Nuevas tecnologías en equipamientos para fracturas no convencionales de 50.000 HP

Utilización de turbina portable a GNL para Generación Eléctrica en motores de 2500 HP para fracturadores de alta potencia.

Un generador alimentado por una Turbina Portátil a GNL, de 25 MVA, es el eje de algunos de los cambio  tecnológicos que parecen listos para mejorar de manera significativa  los procesos de  estimulación hidráulica en las Fracturas No Convencionales. Existe en el mercado canadiense un generador de General Electric (GE) que ofrece flexibilidad multi-combustible y puede funcionar tanto con gas natural o con una gama de combustibles destilados líquidos. 

Su importancia en el sitio de operaciones del pad se basa en los precios relativamente bajos del gas natural, tendencia que continuaría a largo plazo en Norte América. Tales circunstancias han creado oportunidades para que otros introduzcan las tecnologías para aprovechar  el gas natural barato.  

Una compañía de fracturas canadiense seleccionó una turbina portátil de gas para generación eléctrica, ya que permite un nuevo método de fracturación hidráulica que elimina la necesidad de los set de camiones con bombas a motores diesel. Las primeras exitosas experiencias del sistema se realizaron en Febrero 2012 en las afueras de Lethbridge (canada) demostrando las siguientes ventajas en una operación de 50.000 HHP: 

- Reducción de la locación en un 50%. Basado en caballos de fuerza y capacidades de bombeo, cada skid con las bombas reemplaza cinco camiones, a diferencia de un set de fractura con  unidades de  motores diesel. El sistema cuenta con 50.000 caballos de fuerza de capacidad y añade un generador de turbina en lugar de 25 camiones, tanques para combustible y cabinas adicionales para centros de control. El set de Electrobombas  consta de seis skids, una cabina de datos y un centro de control de motores conjuntamente con un Blender de 240 BBL/min y la respectiva Turbina -Generador.

- Disminución del Riesgo de transporte del equipamiento. La cantidad de cargas con camiones se reduce sensiblemente por estar unitizadas las bombas en el Skid. Esta relación es 4 a 1 con el consecuente bajo riesgo en transporte por carreteras y caminos en yacimientos. 

- Eficiencia en suministro de potencia hidráulica. La capacidad de 50.000 caballos de fuerza se consigue con cinco  skid de 4 bombas de 2.500 HP c/u. Las dimensiones de cada bomba son de  2,8 por 3, 2 mts. La configuración modular de las bombas y de los skids de 14x 2,80 mts significa que cualquiera de las cuatro bombas puede ser retiradas para el servicio, dejando en funcionamiento a las restantes. La bomba de reemplazo se puede instalar fácilmente en forma paquetizada.

- Reducción de la emisión de CO2. Los costos de capital, la fuente de alimentación de 25 Megavatios  (TURBINA de GE) son aproximadamente los mismos que para una matriz típica de camiones de bombeo, pero las emisiones se reducen en aproximadamente un  70% 

- Disminución de la contaminación sonora en un 40%. El sistema de la Cia Canadiense  implica  una reducción del ruido por sus motores eléctricos  contra el  número de  camiones operando a máximo de revoluciones en forma simultánea. . El sistema utiliza un ciclo de expansión de metano en un microambiente a  baja presión del gas natural.

- Disminución del personal de operación en un 40%. Se emplean en el campo una cantidad menor de operadores. Por ejemplo, el diseño y mecanismo del centro de control puede ser manipulado perfectamente por una sola persona. Además para esta Cia Canadiense las tareas operativas necesitan de 15-20 hombres a diferencia de 40-50 como es habitual en las actividades de fracturación actuales. En una dotación tipo, el personal se reduce en un 40 -50%, situación compleja en Argentina por las imposiciones del Gremio petrolero en este tipo de equipamiento.

- Menores riesgos de accidentes operativos. El riesgo común en este negocio llamado “hot fuelling” puede evitarse. En una operación corriente operan camiones a sólo 50 cm de distancia entre sí. Las unidades a diesel succionan aire muy caliente, ya que la temperatura ambiente puede subir tan alto como 45º-50ºC, y esto presenta una situación de alto riesgo. La mayoría de los camiones no están aislados térmicamente. Con el calor generado, la temperatura ambiente y la extensión de tiempo de funcionamiento a toda potencia, esto genera  una fuente calórica de ignición que aumenta el riesgo de incendio tal como ocurrió durante un trabajo de fractura cuando un incendio destruyó en 8 minutos equipos por un valor cercano a los $ 32 millones. El nuevo sistema propuesto previene esta problemática de seguridad puesto que reduce el empleo de aproximadamente 25 camiones al configurar en el pad  con un generador de turbina de 60.000 caballos de fuerza de capacidad. Proceso más seguro. El monitoreo de los motores y bombas es sumamente sencillo. El control por computadora permite la limitación automática de la potencia a una bomba que pueda experimentar cualquier tipo de problema. El sistema de seguimiento de la bomba sólo requiere dos entradas: torque y rpm-en lugar de 14 entradas para las bombas con motores diesel. Esto permite que el sistema pueda monitorear otras variables como la temperatura, vibraciones, presión independiente de los cilindros, etc.

- Reducción del costo de mantenimiento. Los motores eléctricos de 2.500 HP de las bombas necesitan un mantenimiento cada 50.000 hs contra 300-500 hs de un motor diesel de la misma potencia.

- Disminución del costo del combustible. Para impulsar los equipos de fractura se reducen en un 40% entre turbina a gas y motores diesel independiente para cada bomba. El interés por el GNL es comprensible, dada la expectativa de los bajos precios del gas natural en el largo plazo. La intensidad energética de GNL es casi dos veces y medio más que la del gas natural comprimido (GNC)  un 60% de la de diesel y el 70% de gasolina.

- Proceso más seguro. El monitoreo de los motores y bombas es sumamente sencillo. El control por computadora permite la limitación automática de la energía a una bomba, que pueda experimentar cualquier tipo de problema. El sistema de seguimiento de la bomba sólo requiere dos entradas -torque y rpm-en lugar de 14 entradas para las bombas con motores diesel. Esto permite que el sistema pueda monitorear otras variables como la temperatura, vibraciones y presión independiente de los cilindros, etc.

Este tipo de desarrollo tecnológico con generación eléctrica a los equipos de fractura está pensado para las megafracturas no convencionales en una sola locación para 5 a 10 pozos en el mismo sitio. Además, como combustible para la generación se emplea el GNL a precio competitivo, para alimentar la turbina de generación eléctrica. Esto es una innovación muy positiva debido a que las unidades de bombeo de diesel convencionales no tienen la capacidad para trabajar intensamente durante tiempo extendido.

Ante el desarrollo de yacimientos no convencionales, la tecnología de equipos, materiales y servicios siguen innovando para la reducción de costos operativos. Este ejemplo de utilización de turbinas a GNL para generar e impulsar motores eléctricos en equipos de fractura, es una demostración de que la estimulación por fracking logrará ser comercialmente rentable. Esto está ocurriendo en otros países y debemos tomarlo como objetivo a corto plazo para nuestros reservorios No Convencionales.

Fuente: Petrolnews Argentina