Veículos não tripulados podem em breve assumir residência

Veículo residente da Modus Seabed Intervention para estação de ancoragem offshore (Foto: Osbit)

ROV / AUV híbrido Sabertooth da Saab Seaeye (Foto: Saab)

Plataforma Hydrone da Saipem, em exibição no MCE Deepwater Development (Foto: Elaine Maslin)

Estação de ancoragem do dringer Stinger, em exposição no Vale Subsea na Noruega (Foto: Elaine Maslin)

Conceito de liberdade da Oceaneering, em exibição no Vale Subsea na Noruega (Foto: Elaine Maslin)

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Os sistemas robóticos estão se aproximando da capacidade de “viver” em estações de ancoragem submarinas, como veículos residentes submarinos permanentemente instalados.

Nos 40 anos em que a indústria de petróleo e gás vem trabalhando de forma submarina, houve uma evolução gradual na tecnologia utilizada. Os veículos operados remotamente (ROVs), construídos para realizar tarefas subaquáticas no lugar de mergulhadores, evoluíram de máquinas bastante rudimentares para os veículos altamente capazes e complexos de hoje, com muitos deles agora movidos a eletricidade.

Os veículos submarinos autônomos (AUVs), que operam sem uma corda (umbilical), agora complementam as operações de ROV, oferecendo uma alternativa para as operações de levantamento, incluindo o gasoduto. Mas agora há também outro novo participante no mercado subaquático submarino: veículos residentes, de ROVs residenciais a veículos híbridos.

Por quê?
Um dos principais impulsionadores é a redução de custos. As embarcações de apoio ao ROV custam muito. Eliminar a necessidade da embarcação e uma porcentagem significativa do custo das operações é removida, disse Tom Stancy, da Statoil, ao Mapeamento e Informação Geográfica do Advisor Pipeline, em um evento da Associação Internacional de Produtores de Petróleo e Gás em Stavanger no ano passado.

Ter um veículo vivendo submerso, em “garagens” ou estações de ancoragem, também poderia reduzir o tempo de espera no tempo, os custos de operação em condições adversas e questões de saúde, segurança e meio ambiente. Isso também pode significar a capacidade de coletar mais dados e significar um tempo de resposta mais rápido. Outro driver é o movimento das empresas de petróleo em águas cada vez mais profundas.

O que foi feito?
Não é um conceito novo. A firma de robótica submarina francesa Cybernetix, agora parte do TechnipFMC, desenvolveu o conceito Swimmer - um ônibus espacial para entregar um ROV classe operária a uma estação de ancoragem submarina - e então o conceito ALIVE (veículo de intervenção de luz autônomo) (uma intervenção-AUV, ou I AUV) no final dos anos 90, início dos anos 2000.

A Subsea 7 tem desenvolvido há muito tempo seu conceito de residente de veículo autônomo de inspeção (AIV) e, nos últimos anos, vem testando o veículo offshore, incluindo a capacidade de atracação. O BG Group, agora parte da Shell, desenvolveu o FlatFish AUV, com a ajuda do instituto alemão de pesquisa DFKI e de organizações de pesquisa brasileiras. Trata-se de um veículo de inspeção e vistoria destinado a ser lançado a partir de uma plataforma de produção flutuante ou submarina ancorada. (leia mais em novembro / dezembro 2016 MTR). Em março, a Saipem e a Shell concordaram em trabalhar juntas para comercializar o FlatFish.

Agora há um interesse crescente de outras operadoras. Desde 2016, a Statoil, operadora norueguesa de petróleo e gás, vem investindo em programas para testar veículos residentes submarinos, utilizando inicialmente os ROVs elétricos existentes. O operador está levando a idéia tão a sério que é cunhada (e registrada) uma nova frase, o drone de intervenção submarina (UID).

Saab Seaeye
Um veículo que já opera no mercado é o Sabertooth da Saab Seaeye. A Sabertooth, que demonstrou capacidade de atracação em 2013, é um ROV / AUV híbrido pairando. A Sabertooth pode funcionar como um AUV, ROV e híbrido, tem adaptabilidade de carga útil - que em breve também pode incluir um manipulador elétrico de classe de trabalho - e pode trabalhar em profundidade de água de 3000m (com uma meta de 4500m). Ele pode ser operado por meio de uma comunicação de fibra óptica em tempo real e controle em faixas de excursão de até 12 km e pode operar muito mais no modo AUV, sem o cabo de fibra.

Para as operações autônomas, a Sabertooth está equipada com controle reativo do sensor e capacidade aprimorada de navegação, diz Peter Erkers, diretor de vendas de sistemas subaquáticos, durante a conferência da Subsea Valley em Oslo, em março. Esses recursos, incluindo o acoplamento autônomo, levaram a Sabertooth ao projeto Clean Sea, da Eni, empresa petrolífera italiana, um sistema de monitoramento submarino que abrange a detecção de derramamento de óleo, pesquisas pré-planejadas ao longo de linhas de fluxo e dutos e inspeção de sistemas de produção submarina (SPS).

A Sabertooth também está sendo usada em projeto de sistema residente para parques eólicos offshore, sendo desenvolvida pela Modus Seabed Intervention, sediada no Reino Unido, com a empresa de engenharia Osbit e a Offshore Renewable Energy Catapult. Este ano, o Modus estará testando uma estação de ancoragem de AUV com um Sabertooth, para recarga e comunicações, em um tanque interno antes de ir para um parque eólico pertencente a Innogy, Gwynt y Mor.

No modo AUV, a Sabertooth já realizou rastreamento de pipeline de echosound multibeam, rastreamento de pipeline de magnetômetro / gradiômetro e amostragem de sedimentos de fundo. Uma ferramenta de torque elétrico e um sensor Orion para detecção de tubulações enterradas ou rastreamento de cabos também foram desenvolvidos.

A Saab Seaeye também tem planos para medições autônomas de proteção catódica sem contato, usando tecnologia de sensor de gradiente de campo. Também está trabalhando em inspeção de estrutura autônoma e operações de inspeção de corrente de risers / umbilicais / de ancoradouro, com testes em todas essas áreas planejadas para este ano.

Além disso, a Saab Seaeye está trabalhando na identificação baseada em recursos para navegação, manutenção aprimorada de estações, controle remoto de uma embarcação de superfície não tripulada (ASV) e também para demonstrar e comercializar navegação 3D em terreno e reconhecimento de objetos 3D. A isso será adicionado o mapeamento 3D e a capacidade de visão 3D, para melhorar a capacidade de rastreamento / navegação, estimativa de posição, visão estéreo e a capacidade de calcular distâncias para objetos, diz Erkers.

Para a capacidade de residente a longo prazo, a Saab Seaeye planeja adicionar recursos de recarga e upload / download de dados e, em seguida, realizar testes de longo prazo e um programa de aprimoramento da confiabilidade.

A Saab Seaeye também está desenvolvendo seu próprio manipulador elétrico, equivalente em tamanho e potência a um manipulador ROV de classe de trabalho padrão da indústria, como o Schilling T4. Os testes conjuntos de protótipos foram realizados no final do ano passado e devem ser lançados no mercado no quarto trimestre de 2018. A Saab também está procurando outras ferramentas elétricas.

"Sabertooth não é um ROV da classe trabalhadora", diz Erkers. “É um AUV que tem capacidades que outros AUVs não possuem. Não é fácil desenvolver este tipo de sistema. Em 2015, a Saab Seaeye demonstrou que tinha tudo o que precisava para ter um comportamento autônomo - auto-docking, manutenção de estações, navegação 3D em terreno. A Eni Cleansea está 10 anos à frente da Statoil. ”

Liberdade
Um dos conceitos mais recentes a surgir no mercado é o Freedom da Oceaneering. A Oceaneering diz que o veículo de 3,3 m de comprimento será capaz de realizar inspeção, pesquisa avançada e trabalho de intervenção de luz, sob um projeto modular.

Isso significa que pode ser configurado para a missão para a qual é necessário.

“A liberdade será autônoma ou com operação de controle em tempo real”, diz Arve Iversen, gerente de operações de ROV da Oceaneering, durante o Vale Subsea. “Será natação livre ou amarrada, de longo alcance e com a possibilidade de ser residente por longos períodos de tempo.”

A Freedom terá uma seção central comum, componentes do sistema de alojamento que suportarão quatro diferentes configurações de veículo: inspeção e intervenção de luz; Levantamento de longo alcance rebocado e inspeção de longo alcance. As diferentes configurações são criadas trocando-se as seções de nariz e popa dos veículos. O veículo também terá acesso a um conjunto de ferramentas de intervenção, armazenadas submarinas.

Como veículo residente, a Freedom funcionará em uma ou mais estações de ancoragem, que fornecem energia para recarga, ferramentas e upload e download de dados. Este será em um quadro, sentado em uma base submarina (âncora de sucção), que contém uma cesta de lançamento e recuperação e encaixe. A cesta seria usada para recuperar o veículo para qualquer manutenção, etc.

A estação de ancoragem também abrigará componentes do sistema, como auxiliares de navegação, baterias e infra-estrutura de controle, além de um sinalizador local para o veículo chegar em casa, diz Iversen. Iversen diz que o veículo seria capaz de fazer uma excursão de 50 km, sem restrições. A Oceaneering está buscando testes de protótipo offshore no segundo trimestre do ano que vem.

“Estamos buscando soluções em que, se você não tiver energia suficiente se estiver vinculado a campos existentes, não temos energia nem rede de comunicação, pois é necessário encontrar outras soluções”, acrescenta. “Estamos olhando para usar bóias de comunicação, bóias de onda para carregar a energia. Para novos campos, é importante projetar esses (tecnologias em) desde o início. Você precisa deixar as baterias carregadas na docking station. ”

Hydrone
A Saipem também tem um conceito de veículo residente, que faz parte de uma frota de veículos, rotulada como plataforma Hydrone. A plataforma SonSub Hydrone foi projetada para executar a vida de serviços submarinos de campo e inclui o Hydrone R, um veículo residente, Hydrone W (um ROV semi-residente da classe de trabalho) e Hydrone S (uma unidade avançada de inspeção e inspeção). Eles usariam uma estação de ancoragem submarina, chamada ByBase (para implantação permanente) e HyBuoy (uma bóia de alimentação e comunicação para implantação temporária / permanente), bem como de uma embarcação quando necessário. O Hydrone R é descrito como sendo capaz de trabalhar como um ROV, ROV e AUV e capaz de trabalhar até 3.000m de lâmina d'água, de acordo com uma apresentação de Stefano Meggio no MCE Deepwater Development, em Milão. Ele poderia se mover entre diferentes garagens submarinas, que também abrigariam vários skids de ferramentas, bem como instalações de recarga, e estaria aberto à integração de componentes de terceiros, disse Giovanni Massari, gerente de projeto da Saipem, na Conferência de Tecnologia Subaquática do ano passado. Bergen. A unidade Hydrone R seria controlada a partir de uma embarcação de produção flutuante ou da costa. Teria também um “menu” de missões automatizadas, que poderiam ser selecionadas remotamente pelos operadores em terra e implementadas de forma autônoma pelo Hydrone-R.

O Hydrone-S é um “AUV avançado para residentes”, diz Meggio, com um skid de ferramentas intercambiáveis, operável até 3.000 m de profundidade de água, com resistência de 8-12 horas e 50 km de capacidade de excursão.

A Saipem já testou a capacidade de operações remotas com seu ROV Innovator, implantado na embarcação de dutos de Castorone com controle da costa de Aberdeen via satélite. Meggio diz que o conceito FlatFIsh irá compartilhar as tecnologias desenvolvidas pela Saipem para a plataforma Hydrone.

Flexibilidade
A esperança da Statoil é que, embora possam existir soluções de veículos diferentes, elas serão “conectadas” ao mesmo soquete, da mesma forma como conectamos diferentes dispositivos nos mesmos soquetes em nossas casas. Para esse fim, a Statoil tem um roteiro para ver uma estação agnóstica de veículos comprovada em campo em um sistema de produção submarina em 2020-23, pronta para pilotar uma UID que possa nadar autonomamente entre estações e realizar tarefas de levantamento e IMR.

Na verdade, a empresa norueguesa Stinger está desenvolvendo uma estação de acoplamento UID capaz de suportar qualquer veículo residente. Bjarte Langeland, CEO da Singer, diz que a empresa está projetando dois sistemas: uma docking station UID e sua “irmãzinha”, um soquete de plugue, que pode suportar múltiplas necessidades de energia e comunicações, mas com um espaço menor.

A estação de acoplamento UID de 9m seria modular e poderia ser uma estação autônoma ou retroajustável dentro de um modelo de produção, diz Langeland. Incluiria uma “placa de aterragem” do veículo e uma placa de indução de ferramenta, para várias ferramentas intercambiáveis ​​e sensores para veículos residentes. A Statoil está planejando várias instalações de teste com este sistema offshore no campo de Åsgard e em locais costeiros, como parte do trabalho de qualificação. Estes teriam fonte de alimentação indutiva “Lego-like” e pontos de conexão de comunicação sem fio para os veículos se conectarem, o que também significa que as salas de operação em terra verão quais ferramentas estão no lugar e quão bem carregadas estão, etc. também tem baterias, um carregador inteligente bidirecional.

É comercial?
Glancy diz que o conceito da UID poderia ser mais atraente se pudesse ser um serviço compartilhado, por exemplo, operado em uma joint venture ou alugado a outras operadoras, bem como para aplicações civis, de vigilância, de segurança ou outras aplicações de mapeamento. Mais adiante, no futuro, embarcações de superfície não tripuladas poderiam auxiliar operações submarinas não tripuladas.

Glancy diz que ainda há vários desafios, incluindo a prontidão da infraestrutura submarina para veículos residentes, a regulamentação relacionada a veículos não tripulados e o ceticismo e a resistência à mudança. Mas, com uma série de roteiros implementados, de fornecedores a operadoras e provedores de serviços, os veículos submarinos residentes são apenas uma questão de tempo.


(Conforme publicado na edição de maio de 2018 do Marine Technology Reporter )