Innovaciones productivas en la Industria del Petróleo

En la Industria del Petróleo cada día es más frecuente encontrar crecientes desafíos regulatorios y operacionales que pueden llegar a limitar su productividad. Las innovaciones en este sector precisan de una continua búsqueda de servicios y productos que vayan cubriendo las necesidades actuales y futuras, con el fin de alcanzar mayores rendimientos disminuyendo lo consumos de combustibles primarios y una mejora de la flexibilidad operacional consiguiendo una reducción de las emisiones medioambientales.

Para alcanzar dichas mejoras en los rendimientos de la Industria del Petróleo, considerando todo su ciclo completo englobado en el upstream (exploración y producción), midstream (transporte, procesos y almacenamiento) y downstream (refinamiento y distribución), se podra hablar de muchos temas concretos que por su volumen daría lugar a  escribir muchos artículos de divulgación científica, pero debo de señalar los siguientes por su importancia relativa.  

Comunicaciones en la industria del petróleo

En primer lugar destacaría el gran avance de la transmisión de información, análisis de las comunicaciones en la Industria del Petróleo, conllevando a un desarrollo de la instrumentación de procesos con las consiguientes mejoras de calidad en medidas, respuestas en las actuaciones, y en la seguridad.

Las empresas petroleras están usando sensores distribuidos, comunicaciones de alta velocidad y técnicas de explotación de datos para hacer un seguimiento de las operaciones de extracción lejanas y afinarlas. El término que maneja la industria es el de ‘campo petrolífero digital’, aunque las empresas más grandes han patentado sus propias versiones. En Chevron es el ‘i-campo’. BP tiene el ‘Campo del Futuro’ y a Royal Dutch Shell le gusta ‘Campos Inteligentes’.

Por ejemplo el desarrollo de las principales tecnologías asociadas a la actividad de sísmica en dos y tres dimensiones (2D y 3D) vinculados con equipos neumáticos montados sobre material rodante (vibradores) y sensores directos y remotos, junto con el nuevo software para control de calidad de datos sísmicos, constituyen una herramienta fundamental  en la etapa upstream de la Industria del Petróleo.

Las nuevas técnicas en el campo de la perforación, pudiéndose ser dirigidas (verticales y horizontales), con manejo de presión (MPD), rotatoria o trepanación con inyección de barro, precisan de análisis de cálculo veloces y precisos.

Del mismo modo los avances en el área de la prospectiva geofísica serán dominantes con interacciones múltiples entre industria aeroespacial (satélites, sensores remotos), interpretación geofísica, comunicaciones e informática vinculadas a la producción de mapas multidimensionales.

Los datos son realmente el nuevo petróleo. “Es algo importante”, afirma un CEO de Chevron Energy Technology Company. “La tecnología de la información nos está permitiendo obtener más barriles de cada producto”.

Aspectos financieros de la industria del petróleo

En segundo lugar relacionado con los aspectos financieros, análisis económicos-financieros en la Industria del Petróleo,  destacaría la búsqueda de la optimización de la mezcla de productos de cara a la calidad del mismo, maximizar producción y el factor de operación, reducir costos en todas las áreas posibles, reducir inventarios y por tanto la carga financiera y costes que estos producen, minimizar incidentes relacionados con los programas medioambientales, de seguridad industrial y por último reducir el consumo de energía.

En tal sentido, al menos cuatro áreas de trabajo parecen configurar la directriz de las actividades de I+D en la industria:

a) diseño y adaptación de las tecnologías e ingenierías existentes para operar en aguas ultra-profundas y en ambientes desconocidos y hostiles;

b) tecnologías y obras de ingeniería para explotar crudos extra-pesados;

c) explotación de shale gas y shale oil, lo que implica fundamentalmente uso intensivo de los métodos de fractura hidráulica, de perforación y de tratamiento de las aguas y posiblemente innovaciones continuas en esas áreas;

d) nuevas tecnologías para incrementar el factor de recuperación de reservas “in situ” de campos maduros en condiciones de reducción de costos.

Productividad de la industria del petróleo

En tercer lugar es muy importante el estudio de la productividad desde el proceso inicial al final de esta industria, análisis management de la demanda de la Industria del Petróleo, es importante tener un modelo y un procedimiento de cálculo y previsión de demandas de producto, que evite incorrecciones y desviaciones importantes a la hora de establecer las programaciones productivas de la empresa de cara a obtener los productos finales. También hay que reseñar la gestión logística ajustada a las demandas productivas necesarias, estableciendo un sistema eficiente y eficaz de aprovisionamientos de productos base y auxiliares para los procesos industriales, que eviten despilfarros y grandes inventarios de los mismos.

El área de producción también cumple otras funciones importantes dentro de la Industria del Petróleo, entre ellas, podemos señalar la de organizar el trabajo, establecer la distribución de las plantas, localizar las instalaciones, diseñar puestos de trabajo, medir el rendimiento, controlar la calidad, programar el trabajo, gestionar los inventarios y planificar la producción.

Como ejemplo de una refinería de petróleo, es importante mejorar:

– Las herramientas de producción (de programación lineal, de base matemática no lineal, modelos de sheduling, de valoración económica) que son las aplicaciones que integran el control de procesos con el control físico, permitiendo realizar balances consolidados diariamente.

– Los sistemas de información de la producción (histórico de datos de control de procesos, balances diarios y acumulados de producción, informe existencias, informe entrada salida de materiales, etc)

– Seguimientos de planes y control de desviaciones (incidencias en unidades, errores humanos, desviaciones rendimientos de los crudos, etc).

– Controles a periodos vencidos (análisis desviaciones, controles calidad productos, parámetros básicos de operación, etc).

Modelado de procesos y análisis de sensibilidades

En cuarto lugar hay que tener en cuenta la aplicación de nuevas tecnologías de modelado de procesos, sistemas y análisis de sensibilidades, análisis de simulación de modelizaciones en la Industria Petrolera,  a la hora de diseño, construcción o revamping de las existentes, es una potente herramienta que ayuda a optimizar las unidades productivas y a reducir en ratios muy interesantes los desperdicios y bajos rendimientos de los sistemas de la planta, consiguiendo ahorros de energía y reducciones de emisiones. Y existen una serie de tecnologías concretas de obligada aplicación para la futura Industria del Petróleo.

Dentro de estas tecnologías podemos destacar entre otras, en plantas de refinamiento:

– La Tecnología de Oxicombustión es una tecnología probada que nos facilitará la eliminación de cuellos de botella en ciertas líneas de producción, mejorando rendimiento y capacidades de ciertas unidades terminales cómo calentadores y evaporadores. Este sistema reduce las emisiones  (CO, NO_X, precursores NO_X como son el arsénico y el HCN) en el reactor de craqueo catalítico (FCC), pudiéndose reducir hasta un 60% las emisiones de  NO_X.

– El Enriquecimiento con Oxígeno en unidades de recuperación de azufre (SRU) o en las unidades de reformado con vapor (SMR) permite un aumento en la capacidad de recuperación de azufre y de hidrógeno respectivamente.

– La absorción del cambio de presión (PSA), el mejoramiento y procesamiento de gas en refinerías permiten recuperar hidrógeno de alta pureza y corrientes de gases problemáticas con altos contenidos en olefinas.

– Y se podría comentar otras aplicaciones ambientales de aplicación al tratamiento de aguas residuales, tratamiento de compuestos orgánicos volátiles (VOC).

Mantenimiento y formación del personal

En quinto lugar podemos destacar el apartado del mantenimiento y de la formación del personal, análisis “training and employement” en la Industria Petrolera, ya que es importante la buena formación para desempeñar un buen trabajo de mantenimiento tanto preventivo como correctivo,  para conseguir buenos valores en la confiabilidad de los sistemas y equipos, lograr la optimización de sus capacidades, confeccionar análisis de desviaciones existentes que nos pueden dar pistas de mal funcionamientos y errores que inciden sobre rentabilidades parciales y generales.

Una buena formación e “información” de los recursos humanos en campo y en control operacional, así como los dedicados a mantenimiento, se ha mostrado como una formula eficaz, para evitar incidentes, desviaciones en la operatividad de las unidades, así como en ahorros sustanciales en el mantenimiento global de la industria así como en su efectividad y disponibilidad.

Entre las áreas de conocimiento que hay que tener en cuenta para afianzar los conocimientos en la Industria del Petróleo están: iniciación de habilidades profesionales; la organización y planificación del trabajo en planta;  servicios auxiliares; mantenimiento; exploración y producción; contabilidad financiera y análisis de inversiones; identificación de peligros y evaluación de riesgos; conocimiento de nuevas energías; fundamentos de ingeniería química; conocimiento de productos y procesos petroquímicos. 

Estudios de viabilidad e ingeniería conceptual; ingeniería básica y diseño de equipos; simulación y control de procesos; gestión de proyectos; conocimiento del mercado y cadena logística de la petroquímica y del gas natural; tipos de crudos, productos y blending; conocimiento de los procesos en general y de procesos catalíticos en particular; márgenes y esquemas de refino; planificación y control; trading y transporte; logística y marketing; métodos para la reducción del CO₂ y eficiencia energética; tendencias futuras.

Entre las áreas de conocimiento que serán desarrolladas se tienen: mecánica de rocas; la producción en rocas “carbonáticas”; mecánica de la sal; geofísica de alta resolución; nuevos materiales para revestimiento de pozos; ingeniería de estructuras offshore; materiales especiales para equipamientos y conductos submarinos sometidos a altas presiones, temperaturas y ambientes químicamente hostiles.

De esta forma creo que queda compendiado en este artículo los puntos más importantes, entre otros muchos posibles,  a priorizar por administraciones y empresas para que la Industria del Petróleo siga siendo una industria puntera y en continuo desarrollo técnico, económico, social y ambiental, de importancia vital para cubrir las necesidades básicas del ser humano a lo largo de este siglo XXI.

Autor: Juan Ignacio Blanco, profesor del Máster en Petróleo y Gas: Prospección, Transformación y Gestión y del Curso de Ingeniería Petrolera: Instalaciones de Tratamiento, Almacenamiento, Refino y Transporte de Petróleo