Le navire se déplace ; le tendeur limite la variation résultante de la tension en tête du riser.
Mise en tension du riser
Par Tord Martinsen & Peter Wang · · Révisé en · 7 min de lecture
Les risers de forage relient le navire de forage flottant au bloc BOP sous-marin et assurent le passage du fluide de forage en retour. Le riser lui-même n’est pas une barrière de puits homologuée, cette fonction relève du BOP, mais son maintien à la tension correcte protège le riser et tous les équipements qui lui sont raccordés. Le maintien d’une tension adéquate dans le riser est essentiel à la sécurité des opérations de forage, ce qui nécessite un système de mise en tension compensant le pilonnement continu du navire.
Pourquoi la tension du riser est essentielle
Un riser de forage est une conduite en acier de grand diamètre qui s’étend du navire au fond marin, parfois sur plus de 3,000 mètres. Le riser doit rester dans sa plage de tension opérationnelle approuvée. Une tension effective faible peut permettre une compression ou un flambage ; l’incidence éventuelle sur le contrôle du puits dépend du riser, du BOP, de la configuration des barrières de puits et de l’état opérationnel.
La tension requise dépend du poids du riser, de sa flottabilité, des charges dues 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 opératoire. Cette tension doit être maintenue dans des limites étroites malgré le mouvement de pilonnement, qui peut déplacer le navire de plusieurs mètres vers le haut et vers le bas toutes les quelques secondes.
Si la tension devient trop faible, le riser flambe. Si elle devient trop élevée, le riser, les connecteurs ou la tête de puits peuvent subir des contraintes excessives. Le système de mise en tension est spécifié pour maintenir la tension du riser dans la plage approuvée, sur l’enveloppe définie du navire, des conditions environnementales, du déport et des conditions opératoires.
L’objectif d’ingénierie en une phrase : maintenir la plage définie par le projet sur l’enveloppe spécifiée des mouvements du navire, du déport et du cycle de service.
Fonctionnement des tendeurs de riser
Les tendeurs de riser sont généralement des systèmes hydropneumatiques composés de plusieurs vérins hydrauliques reliés à de grands accumulateurs chargés à l’azote. Les vérins exercent une force ascendante sur le riser par un système de câbles et de poulies ou par des vérins à action directe.
Lorsque le navire monte sous l’effet du pilonnement, les vérins s’allongent et le gaz se détend légèrement, maintenant une force ascendante presque constante. Lorsque le navire descend, les vérins se rétractent et le gaz est comprimé. Le grand volume de gaz garantit une faible variation de pression, et donc de tension, sur toute la course.
Un tendeur de riser peut utiliser plusieurs vérins en parallèle. La redondance requise, l’état défaillant admissible et la redistribution des charges sont propres au système et à la certification ; aucune capacité de tolérance à une défaillance unique n’est présumée ici. La course spécifiée tient également compte de l’enveloppe de déport du navire définie pour le projet.
Difficultés de la mise en tension du riser
La mise en tension du riser présente plusieurs difficultés d’ingénierie spécifiques :
- 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 ; les opérations en eaux profondes peuvent exiger une force élevée et une longue course.
- Fonctionnement continu — Les tendeurs de riser peuvent fonctionner en continu pendant les phases approuvées de la campagne, tandis qu’un compensateur de levage est spécifié pour sa séquence de levage. Le cycle de service requis, la disponibilité et la stratégie de maintenance sont propres au projet.
- Exigences variables — Lorsque la profondeur d’eau varie d’un puits à l’autre, ou que des tronçons de riser sont ajoutés ou retirés, la tension et la course requises changent. Le système doit être reconfigurable.
- Résonance — Les fréquences propres du système couplé riser-tendeur sont vérifiées par rapport à la plage d’excitation par les vagues et aux conditions opératoires.
| Tendeur de riser | Compensateur de pilonnement de levage | |
|---|---|---|
| Cycle de service | Service continu pendant les phases approuvées de la campagne | Séquence de levage définie |
| Course | Calculée à partir de la réponse du navire, du déport et de la configuration du riser | Calculée pour l’enveloppe de levage |
| Force | Plage de tension en tête du projet | Dépend du cas de charge |
| Redondance | L’architecture et l’état défaillant admissible sont propres au projet | L’architecture et l’état défaillant admissible sont propres au projet |
| Reconfiguration | Pour chaque puits — la profondeur et les tronçons de riser changent | Pour chaque cas de levage |
| Équipements | La même famille hydropneumatique : vérins + ressorts à gaz à l’azote + amortissement | |
Solutions Norwegian Dynamics pour la mise en tension du riser
Dans un cas de secours approuvé, lorsqu’un système principal nécessite une maintenance ou est indisponible, un tendeur de riser de secours peut assurer le service temporaire de mise en tension défini pendant le rétablissement du système principal. SIRIUS, notre tendeur 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 réglage en service, la commande automatique du ressort à gaz d’ANTARES peut être appliquée au service de mise en tension afin de maintenir la plage de tension configurée lorsque les conditions et les exigences évoluent. Le dispositif de verrouillage de la tige de piston d’ANTARES assure également un maintien sûr lorsque la mise en tension n’est pas requise.
Le choix de la solution de mise en tension du riser dépend du navire, de la profondeur d’eau, de la configuration du riser et des exigences opérationnelles. Norwegian Dynamics fournit une assistance technique pour la spécification du tendeur et peut conseiller la solution la plus appropriée ; consultez notre guide de sélection des compensateurs pour une vue d’ensemble.
Services de secours et de reconditionnement
SIRIUS, notre tendeur de riser de secours en développement, est destiné à ce service. La base de conception du projet, y compris les éditions des normes désignées au contrat et les exigences d’intégration du système, doit être définie pour chaque installation. Le suivi en boucle fermée de la consigne constitue un cas distinct de commande active ; VEGA, notre système actif alimenté par batterie, est également en développement.
Mise en tension du riser — questions fréquentes
À quoi sert un tendeur de riser ?
Pourquoi la tension du riser doit-elle rester dans une plage définie ?
Quelle tension un riser de forage nécessite-t-il ?
En quoi les tendeurs de riser diffèrent-ils des compensateurs de pilonnement de levage ?
Que propose Norwegian Dynamics pour la mise en tension ?
Quels modes de défaillance les fluctuations de tension peuvent-elles provoquer ?
Pourquoi les tendeurs et les compensateurs de pilonnement utilisent-ils les mêmes équipements ?
Tendeurs à action directe ou indirecte ?
Vous spécifiez le service du tendeur d’un système de riser ?
Les systèmes de mise en tension du riser utilisent la même famille d’équipements que nos PHC. Envoyez-nous le cas du riser et nous définirons le périmètre de l’unité.
