Construire des systèmes fluides productifs
Les professionnels du pétrole et du gaz sont aujourd’hui confrontés à de nouveaux défis qui ne cessent d’évoluer. Des puits plus profonds et des raccordements sous-marins plus longs sont utilisés avec 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. Différent du raccord pour tubes Swagelok® standard, le raccord série FK est conçu pour répondre à ces besoins et constitue une solution idéale pour de nombreuses applications pétrolières et gazières jusqu’à 1551 bar (22 500 psi). Ce livre blanc détaille comment obtenir des systèmes d’une grande fiabilité et comment réduire les coûts de maintenance avec la série FK en suivant la procédure d’assemblage adéquate. Il précise également comment les raccords série FK peuvent aider à atténuer l’impact environnemental des activités grâce à sa conception unique, et comment améliorer la sécurité globale des installations en protégeant vos systèmes contre la corrosion.
Opérer plus efficacement dans le secteur amont du pétrole et du gaz d’aujourd’hui
Alors que l’on exploite des puits toujours plus profonds partout sur la planète, de nombreux systèmes de production critiques doivent garantir une sécurité et une fiabilité sans faille dans certaines des applications les plus exigeantes au monde. Même lorsqu’ils opèrent dans des environnements très corrosifs et à des températures toujours plus élevées, les exploitants et les opérateurs espèrent pouvoir 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 accroître les rythmes de production, à réduire l’impact environnemental de leurs activités et à améliorer la sécurité globale des installations. Atteindre un tel niveau de fiabilité n’est pas toujours facile, mais c’est possible. La capacité de certains composants essentiels à garantir des systèmes fiables et étanches peut aider les opérateurs pétroliers et gaziers à relever ce défi, en particulier dans certaines des applications critiques suivantes.
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 systèmes est absolument capitale pour protéger à la fois le personnel et l’environnement, et leur mise à arrêt peut entraîner des pertes importantes. Un système typique peut nécessiter des centaines de raccordements. Chacun d’entre eux est un point de fuite potentiel.
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. Ce sont des équipements complexes et les raccords pour tubes utilisés pour les construire sont des composants essentiels qui contribuent à la fiabilité du système.
Dispositifs de raccordement des câbles ombilicaux en surface (TUTU)
Les TUTU, les raccordements qui leurs 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 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 Swagelok série FK représentent une solution idéale pour réaliser des raccordements fiables, extrêmement sûrs et qui demandent peu d’entretien.
Dans ce livre blanc, vous découvrirez plusieurs raisons d’adopter les raccords série FK pour votre application, notamment :
- Pourquoi le respect de bonnes pratiques d’installation permet de réaliser des assemblages efficaces, reproductibles et performants à long terme
- Des caractéristiques d’ingénierie et de conception qui permettent d’obtenir des niveaux élevés de performance par rapport aux raccords traditionnellement utilisés dans le secteur amont du pétrole et du gaz
- Une composition des matériaux de fabrication étudiée pour renforcer la résistance à la corrosion des raccords série FK dans des environnements extrêmes
Techniques d’assemblage des raccords série FK
Les raccords série FK garantissent une étanchéité durable dans des applications à moyenne pression. Par rapport aux autres raccords, ils ne demandent que très peu d’entretien pendant toute leur durée de vie, contribuant ainsi à faire baisser les dépenses de maintenance et à accroître l’efficacité opérationnelle.
En fonction de l’application ou de l’environnement de travail (p. ex. dans un atelier ou sur le terrain), plusieurs méthodes fiables et reproductibles peuvent être utilisées pour installer un raccord série FK. Si la procédure est bien suivie, chaque méthode permettra de créer un raccordement fiable.
Préparation des tubes
L’installation correcte des raccords série FK commence par une bonne préparation des tubes.
Il est important de noter que les raccords série FK nécessitent des tubes aux parois épaisses. La coupe des tubes à parois épaisses nécessite une scie à métaux ou une scie électrique, cette dernière option permettant d’obtenir une surface plus lisse et des résultats plus réguliers.
Ensuite, les tubes doivent être ébavurés pour assurer le bon fonctionnement et une bonne étanchéité du raccord. Les bavures pourraient se détacher et endommager d’autres composants du système en se logeant dans de petites cavités ou dans des évents, ou en rayant des sièges de vannes ou des joints souples comme les joints toriques. Les outils d’ébavurage manuels donnent de bons résultats, mais là encore, les outils électriques disponibles sur le marché permettent d’obtenir des arêtes encore plus lisses.
Outillage nécessaire
Une fois le tube préparé, l’assemblage d’un raccord série FK nécessite les outils suivants :
- Un étau pour maintenir le corps du raccord
- Une clé de la bonne dimension et un marqueur (pour un serrage effectué en comptant les tours)
- Une clé dynamométrique avec embout à fourche de la bonne dimension (pour un serrage au couple requis)
- Un outil de présertissage (pour un assemblage par cette méthode)
- Calibre de contrôle série FK
- Outil de marquage de profondeur série FK – une marque de profondeur permet de s’assurer que le tube est complètement enfoncé dans le raccord
Installation à la clé dynamométrique
Cette méthode nécessite une clé dynamométrique de la bonne dimension. Ces consignes concernent uniquement les raccords pour tubes série FK de diamètre 1/4 po à 9/16 po.
Installation en comptant les tours
Cette méthode nécessite une clé ordinaire, et non une clé dynamométrique, et évite d’avoir à calculer le couple à appliquer. Elle pourra aider les monteurs à être plus réguliers dans leur travail. Ces consignes concernent uniquement les raccords pour tubes série FK de diamètre 1/4 po à 3/4 po.
2. Marquez ensuite l’écrou avec votre marqueur. Maintenez le corps immobile, puis, en utilisant la clé de la bonne dimension, serrez l’écrou en effectuant un tour complet.
Présertissage
Cette méthode peut devenir avantageuse quand de nombreux raccords doivent être installés en série. Par exemple, on trouvera éventuellement le présertissage plus efficace si des raccords sont assemblés en atelier sur une ligne d’assemblage. Ces consignes concernent uniquement les raccords pour tubes série FK de diamètre 1/4 po à 9/16 po.
2. Retirez le support en plastique de la cartouche préassemblée.
5. Ensuite, tout en maintenant l’outil de présertissage immobile, marquez l’écrou, puis serrez-le en effectuant trois quarts de tour.
Pour rendre le procédé plus efficace, on peut également utiliser une unité de sertissage hydraulique multitêtes.
Formation
Lorsque vous travaillez avec des raccords série FK, il peut être utile pour les techniciens de suivre un programme de formation complet proposé par Swagelok, qui aborde plus en détail les méthodes décrites ci-dessus. Cette formation permettra à l’ensemble de votre personnel de déterminer la bonne méthode pour installer des raccords série FK et pourra aider à réduire davantage vos coûts de maintenance. La formation est dispensée par des spécialistes certifiés par Swagelok. Elle est proposée dans le monde entier, quel que soit l’endroit où votre projet est mis en œuvre.
Conçus et fabriqués pour offrir une étanchéité parfaite
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 de votre plateforme sur l’environnement en réduisant les risques d’émissions.
Tenue 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.
Résistance aux vibrations
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. Cette caractéristique améliore 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.
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 l’étanchéité aux gaz très fiable du raccord.
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.
Comparaison : les raccords série FK par rapport aux 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 raccordement 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 par l’opérateur.
Des gains de temps qui s’accumulent
La série FK peut faire gagner un temps considérable. 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 quatre minutes le temps nécessaire pour installer complètement un raccord à compression de la série FK. Il faut en revanche 20 minutes (soit cinq fois plus) pour monter un raccord C&F.
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.
Choix des matériaux
La corrosion se produit lorsqu’un atome de métal est oxydé par un fluide, entraînant une perte de matière sur une surface métallique. La paroi d’un composant corrodé perd alors de son épaisseur, ce qui augmente le risque de défaillance mécanique. Or, 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. 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.
Chez Swagelok, des spécialistes de la physique des matériaux 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. Nos équipes se battent contre la corrosion depuis 1947. Grâce à notre connaissance approfondie des facteurs qui favorisent ce phénomène et des propriétés des matériaux qui aident à le combattre, nous pouvons vous aider à simplifier le processus de sélection.
Connaître le type de corrosion auquel vous avez à faire
Plusieurs formes différentes de corrosion peuvent apparaître sur des plateformes offshore. Voici un aperçu rapide de chaque type avec les critères qui permettent de les distinguer.
Corrosion généralisée
La corrosion généralisée – la forme de corrosion la plus courante et la plus facile à repérer – attaque une surface métallique d’une manière relativement uniforme. Même si elle n’entraîne généralement pas des défaillances catastrophiques, la diminution progressive de l’épaisseur de paroi d’un composant doit être prise en compte dans le calcul des pressions nominales.
Corrosion par piqûres localisée
La corrosion par piqûres engendre la formation de petites cavités à la surface d’un matériau. Ces piqûres, bien que généralement décelables en procédant à un examen visuel approfondi, peuvent devenir suffisamment profondes pour perforer la paroi d’un tube. La corrosion par piqûres s’observe le plus souvent à des températures élevées dans des milieux à forte teneur en ions chlorure.
Corrosion caverneuse localisée
Dans un système fluide, des anfractuosités sont généralement présentes entre les tubes et les supports ou les colliers qui les soutiennent, entre deux tronçons de tube adjacents ou sous la boue ou les dépôts qui ont pu s’accumuler sur des surfaces. Il est pratiquement impossible de l’éviter, mais lorsque ces anfractuosités sont de petite taille, le risque de corrosion devient très important.
Corrosion sous contrainte (CSC)
La corrosion sous contrainte (CSC) est dangereuse, car elle peut entraîner la destruction d’un composant à des niveaux de contraintes très inférieurs à la limite d’élasticité d’un alliage. En présence d’ions chlorure, les aciers inoxydables austénitiques sont sujets à ce type de corrosion. Les ions réagissent avec le matériau au fond d’une fissure – là où les contraintes de traction sont les plus fortes – ce qui favorise l’élargissement de la fissure. Une fois amorcée, la corrosion sous contrainte peut s’avérer difficile à déceler : une défaillance définitive du composant concerné peut alors survenir soudainement.
Un choix judicieux pour les applications pétrolières et gazières d’aujourd’hui
Les défis rencontrés aujourd’hui 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. De la construction à la mise en service en passant par l’exploitation et la maintenance au quotidien, réduire le coût total du cycle de vie d’un équipement est une préoccupation constante.
Les raccords Swagelok série FK 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 assemblage 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.
Nos spécialistes du pétrole et du gaz seront heureux de vous renseigner davantage sur les avantages qu’il y aurait à choisir les raccords série FK pour votre prochain projet. Prenez contact avec nos équipes pour commencer à parler installations plus efficientes et applications plus fiables grâce aux raccords série FK.