Monitoreo con drones de estanques industriales y embalses de agua producida
Las ecosondas desplegadas por drones de SPH Engineering realizan estudios batimétricos que miden la profundidad del agua, rastrean la acumulación de sedimentos y cuantifican la capacidad de almacenamiento restante en estanques y embalses de agua producida. Los estudios periódicos proporcionan a los operadores de los sectores upstream y midstream los datos necesarios para gestionar la capacidad de forma proactiva, planificar campañas de dragado y cumplir con los requisitos de inspección reglamentarios sin necesidad de desconectar las instalaciones.
La misma plataforma de UAV admite aplicaciones relacionadas con el sector de petróleo y gas, incluidos estudios de magnetometría para la detección de pozos abandonados y estudios de fugas de metano, todo con una única flota.
Desafíos en el monitoreo de estanques industriales y agua producida que nuestras soluciones con drones resuelven
El agua producida es el flujo de residuos de mayor volumen en operaciones de petróleo y gas. Se prevé que la generación mundial se duplique aproximadamente durante la próxima década, pasando de unos 158,900 a 243,000 millones de barriles por día, y solo la Cuenca Pérmica produce más de 20 millones de barriles por año. A medida que los campos maduran, la relación agua-petróleo puede aumentar de un 3:1 típico a hasta 9:1, lo que significa que la carga de almacenamiento y gestión crece incluso cuando la producción es estable. Los operadores que gestionan estanques y embalses de agua producida enfrentan presión sobre la capacidad, ciclos de inspección regulatoria y la necesidad de datos defendibles sobre lo que realmente hay en su almacenamiento en cualquier momento dado. La batimetría basada en drones aborda estas limitaciones a un ritmo y costo que los métodos de levantamiento tradicionales no pueden igualar.
La capacidad de almacenamiento del estanque se convierte en una restricción a medida que los campos envejecen y los cortes de agua aumentan
Para la mayoría de los activos de producción en tierra, el volumen de agua producida aumenta más rápido de lo que disminuye la producción de petróleo durante la vida útil de un campo. Un activo típico que produce tres barriles de agua por cada barril de petróleo al inicio de su vida útil puede llegar a producir nueve barriles de agua por barril de petróleo al final de la misma. La capacidad de almacenamiento y eliminación que se dimensionó para la operación inicial puede convertirse en la restricción principal de la producción una vez que aumentan los cortes de agua, y la capacidad del estanque en particular debe seguirse de cerca, ya que los estanques de evaporación, sedimentación por gravedad y reciclaje suelen ser el primer amortiguador entre las operaciones y un cuello de botella en la eliminación o el tratamiento.
La acumulación de sedimentos reduce la capacidad de almacenamiento efectiva sin cambiar la superficie
El agua producida transporta sólidos disueltos y en suspensión, residuos de aceite, productos químicos de tratamiento y partículas de formación que se sedimentan con el tiempo. El perfil batimétrico de un estanque cambia año tras año a medida que se acumula la capa de sedimentos, lo que reduce el volumen de almacenamiento efectivo incluso cuando la superficie del agua parece inalterada. Sin levantamientos periódicos que midan el perfil de profundidad, los operadores no pueden cuantificar con precisión cuánto almacenamiento queda, lo que genera incertidumbre en la planificación del dragado, los informes de capacidad y la evaluación del riesgo de desbordamiento.
Los ciclos de inspección y presentación de informes regulatorios requieren datos de medición defendibles
Los estanques de agua producida están regulados bajo diferentes marcos según la jurisdicción. En los EE. UU., los estanques suelen estar autorizados por las juntas estatales de calidad del agua (independientemente de los permisos para pozos de inyección Clase II UIC), con requisitos de informes sobre capacidad, borde libre e integridad que varían según el estado. En la UE, se aplican la Directiva de Emisiones Industriales y los marcos nacionales de agua. En las operaciones en alta mar, el Convenio OSPAR establece límites de concentración de descarga (como el estándar de 30 mg/L de aceite en agua para el Mar del Norte). En todos estos marcos, los reguladores esperan cada vez más datos basados en mediciones sobre las condiciones reales del estanque, no estimaciones derivadas de registros de entrada y salida.
Los métodos tradicionales de inspección de estanques son lentos, peligrosos o ambos
Los levantamientos batimétricos realizados desde embarcaciones, el enfoque convencional, exponen a las cuadrillas y al equipo al contacto directo con agua producida que puede contener hidrocarburos, sales disueltas en concentraciones superiores a 100,000 mg/L de sólidos disueltos totales, productos químicos de tratamiento y (en algunas formaciones) constituyentes NORM. Por las mismas razones, generalmente no es aceptable vadear en agua producida. El sondeo manual desde el borde del estanque produce datos escasos que no definen el perfil del fondo. Los levantamientos con embarcaciones también pueden crear un riesgo de dañar el revestimiento cuando se requiere contacto para lanzar o recuperar el equipo. El resultado es que muchos estanques de agua producida se inspeccionan con menos frecuencia de lo ideal y la capacidad se estima en lugar de medirse.
Las decisiones sobre dragado y mantenimiento requieren datos precisos de antes y después
El dragado es un método común para restaurar la capacidad de los estanques cuando la acumulación de sedimentos es significativa, pero resulta costoso, interrumpe las operaciones y (dependiendo de la jurisdicción) requiere la caracterización de residuos y la gestión de eliminación del material extraído. Los operadores necesitan datos batimétricos precisos de antes y después para planificar las campañas de dragado de manera realista, verificar su finalización y documentar la capacidad restaurada para los informes regulatorios. Los levantamientos con drones generan mapas de profundidad y cálculos de volumen de alta resolución que respaldan ambas etapas de este trabajo.
Aplicaciones de drones en el monitoreo de estanques industriales y agua producida
Los ecosondas desplegados mediante drones generan datos de levantamiento batimétrico continuos y de alta resolución en balsas de agua de producción y embalses utilizados en la gestión de agua en campos petrolíferos, sin necesidad de utilizar embarcaciones ni de que el personal entre en contacto con el agua. Los datos se integran directamente en la gestión de capacidad, los informes regulatorios, la planificación de dragado y el seguimiento temporal del estado de la balsa.
Caracterización batimétrica de línea base
El levantamiento batimétrico inicial con dron establece una línea base fiable de la geometría de la balsa, la superficie actual del fondo/sedimento y la capacidad de almacenamiento restante. Para las instalaciones nuevas, esta línea base se convierte en el conjunto de datos de referencia con el que se comparan todos los levantamientos posteriores. En el caso de las instalaciones existentes donde la capacidad solo se había estimado, la línea base a menudo revela que el volumen real restante difiere de las suposiciones de diseño.
Monitoreo periódico de capacidad y sedimentos
Los levantamientos periódicos (mensuales, trimestrales o anuales, según la actividad de la instalación y los requisitos normativos) permiten realizar un seguimiento de los cambios en la geometría de la balsa a lo largo del tiempo. Las tasas de acumulación de sedimentos pueden cuantificarse y analizarse mediante tendencias, la pérdida de capacidad puede controlarse frente a los umbrales operativos y los datos se integran directamente en los informes de gestión para reguladores, propietarios de activos y equipos de planificación de capacidad.
Planificación y verificación de campañas de dragado
Los levantamientos previos al dragado definen el volumen de material a retirar, el perfil de profundidad a restaurar y las áreas prioritarias según la distribución de los sedimentos. Los levantamientos posteriores al dragado verifican el cumplimiento del plan, documentan la capacidad restaurada y generan las pruebas necesarias para las operaciones, los organismos reguladores y los contratistas. La misma plataforma de drones realiza ambos levantamientos con una geometría de adquisición consistente.
Apoyo en inspecciones regulatorias
Para los operadores que deben informar a las juntas estatales de calidad del agua (EE. UU.), a los reguladores ambientales nacionales (UE y otros lugares) o a los marcos de cumplimiento corporativo internos, las inspecciones batimétricas basadas en drones generan datos basados en mediciones que pueden respaldar informes defendibles. Los resultados incluyen mapas de profundidad georreferenciados, cálculos de volumen, estimaciones de francobordo cuando se combinan con datos de la superficie del agua y la elevación de la cresta, y análisis de tendencias de inspecciones anteriores, todo ello en formatos adecuados para su inclusión en las presentaciones de cumplimiento.
Soluciones recomendadas
Kit de ecosonda
HARDWARE
Las ecosondas montadas en drones proporcionan datos batimétricos precisos para la medición de profundidad, el monitoreo de sedimentos y el mapeo del terreno submarino.
SkyHub es un ordenador de a bordo para drones que garantiza una integración fiable de los sensores y una recopilación de datos precisa y sincronizada durante cada vuelo.
SOFTWARE
Planificación de vuelos de drones desde escritorio para los pilotos más exigentes.
Software de procesamiento de datos batimétricos.
Software de mapeo para levantamientos hidrográficos.
FORMACIÓN
Formación técnica avanzada y soporte experto para elevar la experiencia de su equipo y garantizar una ejecución precisa y eficiente de sus misiones con drones.
Por qué los operadores eligen nuestra solución para el monitoreo batimétrico de balsas
La metodología de inspección sin contacto elimina la exposición del personal y los equipos
Las ecosondas desplegadas por drones miden la profundidad del agua sin que el personal, las embarcaciones u otros equipos entren en contacto directo con el agua producida. Esto elimina los riesgos de exposición asociados a los hidrocarburos, la alta salinidad, los productos químicos de tratamiento y los componentes NORM que pueden estar presentes en la composición química del agua producida. Las inspecciones pueden definirse, planificarse y ejecutarse sin las limitaciones de acceso que requieren los métodos tradicionales basados en embarcaciones.
Datos batimétricos de alta resolución para la cuantificación de capacidad y sedimentos
El resultado de una inspección basada en drones es una cuadrícula batimétrica georreferenciada con una densidad de puntos y una precisión adecuadas para el cálculo de capacidad, la cuantificación del volumen de sedimentos y la comparación de series temporales. Esto supone una densidad de datos significativamente mayor que la de los sondeos manuales o las inspecciones en barco con líneas dispersas, y se integra directamente en los informes de capacidad y los planes de dragado.
Geometría de adquisición repetible en todas las inspecciones
La planificación de vuelo automatizada con UgCS genera un espaciado de líneas, una altitud y una orientación de cuadrícula consistentes en todas las inspecciones, lo que ayuda a que la comparación de series temporales sea más coherente y defendible. La acumulación de sedimentos, el cambio de capacidad y la eficacia del dragado pueden cuantificarse con respecto a la misma geometría de referencia.
La rapidez en la entrega de inspecciones respalda los ciclos operativos y normativos
Una balsa de agua producida que podría tardar días en inspeccionarse en barco a menudo puede ser analizada por drones en cuestión de horas, con entregables procesados disponibles en la misma semana o incluso antes, dependiendo del alcance y los requisitos de procesamiento. Esto hace que las inspecciones frecuentes sean prácticas, lo que a su vez favorece una gestión de capacidad más estricta, una respuesta más rápida a los eventos de precipitación y ciclos más cortos en la toma de decisiones sobre dragado.
Resultados de datos diseñados para flujos de trabajo de cumplimiento y generación de informes
Los resultados de los estudios se generan en formatos listos para presentaciones regulatorias e informes de cumplimiento interno: cuadrículas georreferenciadas en formatos GIS estándar, curvas de nivel de profundidad, cálculos de volumen con metodología documentada y comparaciones de series temporales con estudios anteriores. La plataforma DroneGIS aloja los datos para un acceso continuo por parte de los equipos de operaciones, cumplimiento y gestión.
Confían en nosotros
Las tecnologías de SPH Engineering son utilizadas por más de 70 socios tecnológicos, universidades líderes e institutos de investigación, con más de 160 despliegues de ecosondas en todo el mundo, incluyendo estudios de estanques de agua producida en la Cuenca Pérmica.
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Sus preguntas sobre el monitoreo de estanques de agua de producción mediante drones
¿Con qué precisión pueden medir la profundidad las ecosondas instaladas en drones?
La precisión de la profundidad depende del modelo de sensor, las condiciones de la superficie del agua, la cantidad de sedimentos, la temperatura del agua, el rango de profundidad que se mide y el flujo de trabajo de procesamiento. Según el modelo, las especificaciones de la ecosonda indican una precisión de profundidad de alrededor del 0,2 % de la profundidad medida; la precisión general del proyecto sigue dependiendo del posicionamiento GNSS, el espaciado de las líneas de vuelo, las condiciones de la superficie y el procesamiento. Las cifras de precisión específicas para las condiciones de su estudio deben confirmarse con el equipo técnico de SPH durante la fase de alcance.
¿En qué se diferencia la batimetría de balsas con drones de los estudios con embarcaciones?
La diferencia práctica radica en el acceso y la exposición. Los estudios manuales y con embarcaciones siguen siendo precisos, pero exponen al personal y al equipo a aguas producidas que pueden contener hidrocarburos, alta salinidad y productos químicos de tratamiento, además de que botar una embarcación conlleva el riesgo de dañar el revestimiento. Las ecosondas desplegadas por drones recopilan los mismos datos de profundidad desde la superficie, de forma más rápida por balsa y con un espaciado de líneas más denso y consistente para realizar comparaciones año tras año.
¿Se pueden utilizar los datos batimétricos obtenidos por drones en las presentaciones ante los organismos reguladores?
Sí. Los resultados de los datos incluyen cuadrículas de profundidad georreferenciadas en formatos SIG estándar, cálculos de volumen con metodología documentada, mapas de contorno de profundidad y comparaciones de series temporales con estudios anteriores. Estos son los tipos de resultados que los reguladores y los marcos de cumplimiento interno suelen solicitar para los informes de capacidad e integridad de las balsas de agua producida. Los requisitos específicos de presentación de informes varían según la jurisdicción; el equipo de SPH puede asesorarle sobre los formatos de salida adecuados para su organismo regulador.
¿Para qué tamaños de balsas es adecuada la batimetría con drones?
La batimetría basada en drones suele ser más rentable para balsas pequeñas y medianas, en el rango de 0,5 a 10 hectáreas, típicas del almacenamiento de agua producida en el sector upstream, donde la movilización de embarcaciones es ineficiente o el acceso es restringido. Es posible que las balsas más pequeñas no justifiquen la movilización de drones frente a un sondeo manual; los embalses más grandes pueden requerir misiones de varios vuelos, pero siguen siendo viables. El equipo de SPH puede asesorar sobre si una instalación específica se encuentra dentro del rango práctico para el flujo de trabajo con drones.
¿Funciona la batimetría con drones en balsas con películas de hidrocarburos o residuos químicos en la superficie?
El transductor de la ecosonda necesita contacto con la superficie del agua para funcionar. Una contaminación superficial leve no suele ser un problema, pero las películas de aceite densas, la espuma o los residuos sólidos en la superficie pueden interferir con la medición. Para balsas con una contaminación superficial significativa, el equipo técnico de SPH puede asesorar sobre si una limpieza puntual, una configuración diferente del transductor o un momento distinto para realizar el estudio permitirían obtener resultados fiables.
¿Cómo se relaciona el monitoreo de balsas con otros estudios con drones que podríamos necesitar en el mismo sitio?
Una flota de drones compatible también puede realizar magnetometría y GPR para la detección de infraestructuras enterradas y pozos abandonados, detección de metano para emisiones fugitivas en tuberías e instalaciones, fotogrametría y LiDAR para el mapeo de terrenos e instalaciones, entre otras aplicaciones. Esto significa que la flota de drones utilizada para el estudio de balsas a menudo puede realizar estudios adyacentes en la misma instalación, siempre que se cuente con las cargas útiles, la formación de operadores y el soporte técnico adecuados.
¿El flujo de trabajo permite el monitoreo de NORM en los sedimentos de las balsas?
Los NORM (materiales radiactivos de origen natural) presentes en el agua producida de ciertas formaciones son una preocupación real, especialmente en los sedimentos que se acumulan con el tiempo. El flujo de trabajo con ecosonda basado en drones no mide los componentes radiológicos directamente; mide la profundidad del agua y el volumen de sedimentos. Para la caracterización de NORM, el muestreo radiológico y la espectrometría gamma son enfoques pertinentes, y SPH Engineering ofrece un flujo de trabajo independiente con sensor de radiación gamma. El monitoreo de NORM es generalmente una tarea distinta al monitoreo de capacidad y sedimentos, con diferentes requisitos de diseño de muestreo e informes.
¿Cuáles son las principales limitaciones operativas de la batimetría de balsas mediante drones?
Las principales limitaciones son las condiciones meteorológicas (viento, precipitaciones intensas, niebla densa), los obstáculos cerca del perímetro de la balsa que afectan a las operaciones con drones, las condiciones de la superficie que interfieren con el contacto del transductor (capas gruesas de aceite, espuma, hielo), las restricciones normativas para operar drones en instalaciones específicas y la autonomía de la batería en balsas de gran tamaño. Estas limitaciones no son exclusivas de los estudios de balsas y deben gestionarse mediante el flujo de trabajo operativo de SPH durante el alcance y la planificación del estudio.
¿Cuánta capacidad de almacenamiento puede perder una balsa de agua producida debido a los sedimentos antes de que sea un problema?
No existe un umbral universal, ya que depende de cómo se dimensionó la balsa y de qué tan cerca opera de los límites de borde libre durante los picos de producción o tras las lluvias. Lo importante es que los sedimentos reducen el volumen efectivo mientras la superficie del agua parece inalterada, por lo que una balsa puede haber superado con creces su margen de diseño sin signos visibles. Un estudio batimétrico inicial seguido de repeticiones periódicas le indicará el volumen real restante y la tasa de acumulación, que es el dato que buscan los planificadores de capacidad y los reguladores, en lugar de una estimación basada en registros de entrada y salida.