La vanne à guillotine expansible réduit considérablement le risque de défaillance due au gel et à la vapeur
Il s’agissait d’un problème à l’échelle de l’industrie qui avait causé de graves difficultés au fil des ans : du fluide restait piégé dans l’ d’une vanne, puis gelait et se dilatait lorsque les températures dans les régions froides — comme les sables bitumineux du Canada — chutaient bien en dessous de 0 °C. Les conséquences qui en découlaient, parfois dues à une augmentation de la pression à l’intérieur de la vanne au-delà des limites nominales au niveau de la jonction entre le chapeau et le corps, ne pouvaient être qualifiées que d’une seule chose : une défaillance catastrophique.
« Il n'existe rien sur Terre capable de contenir de la glace », a récemment déclaré Keith Farquharson, vice-président chargé de la technologie chez Stream-Flo, à qui a été confiée la supervision du projet censé aboutir à une solution à ce problème.
« Nous avons effectué toute une série de tests », explique-t-il. « On commence tout de suite par faire des essais en laboratoire pour reproduire cette défaillance. »
La défaillance évoquée par Farquharson a donné lieu à la diffusion d'une alerte Enform. Il s'agissait d'une alerte spécifique aux applications SAGD (drainage par gravité assisté par vapeur). Ces applications sont très courantes dans les zones où l'on trouve du pétrole lourd et du bitume, comme à Fort McMurray.
« La plupart de nos équipements à Fort McMurray sont conçus pour une pression nominale de 2 000 psi », a déclaré M. Farquharson. « Si vous prenez une vanne remplie d’eau ou de graisse et que vous commencez à la chauffer, dès que la température atteint environ 400 à 500 °F, la pression dépasse largement les 10 000 psi. »
« Si vous le remplissez d'eau et que vous le congelez, vous pouvez atteindre bien plus de 30 000 psi, à condition de pouvoir le contenir. »
Farquharson et le reste de l'équipe Stream-Flo ont donc trouvé un moyen de permettre à la glace et à la vapeur de se libérer à l'intérieur de la conduite plutôt que dans le corps de la machine. En substance, ils ont redirigé la force générée par l'une ou l'autre de ces températures extrêmes afin qu'elle puisse s'échapper. Ce qui n'était pas aussi simple qu'il n'y paraît.
La solution à un problème récurrent dans le secteur. La vanne à guillotine modèle AV de Crown utilise un obturateur ventilé à expansion pour assurer une étanchéité mécanique parfaite, qui ne subit aucune altération due à la chaleur, aux variations de pression ou aux vibrations.
« Il nous a fallu plusieurs années pour comprendre exactement comment y parvenir », a déclaré M. Farquharson. « Nous avons notamment pris en compte les commentaires des clients, de notre équipe de réparation des vannes, de nos techniciens de terrain, de notre équipe de R&D et de notre service d'ingénierie. C'était l'exemple même d'un véritable travail d'équipe. »
L'une des raisons pour lesquelles le projet a pris autant de temps est qu'il n'existait pas d'option « Partir de zéro », en raison du nombre important de ces vannes déjà installées sur le terrain, explique M. Farquharson.
Cela signifiait qu'ils devaient trouver un moyen d'utiliser les vannes, les corps de vanne et les pièces qui existaient déjà.
« Si un client dispose de milliers de ces vannes concernées sur le terrain, nous ne pouvons pas lui dire qu’il doit en acheter une nouvelle », a expliqué M. Farquharson. « Nous devons être en mesure de les réparer et de les mettre en conformité avec les normes actuelles. »
L’un des principaux services sollicités dès le début pour contribuer au projet a été l’unité chargée de la gestion et de la remise à neuf des équipements des clients de Stream-Flo, sous la houlette de son coordinateur, Dean Ternovoy. S’appuyant sur les connaissances approfondies de M. Ternovoy en matière de remise à neuf des vannes, Farquharson et son équipe lui soumettaient les solutions envisagées afin de vérifier leur faisabilité d’un point de vue technique.
Selon M. Farquharson, dès qu'une solution était jugée réalisable, il fallait faire intervenir les services de production afin d'en garantir la viabilité économique. Tout cela en restant à l'écoute des clients pour s'assurer qu'ils adhéraient bien au projet proposé.
« Notre objectif était d'offrir à nos clients la possibilité de récupérer le corps et la plupart des composants internes, et de leur proposer une solution de réparation permettant de passer à la nouvelle version de la vanne. »
C'est exactement ce qu'ont fait Farquharson et le reste de l'équipe affectée au projet d'extension des vannes à guillotine lors du développement du modèle AV. Avec d'excellents résultats, comme l'explique Geoff Gibson, responsable des opérations de pétrole lourd chez Stream-Flo — celui qui est chargé d'assurer la liaison sur le terrain avec les clients depuis le lancement du projet.
« À ce jour, nous n’avons reçu aucun retour de vanne AV pour cause de dysfonctionnement », précise-t-il. « C’est évidemment un grand soulagement. Le fonctionnement de la garniture de tige de ces vannes facilite également grandement leur manipulation. C’est un atout considérable sur le terrain : les techniciens chargés d’actionner les poignées des vannes ont d’ailleurs été ravis de constater cela. »
Après l'annonce de cette mise à jour AV, Gibson a déclaré qu'il s'employait à informer les clients et les opérateurs de cette nouveauté et de sa capacité à résoudre le problème de longue date auquel étaient confrontés les utilisateurs finaux des sables bitumineux canadiens.
Il en allait de même pour Joel Colucci, représentant commercial technique chez Stream-Flo, qui a présenté ce nouveau modèle en 2019 lors du symposium sur l'intégrité et la production des puits thermiques organisé par la Society of Petroleum Engineers à Banff, après que la vanne eut passé avec succès une année d'essais.
« Je me souviens d’être monté sur scène et d’avoir été submergé par un déluge de questions », se souvient Colucci. « Tout le monde s’intéressait de très près à ce sujet, car tous les clients présents rencontraient les mêmes problèmes. Tout le monde était très intrigué par les résultats et très intéressé par les produits que nous proposons. »
Ces produits, comme la vanne à guillotine AV, ne peuvent voir le jour que grâce au savoir-faire dont dispose Stream-Flo, ajoute M. Colucci.
« C’est ce qui nous distingue de nos concurrents », explique-t-il. « Nous disposons des compétences techniques et des installations nécessaires pour mener à bien l’ensemble des travaux de R&D et des essais requis. Nous employons des ingénieurs spécialisés dans les vannes, dont la seule mission est de s’occuper des vannes : nous fabriquons nos propres vannes à guillotine Crown, alors que la plupart de nos concurrents se contentent de les sous-traiter. Les clients sont confrontés à ces problèmes et nous avons les ressources nécessaires pour les aider. »
Tom Gust, responsable technique chez Stream-Flo Gate Valve, est l'une de ces personnes. Acteur incontournable du projet AV, il fait preuve de modestie en affirmant qu'il ne faisait que « son travail » lorsqu'on lui demande quel rôle il a joué dans la mise en place de cette solution.
« C'était vraiment un effort collectif entre le service après-vente, la production, le client et nous (l'ingénierie) », a déclaré Gust. « On cherche toujours à s'améliorer. Il n'existe aucune conception ni aucun produit qui ne puisse être amélioré. C'est tout simplement un processus continu. »
« À chaque évolution d’un modèle, il faut préserver autant que possible la rétrocompatibilité afin de ne pas laisser de composants à l’abandon au fur et à mesure que l’on avance. On ne cherche pas tant à révolutionner le monde qu’à le faire évoluer, afin de franchir une nouvelle étape qui profite à tout le monde, y compris en matière de réparations sur le terrain : ainsi, si quelqu’un possède un ancien modèle, il peut le remettre à niveau et continuer à l’utiliser. »
Comme de nombreux producteurs utilisant la technologie SAGD considéraient ce problème de longue date comme un risque suffisamment important pour justifier le remplacement ou la réparation de toutes leurs vannes actuellement en service, la solution de réparation économique mise au point par Stream-Flo a suscité de nombreux éloges et un vif intérêt. À tel point que le nouveau défi auquel Stream-Flo est désormais confronté consiste à répondre à la demande croissante de modernisation émanant de ses clients du secteur thermique.
« Nous n’en sommes qu’aux prémices ; il existe des décennies de modèles de vannes antérieurs », explique Gibson. « Stream-Flo n’a pas inventé la vanne de type A. Cela faisait longtemps qu’aucune amélioration majeure n’avait été apportée à sa conception, et je pense que celle-ci est importante. C’est un grand pas dans la bonne direction, une première dans le secteur, qui deviendra la norme. »
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