Poder nos campos petrolíferos

A geração de energia confiável no local está se tornando tão crucial para o desenvolvimento da Bacia Permiana quanto as plataformas de perfuração e os sistemas de coleta. À medida que as operadoras eletrificam as operações de perfuração, fraturamento hidráulico e produção, a geração de energia no local é cada vez mais vista como infraestrutura permanente de campo, em vez de uma solução paliativa temporária. (Imagem: INNIO)

O desafio energético da Bacia Permiana não se limita mais a encontrar eletricidade temporária para uma plataforma de perfuração ou frota de fraturamento hidráulico. A eletrificação está se espalhando por quase todas as etapas do desenvolvimento a montante, transformando a energia confiável em um elemento central da infraestrutura de campo, juntamente com sistemas de coleta, dutos e compressão.

Plataformas de perfuração elétrica, frotas de fraturamento hidráulico elétrico, elevação artificial, tratamento de água e compressão com acionamento elétrico estão aumentando constantemente a demanda por eletricidade em toda a bacia. A ADI Analytics estima que as operações de petróleo e gás consumiram aproximadamente 3 a 5 GW de eletricidade em 2022, com a demanda prevista para atingir 10 a 12 GW até 2032. A demanda regional total, incluindo data centers e outros usuários industriais, poderá eventualmente ultrapassar 20 a 25 GW.

O resultado é uma mudança fundamental na forma como os operadores abordam a energia. Em vez de encararem a geração no local como uma solução temporária até que o serviço da concessionária esteja disponível, muitos estão começando a incorporar a geração distribuída em estratégias de desenvolvimento de longo prazo para seus campos.

“Inicialmente, todos pensavam nisso como uma solução provisória, mas eu cada vez mais a vejo como uma parte permanente da infraestrutura energética da Bacia Permiana”, disse Uday Turaga, da ADI Analytics.

A INNIO está testemunhando a mesma transição da perspectiva do fornecedor de equipamentos.

Os conjuntos modulares de motor-gerador permitem que os operadores adicionem capacidade de geração à medida que o desenvolvimento do campo se expande, proporcionando a redundância e a flexibilidade necessárias para operações remotas em campos petrolíferos. (Imagem: INNIO)

“Observamos cada vez mais a geração descentralizada no local sendo incorporada aos planos de desenvolvimento de longo prazo dos campos, em vez de ser vista apenas como uma solução temporária”, afirmou a empresa em resposta às perguntas da COMPRESSORtech2. “Os operadores precisam de energia confiável, independentemente dos cronogramas de expansão das concessionárias, e muitos estão projetando sistemas que possam suportar as operações por anos, mantendo-se escaláveis à medida que a demanda cresce.”

Além da energia temporária

As limitações da rede elétrica impulsionaram inicialmente grande parte da demanda por geração no local. O desenvolvimento de petróleo e gás frequentemente avança mais rápido do que as concessionárias conseguem expandir os sistemas de transmissão e subestações, tornando impraticável para as operadoras esperar anos por um serviço elétrico permanente.

Hoje, porém, a economia se ampliou. A geração dedicada oferece maior controle sobre a confiabilidade, o fornecimento de combustível, os custos operacionais e a resiliência, principalmente em áreas remotas onde os cronogramas de produção não podem depender inteiramente da expansão das concessionárias de energia.

Turaga acredita que o modelo de longo prazo frequentemente combinará o serviço de concessionárias com a geração de energia no local. Em vez de substituir a rede elétrica, a geração de energia no local proporciona redundância, atende à demanda de pico de eletricidade e permite que as operadoras continuem desenvolvendo áreas onde a infraestrutura de concessionárias ainda não está disponível.

A atividade comercial reflete essa transição. Empresas como a ProPetro, por meio de sua unidade de negócios ProPWR, e parcerias envolvendo a Diamondback Energy, a Halliburton e a VoltaGrid estão implantando grandes sistemas de geração de energia a gás natural capazes de suportar frotas de fraturamento hidráulico e outras operações de alto consumo energético.

Adequar a geração à carga

O crescimento da geração de energia instalada nos domicílios também está mudando a forma como os operadores selecionam os equipamentos de energia.

Segundo a ADI Analytics, os motores a gás de combustão interna são particularmente adequados para geração distribuída, pois oferecem modularidade, alta eficiência e capacidade de resposta rápida à demanda de carga. A capacidade pode ser aumentada gradualmente à medida que a perfuração e a produção se expandem, tornando esses motores atrativos para microrredes em campos petrolíferos e aplicações de geração distribuída.

As turbinas a gás geralmente se tornam mais competitivas onde a demanda por eletricidade é maior, mais centralizada e relativamente constante, como em grandes centros de coleta, usinas de processamento de gás e complexos de produção.

Uday Turaga

“Os motores alternativos geralmente apresentam vantagens em termos de eficiência, modularidade e capacidade de acompanhamento de carga”, disse Turaga. “As turbinas a gás são normalmente mais adequadas para aplicações maiores, centralizadas e de operação contínua.”

A INNIO afirmou que as operadoras estão cada vez mais implantando múltiplos grupos geradores em vez de depender de uma única unidade grande. A abordagem modular permite que a capacidade de geração seja adicionada ou removida conforme a demanda muda, ao mesmo tempo que melhora a redundância.

A empresa também observou que os motores a gás de grande cilindrada proporcionam uma resposta transitória rápida durante mudanças nas condições de operação. Sistemas de armazenamento de energia em baterias podem ser integrados para melhorar o desempenho geral do sistema, enquanto controles avançados e monitoramento digital de ativos simplificam a operação e proporcionam maior visibilidade da condição dos equipamentos em ativos dispersos em campo.

O gás de campo altera a economia.

Uma das maiores vantagens da Bacia Permiana é a sua abundante produção de gás associado.

Em vez de comprar eletricidade integralmente da rede elétrica, as operadoras podem usar gás produzido localmente para alimentar plataformas de perfuração, frotas de fraturamento hidráulico, sistemas de coleta, estações de compressão e instalações de produção.

Segundo a INNIO, os motores alternativos modernos tornaram-se cada vez mais flexíveis em relação ao combustível. Os motores Waukesha podem operar com gás de poço, gás de gasoduto, gás natural isolado, gás de queima, gás natural comprimido, gás natural liquefeito e propano, muitas vezes exigindo pouco ou nenhum tratamento adicional de combustível, dependendo da qualidade do gás.

Essa flexibilidade melhora a viabilidade econômica do projeto, principalmente onde os preços do gás estão baixos ou a capacidade de escoamento dos gasodutos é limitada.

No entanto, Turaga observou que a qualidade do combustível e o gerenciamento da pressão continuam sendo considerações importantes de engenharia. A composição do gás varia entre as áreas de produção e ao longo da vida útil de um campo, exigindo que os engenheiros avaliem os requisitos de desidratação, remoção de contaminantes, regulação de pressão e compressão com base nas condições específicas de cada projeto.

A compressão passa a fazer parte do sistema de energia.

O aumento da geração local não diminui a importância da compressão. Pelo contrário, expande o papel da compressão.

O gás combustível ainda precisa ser coletado, condicionado e fornecido a uma pressão estável para o equipamento de geração. À medida que a pressão do reservatório diminui ou os ativos de geração estão localizados mais longe da produção, pode ser necessária compressão adicional para manter o fornecimento confiável de combustível.

A compressão também aparece no lado da demanda da equação, uma vez que muitos sistemas de coleta estão se tornando movidos a eletricidade.

“Acredito que as implicações para a compressão sejam significativas e, em geral, positivas”, disse Turaga. “Mais geração no local cria demanda adicional por infraestrutura de coleta, tratamento e compressão de gás combustível.”

A INNIO também enfatizou que a confiabilidade é fundamental nas condições operacionais da Bacia Permiana. Altas temperaturas ambientes, poeira, locais remotos e operação contínua aumentam a importância da redundância, do monitoramento remoto e da manutenção preditiva. Sistemas de monitoramento digital ajudam os operadores a otimizar o planejamento de manutenção, maximizando o tempo de atividade dos equipamentos em ativos geograficamente dispersos.

As semelhanças entre a compressão por contrato e a energia como serviço estão incentivando algumas empresas de compressão a expandirem para a geração distribuída.

Turaga acredita que muitos já possuem as capacidades operacionais necessárias para a transição. Os fornecedores de serviços de compressão por contrato sabem como implantar rapidamente equipamentos de grande porte movidos a motor, realizar a manutenção de máquinas rotativas sob contratos de serviço de longo prazo e dar suporte a clientes cujo principal objetivo é o tempo de atividade, e não a propriedade do equipamento.

“As principais competências das empresas de compressão por contrato são, na verdade, sua capacidade de deslocar equipamentos do ponto A ao ponto B sob demanda e de serem capazes de instalar e implantar rapidamente”, disse Turaga.

A transição, no entanto, exige conhecimento especializado adicional em geradores, painéis de distribuição, sistemas de proteção elétrica e controles de microrredes, criando oportunidades para parcerias entre empresas tradicionais de compressão e especialistas em sistemas de energia.

As empresas de petróleo e gás não são mais os únicos clientes que competem por turbinas a gás, motores de combustão interna, geradores e equipamentos elétricos.

Os desenvolvedores de data centers estão aumentando rapidamente a demanda por geração dedicada a gás natural, muitas vezes buscando os mesmos fornecedores de equipamentos que atendem ao setor de energia upstream.

Turaga acredita que os operadores de hiperescala possuem vantagens financeiras consideráveis que podem restringir a disponibilidade de equipamentos e aumentar os prazos de entrega de motores, turbinas, geradores e painéis elétricos. Espera-se que muitas instalações futuras combinem o serviço de distribuição de energia com a geração de energia própria, aumentando ainda mais a demanda por infraestrutura de gás natural.

A execução da infraestrutura se torna o desafio.

Apesar da forte demanda, Turaga considera a execução, e não os fundamentos do mercado, como a principal restrição do setor.

Os prazos de entrega para motores, turbinas, geradores e equipamentos elétricos continuam longos. A mão de obra qualificada permanece escassa, enquanto os requisitos de licenciamento e a infraestrutura de gás combustível podem atrasar os projetos.

Ao mesmo tempo, os requisitos de emissões estão se tornando cada vez mais importantes durante o planejamento de projetos. A INNIO afirmou que as operadoras buscam soluções que atendam aos requisitos de licenciamento, mantendo a flexibilidade operacional. A empresa observou que a utilização do gás natural disponível, juntamente com tecnologias de controle de emissões, pode ajudar a atingir tanto os objetivos operacionais quanto os ambientais.

A mudança mais significativa, no entanto, vai além de qualquer equipamento individual.

A geração de energia está se tornando mais uma camada permanente da infraestrutura dos campos petrolíferos. À medida que as operadoras eletrificam a perfuração, o fraturamento hidráulico, o bombeamento artificial, o tratamento e a compressão da água, o sucesso dos projetos dependerá cada vez mais da integração da geração de energia, do tratamento de gás combustível, da compressão, dos controles e do monitoramento digital em um único sistema operacional.

Para a indústria de compressão, essa evolução representa uma oportunidade que vai muito além do fornecimento de mais um conjunto de compressores. Os compressores estão se tornando um elo essencial entre a produção de gás natural e a geração de energia, ajudando a transformar o gás associado em eletricidade confiável que sustenta a próxima geração do desenvolvimento da Bacia Permiana.