Comment éviter les problèmes dans la construction des systèmes fluides destinés aux navires FPSO

Les aspects complexes de la construction d’unités flottantes de production, de stockage et de déchargement (navires FPSO)

Tommy Jamail, directeur régional senior des projets de construction, région Asie-Pacifique
Barry Rowe-Platts, responsable technique, services d’ingénierie

Alors que les acteurs de l’industrie pétrolière et gazière cherchent à maintenir la rentabilité de leurs opérations dans le secteur amont tout en devant composer avec un marché imprévisible, les unités flottantes de production, de stockage et de déchargement ou navires FPSO  apparaissent de plus en plus comme une solution efficace, efficiente et économique pour exploiter des gisements de pétrole dans le monde entier.  

Tout en offrant les mêmes fonctionnalités que les plateformes pétrolières et gazières fixes, les navires FPSO ont la particularité de pouvoir se déplacer au gré des nouvelles opportunités, du contexte économique ou des bouleversements géopolitiques. Le déploiement de navires FPSO devrait se poursuivre au cours des prochaines années. Forbes Business Insights prévoit en effet une croissance de plus de 14 % de ce marché d’ici 2027¹.

Quelques points importants doivent être pris en compte pour mener à bien un projet de construction de navire FPSO, puis la maintenance de ces navires, notamment parce qu’ils concernent les dizaines d’applications et de solutions clé en main faisant intervenir des systèmes fluides de faible diamètre, qui vont contribuer à la fiabilité des installations dans la durée.

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Considérations relatives à la construction et à la maintenance des navires FPSO liées aux systèmes fluides

Les navires FPSO sont sujets non seulement aux problèmes courants rencontrés avec d’autres applications du secteur amont, mais aussi à des problèmes qui sont propres à ces navires. Pendant et avant la construction du navire, il est important que tous les intervenants du projet respectent un calendrier strict afin que la construction d’un navire FPSO demeure plus avantageuse économiquement que la construction d’une plateforme fixe. Les retards pris dans la construction peuvent nuire à la réputation d’une entreprise d’ingénierie, d’approvisionnement et de construction (EPC) ou d’un fournisseur de solutions clé en main, mais ils sont particulièrement problématiques pour les propriétaires/exploitants de navires pour lesquels une installation qui ne fonctionne pas occasionne des coûts importants. Si la sécurité reste la principale préoccupation des propriétaires de navires, ceux-ci doivent également maximiser la production en ramenant rapidement les navires en mer.

Les causes à l’origine des retards liés à la construction et à la maintenance des navires FPSO sont diverses.

Des problèmes de logistique mondiale et de communication :

La construction d’une nouvelle unité, ou la reconversion d’un navire existant en FPSO, nécessite généralement l’intervention coordonnée de nombreux acteurs. Par exemple, alors que des navires FPSO sont mis en service partout dans le monde, la plupart des coques sont construites dans la région Asie-Pacifique, ce qui nécessite une coordination particulière pour expédier et livrer la coque sur le site de construction du navire ou sur le lieu où les systèmes fluides vont y être incorporés avant d’être mis en service. Par ailleurs, les applications et les systèmes clé en main utilisés aujourd’hui dans le secteur du pétrole et du gaz sont devenus de plus en plus spécialisés. Un projet de grande envergure comme la construction d’un navire FPSO peut faire intervenir plusieurs entreprises EPC venues de différents pays pour concevoir et réaliser les équipements destinés aux dizaines d’applications critiques embarquées. La coordination entre les entreprises EPC et les fournisseurs de solutions clé en main – qui commence avant la phase d’ingénierie préliminaire et se poursuit jusqu’à la mise en service – est primordiale et peut constituer un défi de taille.

• La solution : Travailler avec des fournisseurs qui non seulement ont une expérience dans la conception d’applications pour les navires FPSO, mais qui en plus sont présents sur place avec du personnel qui maîtrise la culture, la langue et les réglementations locales, peut aider les propriétaires/exploitants et les entreprises EPC à s’y retrouver dans toute cette complexité. Certains fournisseurs de systèmes fluides disposent d’équipes chargées des projets de construction internationaux , qui possèdent une vaste expérience dans le choix des produits et l’ingénierie des systèmes fluides, mais aussi dans la gestion des projets d’investissement et le soutien logistique.

Des problèmes d’approvisionnement liés à la disponibilité des produits pour systèmes fluides :

Parce que les systèmes fluides exploités en milieu marin sont particulièrement exposés à la corrosion et doivent éventuellement supporter des pressions élevées, il arrive que des pièces spécialisées fabriquées dans des alliages exotiques soient peu disponibles. Cela peut être un problème, non seulement pour un projet de construction de grande ampleur, mais aussi pendant l’exploitation des navires du fait de l’isolement des gisements de pétrole, ce qui complique l’acquisition de nombreuses pièces de rechange. Il se peut aussi qu’il faille porter une attention particulière au respect des normes de conformité du secteur, par exemple, pour faire en sorte que les navires FPSO soient conçus et exploités de manière à avoir un impact net nul sur l’environnement.

• La solution : Les propriétaires/exploitants et les entreprises EPC doivent collaborer très tôt avec leurs fournisseurs de composants de systèmes fluides (avant la phase d’ingénierie préliminaire, si possible) pour trouver des pièces adaptées et disponibles  afin de pouvoir respecter les délais du projet d’investissement. Les fournisseurs pourront alors planifier les achats de produits jugés performants dans l’environnement d’exploitation. Certains pourront également créer des registres répertoriant tous les produits présents sur le navire afin qu’il soit plus facile de garantir la disponibilité des composants nécessaires pour entretenir et réparer les systèmes fluides.

Des problèmes de fiabilité et de défaillance prématurée des systèmes dus aux pratiques en vigueur sur les chantiers navals :

Que ce soit lors de la construction du navire ou lors des activités de maintenance et de réparation en cale sèche, de mauvaises pratiques d’installation des systèmes fluides peuvent rapidement causer des problèmes d’entretien, de sécurité et de production pendant la durée de vie d’un navire FPSO. Que les principes fondamentaux de conception soient respectés ou non en ce qui concerne la sélection des matériaux, le cheminement des tubes, les supports et les méthodes d’installation peuvent faire la différence entre un système qui va sans cesse nécessiter un entretien, des réparations ou le remplacement de pièces et un système qui n’aura pas ce genre de problèmes. Quelle que soit la qualité de la conception d’un système, un personnel peu expérimenté ou peu formé peut faire des erreurs d’installation. Dans de grandes installations, ces erreurs peuvent se multiplier et entraîner des problèmes importants lors de la mise en service ou de l’exploitation.

Pendant la construction, par exemple, les sous-traitants peuvent exposer les tubes et les tuyaux à une contamination par le carbone, soit directement par des étincelles pendant les opérations de soudage ou de meulage, soit indirectement par des résidus en suspension dans l’air résultant d’autres travaux de coupe ou de décapage au sable. Des bâches ou des couvertures anti-feu sont parfois utilisées pour couvrir les systèmes fluides en acier inoxydable durant ces opérations, mais ces protections peuvent fondre, être retirées par d’autres personnes travaillant sur le site ou devenir une cause de contamination si elles accumulent de l’eau ou des particules. Ceci est problématique car, sans méthodes de protection et de préservation suffisantes, cette contamination peut causer des problèmes de corrosion importants lorsque l’acier inoxydable est exposé à un environnement d’exploitation difficile, ce qui va réduire la durée de vie des systèmes, accroître les besoins de maintenance et potentiellement causer des problèmes de sécurité si cette corrosion n’est pas détectée.

Les dégâts causés par une contamination par le carbone ne sont pas immédiatement visibles. En revanche, une fois exposés à l’air et à l’eau de mer, les systèmes fluides contaminés se corrodent rapidement. Nous avons constaté que cette erreur entraînait de grosses pertes financières. En effet, les navires devaient être remis à quai après de longs allers-retours vers et depuis les gisements, des kilomètres de tubes devaient être remplacés, le personnel devait être logé pendant de longues périodes et la confiance des clients était entamée alors que des millions de dollars de production étaient perdus chaque jour pendant les mois passés à remettre le navire en état.

• La solution : De tels problèmes peuvent être évités en respectant des principes fondamentaux de conception, en utilisant des produits de qualité, en formant le personnel à l’installation de ces produits et en surveillant attentivement les phases critiques de l’installation et de la mise en service. Des spécialistes des systèmes de tubes de petit diamètre peuvent aider les sous-traitants dont les connaissances dans ce domaine sont limitées à améliorer leurs compétences et à éviter des erreurs d’installation. Investir dans des services d’ingénierie des systèmes fluides  permet non seulement d’éviter que des problèmes ne surviennent une fois le navire en mer, mais aussi de réduire la probabilité de voir les délais s’allonger lors des passages en cale sèche.

Les défis liés aux systèmes fluides des navires FPSO ne se limitent pas à la conception et à la construction des navires. Sachant que les navires FPSO peuvent passer plus de 20 années en mer entre deux passages en cale sèche, certains systèmes fluides embarqués critiques doivent pouvoir offrir fiabilité et sécurité dans la durée.

Les difficultés liées à l’entretien et aux réparations pendant l’exploitation et la navigation en mer :

Malgré les efforts déployés pour limiter les gros travaux de maintenance en cale sèche et les petits travaux d’entretien dans l’intervalle, les problèmes des systèmes fluides doivent parfois être détectés et résolus pendant une longue période de service. Vu que l’espace de couchage est une dentée rare sur un navire FPSO et que la côte se trouve souvent à des heures d’hélicoptère, l’expertise dans la maintenance et le dépannage des systèmes de tubes de petit diamètre est souvent limitée à bord. Par ailleurs, lorsque le navire est en transit, des problèmes qui ont été négligés peuvent devenir apparents. Par exemple, nous avons constaté que la corrosion sous contrainte provoquait la rupture des châssis contenant des équipements critiques pendant la navigation. Cela entraînait un besoin urgent de réparations, mais des connaissances insuffisantes dans ce domaine empêchaient d’effectuer ces réparations avec efficacité une fois le navire amarré. Ces problèmes imprévus peuvent causer une surcharge de travail dans un calendrier de maintenance déjà chargé, entraînant des dépassements de coûts et des retards.

• La solution : Les propriétaires/exploitants de navires FPSO doivent prendre conscience des lacunes des équipages concernant les systèmes de tubes de petit diamètre et envisager de faire appel à des spécialistes  pour évaluer les systèmes fluides critiques en mer ou lors de passages en cale sèche. Par exemple, il est courant que des ingénieurs terrain Swagelok aident des équipages à trouver la cause première des problèmes de systèmes fluides, forment des équipes d’exploitation pour déceler et prévenir plus efficacement les fuites, et offrent d’autres solutions aux problèmes détectés. Ces solutions peuvent aller de consultations portant sur la conception, la sélection des produits et la mise en œuvre, à la construction de panneaux entièrement testés qui vont remplacer les assemblages endommagés ou améliorer l’efficacité des process embarqués, que ce soit pour obtenir des échantillons représentatifs ou faire fonctionner des équipements rotatifs.

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Considérations relatives aux applications critiques embarquées sur les navires FPSO

Il est important de noter que, pour nombre d’applications et de systèmes clé en main critiques embarqués sur les navires FPSO, il n’existe pas de solution universelle. Les concepteurs doivent impérativement tenir compte de tout un ensemble de paramètres, notamment les suivants :

• Caractéristiques du réservoir
• Mouvements du navire
• Capacité de stockage et taille de la coque
• Système de déchargement choisi
• Train de production simple ou double
• Mise hors service et redéploiement éventuel du navire

Si la fiabilité de l’ensemble des systèmes embarqués est essentielle une fois le navire mis en service, les propriétaires/exploitants devront toutefois accorder une attention particulière aux applications critiques suivantes :

Instrumentation utilisée pour l’analyse et la surveillance des process. La conception du système peut poser d’importantes difficultés dès le début du projet. L’expertise nécessaire n’est pas toujours disponible immédiatement pour choisir les produits, les matériaux et la conception qui vont aboutir à des systèmes d’analyse efficaces et efficients. Par ailleurs, une installation médiocre pendant la phase de raccordement et de mise en service peut engendrer des retards dans le projet et entraîner des fuites, des émissions et des problèmes de sécurité. Des services de conseil assurés sur place  par des fournisseurs de systèmes fluides pourront aider à résoudre certains de ces problèmes.

Les équipements rotatifs. La fiabilité des équipements rotatifs – pompes, compresseurs, turbines – est capitale pour la fiabilité de l’ensemble des installations. Les immobilisations de certains systèmes peuvent entraîner des arrêts dans la production et des pertes de profits. L’utilisation de systèmes d’alimentation de garnitures mécaniques  fiables et sûrs peut contribuer au bon fonctionnement de ces unités dans la durée. Si le fluide de la garniture mécanique contient des impuretés ou des particules, cela peut nuire à la durée de vie de la garniture. De la même façon, un fluide dont la pression et la température ne sont pas adaptées peut entraîner une défaillance prématurée et potentiellement catastrophique de la garniture.

Les têtes d’injection. Les têtes d’injection de la tourelle d’une FPSO sont des points de raccordement essentiels entre les systèmes de surface et les systèmes immergés. Dans certaines têtes d’injection, on utilise de longs flexibles pour réaliser ces raccordements, mais ceux-ci doivent être contrôlés régulièrement  et, parfois, être remplacés après seulement quelques années d’exploitation. Un raccordement défaillant peut engendrer des pertes qui se chiffrent en millions de dollars. Il a été démontré qu’une installation bien conçue, utilisant un tube installé de manière définitive avec quelques courts flexibles de raccordement aux endroits où une certaine souplesse est nécessaire, était plus fiable et demandait moins d’entretien.

Les systèmes d’échantillonnage. Le prélèvement d’échantillons n’est pas toujours un processus intuitif. Concevoir un système d’échantillonnage exige des connaissances techniques approfondies, ce qui peut amener le personnel à ne pas toujours suivre les meilleures pratiques. Les systèmes d’échantillonnage doivent être bien pensés – avec une certaine uniformité – de manière à assurer le caractère représentatif de l’échantillon et la sécurité du personnel. Les opérateurs pourront ainsi maintenir la chaîne de contrôle, respecter les exigences de sécurité et garantir un contrôle adéquat des process.

Les unités d’injection de produits chimiques. Ces unités 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 typique peut nécessiter des centaines de raccordements.

Pour de telles applications, il est important de se rappeler que tous les tubes, tous les raccords et toutes les vannes ne se valent pas. Choisir des composants – provenant dans l’idéal d’un fournisseur unique – conçus pour assurer une parfaite étanchéité des systèmes fluides peut avoir un impact à long terme sur les performances de ces systèmes. Dans certains cas, il peut également s’avérer utile d’opter pour des alliages de qualité supérieure, qui résisteront mieux à la corrosion dans l’environnement d’exploitation difficile des navires FPSO.  Un fournisseur de systèmes fluides qui possède une solide expertise en physique des matériaux saura vous éclairer quant aux meilleurs alliages à utiliser au vu des conditions d’exploitation du navire.

Travailler avec les bons fournisseurs pour vos projets de construction de navires FPSO

Un bon fournisseur de solutions pour systèmes fluides permettra non seulement aux propriétaires de navires FPSO de s’approvisionner auprès d’une seule source pour les composants de systèmes de tubes de petit diamètre dont ils ont besoin, mais pourra également fournir des conseils sur les produits à utiliser ainsi que sur les matériaux qui garantiront des systèmes étanches dans la durée, et sera disponible en cas de besoin. Il doit également être capable de mobiliser des ressources partout dans le monde pour pouvoir réagir rapidement et accompagner dans leur globalité des projets internationaux de construction de navires FPSO.

Un partenaire fiable doit également pouvoir aider à spécifier un système, recommander des gains d’efficacité et aider à définir des configurations économiques pour certaines applications et certaines solutions clé en main. Au fur et à mesure que le projet progresse, un fournisseur collaboratif devra également être en mesure d’aider à gérer le calendrier et la complexité de la logistique, de manière à s’assurer que les stocks sont toujours à leur niveau optimal sur le chantier et que les produits nécessaires sont toujours disponibles pendant toute la durée du projet. Avec un calendrier plus prévisible, le projet aura toutes les chances d’être terminé dans les délais.

Si vous participez à la planification de systèmes fluides de petit diamètre pour des navires FPSO, posez-vous la question suivante avant votre prochain projet : “Existe-t-il des moyens de gagner en efficience ou d’améliorer l’efficacité de nos systèmes ?” Si vous pensez que la réponse est “oui,”, prenez contact avec des spécialistes locaux pour discuter des possibilités de travailler différemment en vue d’obtenir de meilleurs résultats.

EN SAVOIR PLUS SUR LA CONSTRUCTION DES SYSTÈMES FLUIDES POUR NAVIRES FPSO

OBTENIR DE L’AIDE AUPRÈS D’UN CENTRE DE VENTE ET DE SERVICES LOCAL

¹FPSO Market Size, Share, Growth & Industry Analysis,” Fortune Business Insights