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Heerema Marine Contractors
Succesvolle engineering van pijpleidingen in diepzee
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Jelle Vaartjes, Control & Automation Magazine
Heerema Marine Contractors (HMC) in Leiden, een toonaangevend contractor die
olie- en gas productieplatforms op zee installeert, heeft zich de afgelopen
jaren met succes gestort op een nieuwe markt: de engineering van pijpleidingen
in de diepzee. Heerema kan in principe tot een diepte van drie kilometer
pijpleidingen aanleggen. Daartoe is het bestaande kraanschip de Balder enkele
jaren geleden omgebouwd. Kosten: 350 miljoen gulden.
HMC deed tot een aantal jaren terug nog niets wat betreft de aanleg van
pijpleidingen in de diepzee, maar heeft zich goed voorbereid om deze nieuwe
markt op te gaan. Het bedrijf was al toonaangevend voor de installatie van olie
en gasplatforms, ofwel booreilanden. Voor de inmiddels enkele honderden
platforms die HMC heeft geïnstalleerd, beschikt het bedrijf over drie van de
vier grootste kraanschepen ter wereld. Eén van die drie kraanschepen, de Balder,
heeft Heerema in het jaar 2001 verbouwd, een verbouwing die het hele jaar heeft
geduurd. Doel was om in nagenoeg ongelimiteerde waterdieptes pijpleidingsystemen
te kunnen aanleggen. Het systeem dat de Balder heeft gekregen, is overigens wel
modulair: eventueel kunnen de twee andere schepen daarvan ook gebruik maken. De
Balder weegt 75.000 ton, heeft een lengte van 154 meter en is 86 meter breed.
Aan boord kunnen 350 man werken. De Balder heeft drie nieuwigheden aan boord. Om
te beginnen is het schip voorzien van een volledig dynamisch positioneersysteem.
Groot: “In het verleden bleef het schip op positie met 12 ankers. Maar in diep
water is het gebruik van een anker niet praktisch. De ankerdraden zouden veel te
lang worden. Als je in twee kilometer waterdiepte aan het werk bent, zou je
minstens vijf, zes kilometer ankerdraad moeten hebben. Daarbij komt nog dat het
over het algemeen moeilijk is om in gebieden te ankeren waar al infrastructuur
op de zeebodem ligt. Die infrastructuur of het anker zelf zouden we kunnen
beschadigen.” Een positioneersysteem moet daarom het schip in positie houden.
Groot: “De Balder heeft zeven thrusters (schroeven) gekregen die het schip op
positie moeten brengen. Die schroeven zijn computergestuurd: een computer meet
continu waar het schip is door middel van satelliet of andere
referentiesystemen. Zo wordt het schip binnen een cirkel van een paar meter
gehouden.”
Fabriek
Naast de installatie van een dynamisch positioneersysteem, is er op het dek
van De Balder een fabriek gerealiseerd. Deze fabriek last aangeleverde buizen
van 24 meter aan elkaar tot een lengte van 72 meter (hexjoints). De stukken van
72 meter worden uiteindelijk aan elkaar gelast op de zeebodem. Het aan elkaar
lassen moet zo snel mogelijk gebeuren. Afhankelijk van de diameter is dit tussen
een kwartier en een uur per las. “Daartoe heb je een behoorlijke fabriek nodig”,
zegt Groot. Hij wijst ook op de speciale buizen die nodig zijn in de diepzee:
buizen van vijftien tot tachtig centimeter diameter. De vraag is waarom die
stukken pijp niet op land aan elkaar gelast kunnen worden? “Dat zou kunnen”,
zegt Groot. “Maar in een aantal gebieden gaat dat minder makkelijk, bijvoorbeeld
in West-Afrika. Het heeft voordelen om zoveel mogelijk dingen zelf te doen,
zonder afhankelijk te zijn van onderaannemers op het land.” Ten slotte is er een
pijplegsysteem gekomen. Groot legt uit wat dit inhoudt. “De pijpen worden
geïnstalleerd door middel van de zogenoemde J-lay techniek, waarbij de ‘J’ de
vorm aangeeft van de pijp die van het schip naar de zeebodem loopt. De pijpen
worden nagenoeg verticaal op elkaar gelast in de zogenoemde J-laytoren.
Vervolgens worden de pijpen van een horizontale in een verticale positie
gebracht en in de toren gevoerd. In die toren worden ze vast gelast aan de vorig
sectie van 72 meter pijpleiding. Technici lassen de onderkant van het nieuwe
stuk vast aan het stuk dat al in de J-lay toren hangt. Op het moment dat dit
werk klaar is, tilt een kraan de hele pijpleiding bovenaan op en laat deze 72
meter in zee zakken. Tegelijkertijd vaart het schip 72 meter naar voren. Zo is
72 meter pijpleiding op de zeebodem gelegd.” In principe gebeurt er op de
zeebodem zelf niet veel. “De aanleg zelf gebeurt op het schip. Zo af en toe moet
je wel wat doen in zee, bijvoorbeeld een staalkabel bevestigen. Het begin moet
je koppelen aan een olieput via een zogenaamde PLET (Pipe Line End Termination)
en een jumper. Daar zijn technieken voor die met behulp van robots worden
uitgevoerd. Duikers worden overigens niet meer gebruikt, dat zou ook niet kunnen
op die diepte.”
Opdrachten
In de afgelopen vijf jaar zijn reeds een aantal projecten opgeleverd. Groot:
“Met behulp van de Balder hebben we de hele infrastructuur gebouwd van platforms
voor maatschappijen die in diep water olie of gas hebben gevonden. Die
infrastructuur bestaat uit een aantal zaken: in eerste instantie drijvende
platforms, met daaraan vast een hoeveelheid olie- en gasleidingen. In de flow
line (een pijpleiding) zitten tevens structuren om verschillende olieleidingen
aan elkaar te verbinden.” Zo heeft HMC inmiddels zeven drijvende platforms
geïnstalleerd in waterdieptes van 1300 tot 2100 meter waterdiepte. Verder is
meer dan 200 kilometer pijpleiding geïnstalleerd. “We hebben ongeveer 25
verbindingsstukken aangebracht en afmeersystemen geïnstalleerd: een
funderingspaal met een combinatie van kettingen en staal- of kunststofdraden.”
Belangrijkste is het Mardi Gras-project voor BP. Het betreft vier platforms in
de Golf van Mexico: de Holstein, Mad Dog en Thunderhorse. Over een paar maanden
wordt Atlantis geïnstalleerd. Het eerder genoemde Thunder Horse platform is het
grootste drijvende platform ter wereld en produceert olie op 1850 m diepte.
Daarom heeft dit platform een buitengewoon zwaar afmeersysteem nodig. Het
gewicht van het totale platform is 130.000 ton. Het is gebouwd in Korea en
vervoerd door Dockwise (een zusterbedrijf van HMC). Voor het transport vanuit
Korea naar de Golf van Mexico is het transportschip Blue Marlin verbouwd tot 63
meter in de breedte. De uiteindelijke installatie van het platform vond in mei
2005 plaats. Vraag is wat de Balder de komende jaren gaat doen. “Er is veel
werk”, zegt Groot. “Eerst gaan we de SPAR Constitution installeren, gevolgd door
de installatie van het Atlantis platform en de installatie van de pijpleidingen.
Daarna staat het Independance Hub project op het programma, in een waterdiepte
van 2600 meter.” Op de vraag of hiermee het diepste water is bereikt, antwoordt
Groot; “Nee, we zijn met een platform bezig in nog dieper water, 2900 meter.”
Aandachtsgebieden
Een belangrijk aandachtspunt bij het werken in de Golf van Mexico zijn de
‘Eddy currents’ die grote vertragingen kunnen veroorzaken. Deze currents zijn
afsplitsingen van stromingen langs de Noord-Amerikaanse oostkust en veroorzaken
een ronddraaiende stroming in de Golf van Mexico. Dit kan oplopen tot een
diameter van ongeveer 200 kilometer. “Als de snelheid hoger is dan twee knopen,
kan er niet worden gewerkt. Er moet dan worden gewacht tot de stroming ophoudt.”
Een ander aandachtsgebied is de noodzaak om veilig en efficiënt te werken. Er is
bij HMC sprake van een veiligheidscultuur die merkbaar is binnen alle gelederen
van het bedrijf: van hoog tot laag, on- en offshore. Groot: “Hoe doe je dat? Het
heeft met mensen en procedures te maken en een goede communicatie. Belangrijk is
een nauwe betrokkenheid tussen het kantoor en het uitvoerende team op zee. Groot
vertelt hoe dat vorm krijgt. “Er is een uitgebreid veiligheidssysteem en er zijn
regelmatig evaluaties met mensen van schepen en mensen op kantoor. Daarnaast
zijn er veel procedures. Iedere dag vindt er aan boord van een schip een
zogenoemd ‘toolboxtalk’ plaats: wat gaan we vandaag doen en wat zijn de
gevaarlijkste punten. Het geheel is heel praktisch gehouden: theoretische
veiligheidsvoorschriften en praktische veiligheidsvoorschriften voor de
bemanning.” Met het ontwerp en de ombouw van de Balder werd tevens een nieuw
veiligheidssysteem ontwikkeld . “Het functioneert bijzonder goed, zo blijkt uit
de statistieken. Het was moeilijk om een plan te bedenken vanwege de
complexiteit van de pijpleginstallatie, maar het wordt uitgevoerd en werkt
optimaal.” <<
Heerema Marine Contractors
Succès de l’ingénierie de pipelines en mer profonde
Jelle Vaartjes, Control & Automation Magazine
Heerema Marine Contractors (HMC) à Leiden, un entrepreneur de renom installant
des plates-formes de production pétrolière et gazière en mer, s’est lancé avec
succès ces dernières années sur un nouveau marché: l’ingénierie de pipelines en
mer profonde. Heerema peut en principe placer des pipelines jusqu’à une
profondeur de trois kilomètres. Pour ce faire, la société a transformé il y a
quelques années le bateau à grue ‘de Balder’. Coût de l’opération: 350 millions
de florins.
Il y a quelques années, HMC était totalement inactive dans le placement de
pipelines en mer profonde. Cependant, la société s’est bien préparée avant de se
lancer sur ce nouveau marché. La société était déjà réputée pour l’installation
de plates-formes pétrolières et gazières ou d’îlots de forage. Aujourd’hui, HMC
dispose de trois des quatre plus grands bateaux à grue au monde pour assurer
l’installation des quelques centaines de plates-formes qu’elle a réalisées
depuis. En 2001, Heerema a transformé le ‘De Balder’, un de ces trois bateaux à
grue. La transformation a duré une année complète. L’objectif était de pouvoir
placer des pipelines sur des fonds dont la profondeur est quasi illimitée. Le
système dont a été doté le bateau ‘De Balder’ est d’ailleurs modulaire : les
deux autres bateaux peuvent éventuellement en profiter. Le ‘De Balder’ pèse
75.000 tonnes, il affiche une longueur de 154 mètres et une largeur de 86
mètres. 350 hommes peuvent travailler à bord. Pour commencer, le bateau est
équipé d’un système de positionnement entièrement dynamique. “Autrefois, 12
ancres maintenaient le bateau en position. Cependant, en mer profonde,
l’utilisation d’une ancre n’est pas pratique. Les chaînes d’ancre seraient
beaucoup trop longues. Si vous travaillez sur un fond situé à une profondeur de
deux kilomètres, il vous faudrait une chaîne d’ancre d’au moins cinq à six
kilomètres. En plus, il est généralement difficile de s’ancrer dans des zones où
il y a déjà une infrastructure au fond de la mer. Nous risquerions d’endommager
l’infrastructure ou l’ancre” remarque Monsieur Groot. Un système de
positionnement doit donc maintenir le bateau en position. Et d’ajouter “Le ‘De
Balder’ a été doté de sept propulseurs (à hélice) qui ont pour mission de
maintenir le bateau en position. Ces hélices sont pilotées par ordinateur: un
ordinateur mesure continuellement l’emplacement du bateau par satellite ou via
d’autres systèmes de référence. Le bateau est ainsi maintenu dans un cercle de
quelques mètres.”
Usine
Outre l’installation d’un système de positionnement dynamique, une usine a
été installée sur le pont du bateau ‘De Balder’. Cette usine soude des tubes de
24 mètres les uns aux autres pour atteindre une longueur de 72 mètres
(hexjoints). Les morceaux de 72 mètres sont ensuite soudés ensemble et déposés
sur le fond de la mer. Le soudage doit être le plus rapide possible. En fonction
du diamètre, il requiert d’un quart d’heure à une heure par soudure. “Pour cela,
il faut une usine conséquente” remarque Monsieur Groot. Il attire également
l’attention sur la spécificité des tubes nécessaire en mer profonde: des tubes
d’un diamètre de quinze à quatre-vingts centimètres. Nous nous demandons
évidemment pourquoi ces morceaux de tubes ne peuvent être soudés ensemble sur
terre? “Ce serait possible” répond-il. “Cependant, la tâche est moins aisée dans
certaines régions, par exemple en Afrique occidentale. Le fait de pouvoir
réaliser un maximum de choses soi-même, sans dépendre de sous-traitants,
présente de gros avantages.” Enfin, le bateau est doté d’un système de pose des
tubes. Monsieur Groot explique en quoi cela consiste. “Les tubes sont installés
au moyen de la technique J-lay. Le J indique la forme du tube qui court du
bateau vers le fond de la mer. Les ensembles de tubes sont quasi soudés
verticalement les uns aux autres dans la fameuse tour J-lay. En effet, les tubes
passent de la position horizontale en position verticale et sont amenés dans la
tour. Dans cette tour, ils sont soudés à la section de tubes précédente de 72
mètres. Les techniciens soudent le bas de la nouvelle pièce au morceau qui pend
déjà dans la tour J-lay. Lorsque le travail est prêt, une grue soulève tout le
pipeline et fait descendre ces 72 mètres dans la mer. Le bateau avance
simultanément de 72 mètres. Le pipeline de 72 mètres est posé de la sorte sur le
fond de la mer.” En principe, il n’y a pas grand-chose qui se passe sur le fond
de la mer. “La pose se fait sur le bateau. De temps en temps, il faut intervenir
dans l’eau, par exemple pour fixer un câble d’acier. Il faut raccorder le début
à un puits de pétrole via un PLET (Pipe Line End Termination) et un
porte-clapet. Il existe des techniques permettant de réaliser ce travail à
l’aide de robots. On ne fait plus appel à des plongeurs ; ce serait d’ailleurs
impossible à ces profondeurs.”
Missions
Durant les cinq dernières années, plusieurs projets ont été menés à bonne
fin. “Nous avons construit à l’aide du ‘De Balder’ toute l’infrastructure des
plates-formes de sociétés ayant trouvé du pétrole ou du gaz en eau profonde. Ces
infrastructures comprennent plusieurs choses: tout d’abord des plates-formes
flottantes, disposant d’une quantité de conduites de pétrole et de gaz fixes. La
conduite de collecte (un pipeline) présente par ailleurs des structures pour
assembler différentes conduites de pétrole.” HMC a déjà installé de la sorte
sept plates-formes flottantes sur des fonds situés à des profondeurs allant de
1300 à 2100 mètres. Plus de 200 kilomètres de pipeline ont ainsi été installés.
“Nous avons placé environ 25 pièces de raccord et installé des systèmes
d’amarrage: un poteau de fondation avec une combinaison de chaînes et de câbles
d’acier ou de câbles synthétiques.” Le principal projet est ‘Mardi Gras’ pour
BP. Il s’agit de quatre plates-formes installées dans le Golfe du Mexique:
Holstein, Mad Dog et Thunder Horse. Dans quelques mois, Atlantis sera terminée.
La plate-forme Thunder Horse est la plus grande plate-forme flottante au monde.
Elle extrait du pétrole à une profondeur de 1850 m. Voilà pourquoi cette
plate-forme nécessite un système d’amarrage particulièrement lourd. Le poids
total de la plate-forme est de 130.000 tonnes. Elle a été construite en Corée et
transportée par Dockwise (une société sœur de HMC). Pour assurer le transport de
la Corée vers le Golfe du Mexique, la largeur du bateau de transport Blue Marlin
a été portée à 63 mètres. L’installation finale de la plate-forme a eu lieu en
mai 2005. Reste à savoir ce que fera le ‘De Balder’ dans les années à venir. “Il
reste beaucoup de travail” déclare Monsieur Groot. “Nous allons d’abord
installer la SPAR Constitution, puis la plate-forme Atlantis et ensuite les
pipelines. Par la suite, nous avons le projet Independance Hub au programme, à
installer sur un fond situé à une profondeur de 2600 mètres.” Lorsqu’on lui
demande si la profondeur maximale est ainsi atteinte, il répond: “Non, nous nous
penchons sur une plate-forme flottant sur des fonds encore plus profonds, à
savoir 2900 mètres.”
Points d’attention
Lorsque l’on travaille dans le Golfe du Mexique, il est essentiel de prêter
attention aux ‘Eddy currents’. Ces courants peuvent occasionner de grands
retards. Ils sont causés par la scission de courants le long de la côté Est de
l’Amérique du Nord, qui provoquent un courant tourbillonnant dans le Golfe du
Mexique. Leur diamètre peut atteindre environ 200 kilomètres. “Si leur vitesse
est supérieure à deux nœuds, il n’est plus possible de travailler. Il faut alors
attendre que le courant s’arrête.” La nécessité de travailler efficacement et en
tout sécurité est un autre point d’attention. HMC a une culture de la sécurité
qui se note dans tous les rouages de l’entreprise: d’en haut jusqu’en bas,
on-shore et off-shore. “Comment faisons-nous? Tout repose sur les gens, sur les
procédures et sur une bonne communication. L’étroite implication entre le bureau
et l’équipe d’exécution en mer est primordiale. Monsieur Groot explique comment
celle-ci prend forme. “Nous avons un système de sécurité très vaste et nous
effectuons régulièrement des évaluations du personnel sur les bateaux et au
bureau. En outre, les procédures sont nombreuses. Chaque jour, il y a un
‘toolboxtalk’ à bord du bateau: qu’allons-nous faire aujourd’hui, quels sont les
points dangereux. L’ensemble garde un aspect très pratique: des prescriptions de
sécurité théoriques et des prescriptions de sécurité pratiques pour l’équipage.”
Un nouveau système de sécurité a été mis au point en parallèle à la conception
et la transformation du ‘De Balder’. “ D’après les statistiques, nous pouvons
dire qu’il fonctionne particulièrement bien. La conception du plan s’est révélée
difficile en raison de la complexité de l’installation de pose des pipelines
mais il est exécuté et fonctionne parfaitement.” <<
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