Tensionnement du riser

Un riser de forage est un tube en acier de grand diamètre s’étendant du navire jusqu’au fond marin, parfois sur plus de 3,000 mètres. Le riser doit rester à l’intérieur de sa bande de tension d’exploitation approuvée. Une tension effective faible peut permettre la compression ou le flambage ; que cela affecte ou non le contrôle du puits dépend du riser, du BOP, de la disposition des barrières de puits et de l’état opérationnel.

La tension requise dépend du poids du riser, de sa flottabilité, de la charge due au courant et de la profondeur d’eau. La tension en tête requise est calculée à partir de la configuration du riser, de la densité de la boue, de la profondeur d’eau, du déport du navire et du mode opérationnel. Cette tension doit être maintenue dans des limites strictes malgré le mouvement de pilonnementcontinu du navire, qui peut le faire monter et descendre de plusieurs mètres toutes les quelques secondes.

Une tension effective insuffisante peut permettre la compression ou le flambage ; une tension excessive peut surcharger les composants. Le système de tensionnement est spécifié en fonction de la bande de tension définie par le projet, et de l’enveloppe de navire, environnementale, de déport et opérationnelle.

Les tensionneurs de riser sont généralement des systèmes hydropneumatiques composés de plusieurs vérins hydrauliques raccordés à de grands accumulateurs chargés à l’azote. Les vérins appliquent une force ascendante sur le riser via un montage câble et poulies, ou via des vérins à action directe.

Lorsque le mouvement relatif modifie la position du vérin, le fluide hydraulique se déplace entre les vérins et les accumulateurs. Le volume de gaz et la disposition hydraulique déterminent la variation de pression et la force résultante du tensionneur. Le sens d’extension dépend de la disposition mécanique ; vérifier la force et la course sur l’ensemble de l’enveloppe opérationnelle.

Un tensionneur de riser peut utiliser plusieurs vérins en parallèle. La redondance requise, l’état de défaillance admissible et la redistribution de charge dépendent du système et de la certification ; aucune capacité de tolérance à une défaillance unique n’est sous-entendue ici. La course spécifiée tient également compte de l’enveloppe de déport du navire du projet.

Le tensionnement de riser présente plusieurs défis d’ingénierie particuliers :

• Tension élevée, course longue — La tension en tête, la course et le volume de gaz requis sont calculés pour le riser, le navire et l’enveloppe opérationnelle ; un service en eau profonde peut exiger une force élevée et une course longue.
• Fonctionnement continu — Les tensionneurs de riser peuvent fonctionner en continu sur les phases de campagne approuvées, alors qu’un compensateur de levage est spécifié pour sa séquence de levage. Le cycle de service requis, la disponibilité et la philosophie de maintenance sont propres au projet.
• Exigences variables — Lorsque la profondeur d’eau change d’un puits à l’autre, ou que des joints de riser sont ajoutés ou retirés, la tension et la course requises changent. Le système doit être reconfigurable.
• Résonance — Les fréquences propres couplées riser-tensionneur sont vérifiées par rapport à la plage d’excitation de houle et aux conditions opérationnelles.

Pour un cas de secours approuvé, lorsqu’un système principal nécessite une maintenance ou est indisponible, un tensionneur de riser de secours peut assurer le service de tensionnement temporaire défini pendant que le système principal est rétabli. SIRIUS, notre tensionneur de riser de secours actuellement en développement, est destiné à un service de secours à déploiement rapide, après intégration et approbation propres au projet.

Pour les applications nécessitant un ajustement en service, la commande automatique du ressort à gaz d’ANTARES peut être appliquée au service de tensionnement, en maintenant la bande de tension configurée à mesure que les conditions et exigences évoluent. La fonction de verrouillage de la tige de piston d’ANTARES assure également un maintien sécurisé lorsque le tensionnement n’est pas requis.

Le choix de la solution de tensionnement de riser adaptée dépend du navire, de la profondeur d’eau, de la configuration du riser et des exigences opérationnelles. Norwegian Dynamics fournit un accompagnement technique pour la spécification des tensionneurs et peut conseiller sur la solution la plus appropriée — voir notre guide de sélection du compensateur pour un aperçu.