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Améliorer l’efficacité opérationnelle dans les installations du secteur amont avec des raccords optimisés pour le pétrole et le gaz
Les opérateurs du secteur du pétrole et du gaz offshore sont aujourd’hui confrontés à de nouveaux défis qui ne cessent d’évoluer. Les puits toujours plus profonds nécessitent des raccordements sous-marins plus longs ainsi que des techniques de forage et de production novatrices pour maximiser le retour sur investissement. Tous les équipements embarqués doivent être choisis avec soin de manière à pouvoir contribuer pendant toute leur durée de vie à la sécurité et à la fiabilité de l’exploitation dans des environnements offshore difficiles. Même lorsqu’ils travaillent dans des environnements très corrosifs et à des températures toujours plus élevées, les exploitants et les opérateurs prévoient d’utiliser leurs équipements pendant 20 à 30 ans.
Entretemps, la volatilité des marchés et des réglementations environnementales toujours plus strictes ont poussé les opérateurs à réduire leurs dépenses de maintenance, à extraire plus rapidement les premiers barils de pétrole, à réduire l’impact environnemental de leurs activités et à améliorer la sécurité globale des installations. Atteindre un tel niveau de performance des équipements n’est pas toujours facile, mais c’est possible. Et cela commence souvent par des changements mineurs mais importants.
Nombre d’équipements offshore et d’installations terrestres comportent des systèmes fluides sous pression de faible diamètre dont le rôle est essentiel. Ces systèmes, qui doivent être fiables et étanches, assurent le bon fonctionnement de nombreuses applications :
Centrales hydrauliques (HPU)
Les centrales hydrauliques fournissent de l’énergie à des systèmes situés en surface, dans les tourelles et sous l’eau. Une centrale hydraulique en panne peut entraîner la mise à l’arrêt de ces systèmes et causer chaque jour d’importantes pertes financières. Ces équipements complexes contiennent des raccords d’une grande fiabilité conçus pour le pétrole et le gaz, dont le rôle est essentiel au bon fonctionnement des systèmes. Cet article vous en apprendra davantage sur les différents aspects de la construction d’une centrale hydraulique.
Systèmes d’injection de produits chimiques (IPC)
Les systèmes d’IPC doivent maintenir un dosage chimique extrêmement précis et reproductible dans le puits. L’étanchéité de ces unités est capitale pour protéger à la fois le personnel et l’environnement, et leur mise à l’arrêt peut entraîner des pertes importantes. Un système d’IPC typique peut nécessiter des centaines de raccordements réalisés avec des raccords conçus pour le pétrole et le gaz. Chacun d’entre eux est un point de fuite potentiel.
Dispositifs de raccordement des câbles ombilicaux en surface (TUTU)
Les TUTU, les raccordements qui leur sont associés et les panneaux d’isolement doivent offrir une parfaite étanchéité ainsi qu’un moyen d’isoler en toute sécurité les équipements immergés des équipements de surface pour procéder aux activités de maintenance. Ces systèmes nécessitent des composants de systèmes fluides fiables et de qualité pour remplir des fonctions d’une importance capitale. Une défaillance peut provoquer une perte de confinement ou des incidents de sécurité susceptibles d’entraîner des mises à l’arrêt des installations et des pertes de production.
Dans chacune de ces applications, les raccords moyenne pression série FK Swagelok® représentent une solution idéale pour réaliser des raccordements fiables, extrêmement sûrs et qui demandent peu d’entretien. Différent du raccord pour tube Swagelok® standard, le raccord série FK est conçu pour répondre à ces besoins et constitue un raccord idéal pour de nombreuses applications pétrolières et gazières jusqu’à 1551 bar (22 500 psi).
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Que sont les raccords moyenne pression série FK ?
Lorsqu’ils sont assemblés correctement, les raccords série FK, grâce à leurs caractéristiques de conception uniques, offrent des performances fiables et durables dans des applications pétrolières et gazières critiques. Leur étanchéité performante permettra à la fois d’améliorer l’efficacité globale des systèmes et de réduire l’impact potentiel de votre installation sur l’environnement en réduisant les risques d’émissions.
Cette vue en coupe montre comment obtenir une étanchéité optimale avec un raccord à deux bagues.
Raccords antivibrations
La double action – sertissage et articulation – du raccord série FK permet au tube de se déplacer légèrement dans le raccord (mouvement de « retour élastique ») tout en restant fermement maintenu, ce qui confère au raccord une exceptionnelle résistance aux vibrations. Ces raccords améliorent la fiabilité dans les applications régulièrement soumises à des vibrations. Le retour élastique permet également aux raccords de résister aux variations de température qui provoquent la dilatation et la contraction des alliages métalliques, un phénomène qui peut nuire aux performances du raccord. Leur conception atténue également les fuites liées au tangage et au roulement des navires qui se rendent vers ou reviennent des champs pétrolifères.
Un joint étanche aux gaz
Les raccords série FK comportent deux zones de contact formant des surfaces d’étanchéité plus grandes — l’une sur le tube et l’autre sur le raccord. Ces surfaces de contact sont légèrement inclinées, offrant ainsi des niveaux de contrainte optimisés pour maintenir une parfaite étanchéité. Dans le raccord série FK, cette étanchéité est assurée par les deux bagues — la bague avant crée une grande surface de contact tandis que la bague arrière enserre efficacement le tube en créant sa propre surface de contact. Sur la bague avant, de grandes surfaces usinées avec précision contribuent également à la très bonne étanchéité aux gaz du raccord.
Une tenue parfaite du tube
Dans les raccords série FK, un serrage mécanique du tube est assuré par deux bagues — une solution idéale pour garantir le parfait maintien du tube dans le raccord. Une bague avant cémentée permet au raccord de véritablement « mordre » dans le tube, augmentant ainsi la pression nominale du raccord. Ces bagues cémentées offrent une adhérence exceptionnelle pour une étanchéité parfaite de vos applications.
Un dimensionnement optimisé
Les raccords série FK sont disponibles dans des dimensions allant jusqu’à 1 pouce – un diamètre idéal pour les profondeurs extrêmes auxquelles se situent les forages aujourd’hui. De plus gros diamètres permettent aux opérateurs de plateformes d’atteindre des débits élevés à des profondeurs plus importantes – un gain d’efficience impossible à obtenir avec d’autres raccords conçus pour le pétrole et le gaz.
Des raccords remontables
Le raccord série FK se distingue par l’utilisation d’un corps femelle, d’un écrou mâle et de bagues préorientées. Le calage dynamique unique ainsi obtenu permet de remonter le raccord à l’aide d’une clé et de contrôler le serrage du raccord lors du premier montage ou d’un remontage ultérieur. Les deux bagues assurent un maintien renforcé du tube et forment un joint étanche aux gaz dès le premier montage et lors de chaque remontage.
Les raccordements FK offrent des avantages dans les applications pétrolières et gazières, non seulement sous la forme de raccords, mais aussi lorsqu’ils sont intégrés aux vannes à boisseau sphérique de type tourillon pour moyenne pression Swagelok (série FKB). Ces vannes assurent une fermeture positive dans des applications qui mettent en œuvre des pressions allant jusqu’à 1378 bar (20 000 psig). Une conception sophistiquée réduit l’usure des joints, conférant ainsi aux vannes la fiabilité nécessaire dans des environnements offshore difficiles.
Découvrez l’intérêt que trouve un fabricant d’équipements pour le secteur du pétrole et du gaz à utiliser des vannes série FKB avec raccordements FK dans les centrales hydrauliques.
Comparaison entre les raccords série FK et les raccords filetés à extrémité conique
Depuis des années, les raccords filetés à extrémité conique (C&F) sont habituellement privilégiés dans plusieurs applications pétrolières et gazières importantes, principalement pour leurs pressions nominales élevées. Cependant, les raccords C&F présentent quelques inconvénients par rapport aux raccords série FK, ce qui peut engendrer un certain nombre d’inefficacités et des besoins de maintenance supplémentaires.
Assemblage
Potentiellement laborieuse et chronophage, la procédure d’assemblage des raccords C&F demande une expérience et des connaissances particulières. Le montage de ces raccords nécessite des outils et du matériel spécialisés, notamment des outils à usiner des cônes et fileter les tubes, mais aussi de l’huile de coupe pour réduire les frottements pendant le processus d’usinage. En revanche, on peut parfaitement monter un raccord série FK à l’aide d’une simple clé et d’un étau. Par rapport à un raccord C&F comparable, un monteur peut installer un raccord série FK en cinq fois moins de temps et obtenir du premier coup un raccordement parfaitement étanche.
Maintenance
En permettant d’obtenir immédiatement des raccordements étanches s’ils ont été montés correctement, les raccords série FK limitent le travail à reprendre une fois l’équipement livré et réduisent considérablement le coût total de la maintenance. Avec le temps, les raccords C&F finissent par se desserrer naturellement et exigent une attention supplémentaire. Dans une installation de surface typique, on estime qu’environ 20 % des raccords C&F devront être repris lors de l’assemblage initial et des essais de pression. Cela n’arrive presque jamais avec des raccords série FK correctement installés, du fait de la simplicité de la procédure de montage et de la possibilité de vérifier le serrage à l’aide d’un calibre de contrôle.
Complexité
Dans des systèmes régulièrement soumis à des chocs ou à des vibrations, les raccords C&F nécessitent d’utiliser des composants antivibrations supplémentaires. Si un raccord C&F est monté sans bagues antivibrations ou par un technicien peu connaisseur de la procédure de préparation et d’assemblage, des fuites pourront apparaître beaucoup plus tôt que prévu. Les raccords série FK sont conçus pour résister aux vibrations et permettent d’éviter ce problème sans avoir à ajouter des composants supplémentaires.
Exemple d’utilisation : des gains de temps qui s’accumulent
Choisir des raccords série FK pour le pétrole et le gaz à la place de raccords C&F peut générer des gains de temps considérables, ce qui est particulièrement important lorsque les délais de fabrication sont raccourcis pour respecter des échéances qui ne cessent d’évoluer dans la réalisation d’une solution clé en main ou d’un projet. Imaginons que vous devez fabriquer un skid moyenne pression pour une application offshore. Supposons que le skid est constitué de tubes et de raccords en acier inoxydable 316 et qu’un monteur formé réalisera seul les 500 raccordements du système.
Le temps nécessaire pour monter les deux types de raccord dépend du diamètre des tubes, du type de matériau et de l’habileté du monteur.
On peut raisonnablement estimer à une minute le temps nécessaire pour installer complètement un raccord série FK. Il faut en revanche 5 minutes (soit cinq fois plus) pour monter un raccord C&F classique.
Par conséquent, le temps total nécessaire pour monter les 500 raccords du skid en utilisant des raccords série FK est d’environ 2000 minutes (soit 33,3 heures) contre 10 000 minutes (soit 166,7 heures) avec des raccords C&F.
Regardez la démonstration d’une installation réalisée en parallèle pour constater par vous-même le gain de temps.
Cet article vous en apprendra davantage sur les différences entre les raccords C&F et les raccords série FK pour le pétrole et le gaz.
Choix des matériaux
Les plateformes pétrolières et gazières sont exploitées dans des environnements difficiles où la corrosion est une préoccupation constante. C’est pourquoi le choix des matériaux est d’une importance capitale au moment de spécifier toutes sortes de composants critiques (des informations complémentaires figurent dans cet article). Afin de mieux protéger vos équipements des problèmes causés par la corrosion, les raccords série FK sont proposés dans des matériaux divers, notamment l’alliage 2507, l’alliage 625 et l’acier inoxydable 316.
L’alliage 2507, en particulier, offre le plus haut degré de résistance à la corrosion dans les applications caractérisées par de fortes concentrations en ions chlorures, et aidera donc à éviter des problèmes sur les plateformes offshore. Composé notamment de nickel, de molybdène, de chrome, d’azote et de manganèse, il offre une excellente résistance aux divers types de corrosion – généralisée, par piqûres, caverneuse, sous contrainte – tout en conservant son aptitude au soudage. L’alliage 2507 possède en outre une limite élastique et une résistance à la traction supérieures, d’où la possibilité de pressions nominales plus élevées. Ainsi, des raccords série FK fabriqués dans cet alliage pourront résister à de fortes pressions avec une épaisseur de paroi moindre, ce qui permet alors d’augmenter les débits.
Les spécialistes en physique des matériaux de Swagelok sont à votre disposition pour vous aider à choisir une combinaison optimisée de matériaux afin de répondre au mieux à vos besoins avec le meilleur rapport coût-efficacité, en s’appuyant sur une connaissance approfondie des facteurs qui contribuent à la corrosion ainsi que des propriétés des matériaux qui permettent de contrer ce phénomène.
Pour en savoir plus sur les différents types de corrosion généralement observés dans les installations pétrolières et gazières, et notamment pour apprendre comment les repérer et les contrer, consultez notre Guide de sélection des matériaux.
Un choix judicieux pour les applications pétrolières et gazières d’aujourd’hui
Les défis rencontrés aujourd’hui par les opérateurs du secteur amont du pétrole et du gaz soulignent le besoin de composants fiables et de qualité, capables d’offrir un niveau de performance élevé dans des applications qui ne pardonnent pas. Cela comprend notamment des raccords optimisés pour garantir une exploitation efficace dans des environnements exigeants.
Les raccords série FK Swagelok offrent un moyen de réduire les coûts de maintenance, d’augmenter les rythmes de production, d’atténuer l’impact environnemental en limitant les fuites, et d’améliorer la sécurité opérationnelle globale. Robustes, faciles à assembler et disponibles dans des alliages performants, les raccords série FK sont un choix optimal au vu des contraintes imposées aujourd’hui au secteur amont du pétrole et du gaz. De plus, les raccords série FK sont accompagnés d’une gamme complète de services, parmi lesquels des formations spécialisées, des évaluations sur site et des services de conception et d’assemblage.
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