab Seaeye demostró que tenía todo lo necesario para tener un comportamiento autónomo: auto-docking, mantenimiento de estaciones, navegación 3D en terreno. Eni Cleansea está 10 años por delante de Statoil ".

Libertad
Uno de los últimos conceptos surgidos en el mercado es Libertad de Oceaneering. Oceaneering dice que el vehículo de 3,3 m de longitud podrá realizar inspección, levantamiento avanzado e intervención ligera, bajo un diseño modular.

Esto significa que se puede configurar para la misión para la que se requiere.

"Freedom será autónomo o con operación de control en tiempo real", dice Arve Iversen, gerente de operaciones de ROV, Oceaneering, durante Subsea Valley. "Será libre de natación o atado, de largo alcance y con la posibilidad de ser residente por largos períodos de tiempo".

Freedom tendrá una sección central común, componentes del sistema de alojamiento que admitirán cuatro configuraciones diferentes de vehículos: inspección e intervención de la luz; remolcado, inspección de largo alcance e inspección a larga distancia. Las diferentes configuraciones se crean al cambiar las secciones de nariz y popa de los vehículos. El vehículo también tendrá acceso a un conjunto de herramientas de intervención, subsea almacenadas.

Como vehículo residente, Freedom operará desde una o más estaciones de acoplamiento, que proporcionan energía para recarga, herramientas y carga y descarga de datos. Esto estará en un marco, sentado en una base submarina (anclaje de succión), que contiene una cesta de lanzamiento y recuperación y de atraque. La canasta se usaría para recuperar el vehículo para cualquier mantenimiento, etc.

La estación de acoplamiento también albergará componentes del sistema, como ayudas de navegación, paquetes de baterías e infraestructura de control, y una señal de referencia para que el vehículo vuelva a su casa, dice Iversen. Iversen dice que el vehículo podría ir en una excursión de 50 km, sin ataduras. Oceaneering apunta a ensayos de prototipos en mar abierto el segundo trimestre del próximo año.

"Estamos buscando soluciones en las que, si no tienes la potencia suficiente si te conectas a campos existentes, no tenemos ninguna red de potencia o comunicación, ya que es necesario que encuentres otras soluciones", agrega. "Estamos considerando el uso de boyas de comunicación, boyas de olas para cargar la energía. Para nuevos campos, es importante diseñar estas (tecnologías en) desde el principio. Debe filtrar las baterías de carga en la estación de acoplamiento ".

Hidronela
Saipem también tiene un concepto de vehículo residente, que es parte de una flota de vehículos, etiquetada como la plataforma Hydrone. La plataforma SonSub Hydrone fue diseñada para llevar a cabo la vida útil de los servicios submarinos de campo e incluye Hydrone R, un vehículo residente, Hydrone W (un ROV semi-residente de clase de trabajo) e Hydrone S (una unidad de inspección e inspección avanzada). Utilizarían una estación de acoplamiento submarina, llamada ByBase (para despliegue permanente) y HyBuoy (una boya de poder y comunicación para despliegue temporal / permanente), así como de un buque cuando sea necesario. El Hydrone R se describe como capaz de funcionar como un ROV, un ROV sin cables y AUV y capaz de trabajar hasta una profundidad de agua de 3.000 m, según una presentación de Stefano Meggio en MCE Deepwater Development en Milán. Podría moverse entre diferentes garajes submarinos, que también albergarían varios patines de herramientas, así como instalaciones de recarga, y estaría abierto a la integración de componentes de terceros, Giovanni Massari, un gerente de proyecto de Saipem, dijo en la Conferencia de Tecnología Submarina del año pasado en Bergen. La unidad Hydrone R se controlaría desde un buque de producción flotante o desde la costa. También tendría un "menú" de misiones automatizadas, que podrían ser seleccionadas remotamente por los operadores en tierra e implementadas de manera autónoma por Hydrone-R.

El Hydrone-S es un "AUV residente avanzado", dice Meggio, con un patín de herramientas intercambiables, operable hasta una profundidad de agua de 3.000 m, con una resistencia de 8-12 horas y una capacidad de excursión de 50 km.

Saipem ya ha estado probando la capacidad de operaciones remotas con su innovador ROV, desplegado desde el buque de tuberías Castorone con control desde tierra firme en Aberdeen vía satélite. Meggio dice que el concepto FlatFIsh compartirá las tecnologías desarrolladas por Saipem para la plataforma Hydrone.

Flexibilidad
La esperanza de Statoil es que, si bien puede haber diferentes soluciones de vehículos, se "enchufarán" en el mismo enchufe, al igual que conectamos diferentes dispositivos a las mismas tomas de corriente en nuestros hogares. Con este fin, Statoil tiene una hoja de ruta para ver una estación de acoplamiento independiente para vehículos probada en campo en un sistema de producción submarino en 2020-23, lista para pilotar un UID que pueda nadar autónomamente entre estaciones y realizar tareas de topografía e IMR.

De hecho, la empresa noruega Stinger está desarrollando una estación de acoplamiento UID capaz de admitir cualquier vehículo residente. Bjarte Langeland, CEO de Singer, dice que la compañía está diseñando dos sistemas: una estación de acoplamiento UID y su "hermana pequeña", una toma de corriente, que puede soportar múltiples necesidades de energía y comunicaciones pero con una huella más pequeña.

La estación de acoplamiento UID de 9 m de longitud sería modular y podría ser una estación autónoma o una modificación dentro de una plantilla de producción, dice Langeland. Incluiría una "placa de aterrizaje" del vehículo y una placa de inducción para herramientas, para varias herramientas intercambiables y sensores para el uso de vehículos residentes. Statoil está planificando una serie de instalaciones de prueba con este sistema en alta mar en el campo de Åsgard y en ubicaciones cercanas a la costa, como parte del trabajo de calificación. Estos tendrían una fuente de alimentación inductiva tipo "Lego" y puntos de conexión de comunicación inalámbrica para que los vehículos se conecten, lo que también significará que las salas de operaciones en tierra verán en vivo qué herramientas están en su lugar y qué tan bien cargadas están, etc. La estación de acoplamiento también tiene baterías, un cargador inteligente bidireccional.

¿Es comercial?
Glancy dice que el concepto de UID podría ser más atractivo si pudiera ser un servicio compartido, por ejemplo, operado en una empresa conjunta o arrendado a otros operadores, así como para aplicaciones civiles, de vigilancia, seguridad u otras aplicaciones de mapeo. Más adelante en el futuro, los buques de superficie no tripulados podrían ayudar a las operaciones submarinas no tripuladas.

Sin embargo, Glancy dice que aún existen varios desafíos, incluida la disposición de la infraestructura submarina para vehículos residentes, la regulación relacionada con los vehículos no tripulados y el escepticismo y la resistencia al cambio. Pero, con una serie de hojas de ruta establecidas, desde vendedores hasta operadores y proveedores de servicios, los vehículos submarinos residentes son solo una cuestión de tiempo.


(Según publicado en la edición de mayo de 2018 de Marine Technology Reporter )