Retrofit Refrigeration Systems for Offshore Natural Gas Processing

Vue d'ensemble

GEA a été engagé pour étudier une solution de réfrigération pour une plate-forme de forage et de production en mer du Nord dans le cadre d’une rénovation d’installations offshore existantes. Son client avait besoin d’installer rapidement un système de réfrigération de remplacement, qui soit entraîné par un compresseur centrifuge. Le cahier des charges a mis à dure épreuve la créativité de GEA. GEA a modifié la technologie existante pour livrer une solution qui a procuré à son client des avantages conséquents sur le triple plan des performances, des économies et de la maintenance.

Le client

Exploitant des sites aux États-Unis, en Europe et en Afrique, le client concerné est un acteur majeur indépendant de l’énergie dans le monde, qui s’intéresse tout particulièrement aux ressources non conventionnelles.

Les systèmes de réfrigération : un équipement industriel clé

Les installations de traitement de gaz naturel, les raffineries, les usines pétrochimiques et les complexes chimiques intégrés s’appuient sur des systèmes de réfrigération à grande échelle pour un fonctionnement fluide et sans heurt au quotidien.

Satisfaire les nouvelles normes

La mise en place d’un nouveau cadre réglementaire toujours plus strict en Europe concernant les gaz à effet de serre fluorés (les gaz « F »),comme les hydrofluorocarbones (HFC), a amené un vaste éventail d’industriels à évaluer leurs systèmes de réfrigération existants vieillissants. Cela a été et est pour de nombreuses entreprises l’occasion de revoir et moderniser leurs technologies de réfrigération qui n’offrent plus de rendements maximum.

Choisir le bon fluide frigorigène

Ce projet a nécessité la mise en place d’un système de réfrigération basé sur l’utilisation d’un fluide frigorigène ininflammable conforme, d’un potentiel de réchauffement planétaire (PRP) inférieur à 2500. Étant donné que ce type de réfrigérant a un effet direct sur la fréquence des contrôles périodiques obligatoires, choisir le bon fluide frigorigène revêt une importance particulière pour les installations offshore, où les contraintes pesant sur les interventions de maintenance et de réparation sont bien plus importantes qu’ailleurs. Les ingénieurs de GEA ont ainsi sélectionné un fluide frigorigène pur, sans chlore, ayant un potentiel de destruction de l'ozone (PDO) nul.

Facteurs liés à l’exploitation offshore

Le fait qu’il s’agisse d’un projet offshore a obligé GEA à composer avec des contraintes d’espace car le module existant occupait un espace très limité. GEA a donc dû concevoir le sien en tenant compte de cette contrainte ainsi que de considérations de poids, afin de rendre possible les opérations de levage et d’installation. D’autres facteurs tels que ceux logistiques liés au transport, de contrôle des vibrations et environnementaux ont également été pris en compte. La conception mécanique de la solution proposée et son illustration au client ont été effectuées en utilisant un logiciel de modélisation 3D.


La conception inclut une double garniture mécanique sur le compresseur pour réduire les fuites dans l’atmosphère et des vannes d’isolement de blocage et de purge doubles sur les lignes pressurisées où une éventuelle réparation pourrait être effectuée.

Étant donné qu’une application offshore présente souvent de nombreuses difficultés liées à l'approvisionnement en pièces de rechange et composants, en particulier pendant la dure saison hivernale lorsque les hélicoptères et les navires sont mis au défi par les intempéries, l’opérateur avait demandé une étude approfondie et précise de fiabilité, maintenabilité et disponibilité (FMD) et une analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) de l’installation, qui puissent servir de base pour la sélection des pièces de rechange appropriées, pour deux ans de fonctionnement et pour les pièces de rechange essentielles. À la suite de ces études, une liste complète de pièces de rechange adaptée à l’application spécifique envisagée, ainsi que des préconisations concernant un ensemble plus vaste de pièces de rechange, ont été fournies. Les résultats de cette étude montrent que la disponibilité du système de réfrigération dépasse 99 %.

L’essai de la chaîne

Installation d’essai de la chaîne
Installation d’essai de la chaîne

À titre de contrôle final, l’opérateur a demandé un essai de toute la chaîne. Cet essai a été effectué en atelier avant l’expédition. Un essai complet a été effectué avec le compresseur, le moteur et le circuit d’huile de lubrification spécifiques du projet. L’installation a été équipée du banc d’essais requis adapté à la puissance du moteur du compresseur et pour la fourniture des utilités nécessaires pour l’essai (eau de refroidissement, électricité, azote et air).

L’essai de l’unité a consisté en quatre heures de fonctionnement continu à la vitesse nominale. Cela assure l’intégrité mécanique du fonctionnement de l’unité et du système. Les niveaux de bruit et de vibration ont été surveillés pendant l’essai.

Une solution novatrice

Compresseur à vis à injection d’huile GEA dans un système de réfrigération de plateforme offshore
Compresseur à vis à injection d’huile GEA (en blanc) dans un système de réfrigération de plateforme offshore

Un nouveau système de réfrigération a été conçu sur la base exacte du cahier des charges du client, y compris la régulation de la déshydratation et du point de rosée. GEA a remplacé la technologie existante, un compresseur centrifuge, par un compresseur à vis lubrifiée à l’huile et un évaporateur noyé GEA, ce qui correspond à une application relativement nouvelle de la technologie noyée. Par rapport à un compresseur centrifuge équivalent, le choix d’un compresseur à vis rotatif de fabrication GEA s’est traduit par des coûts d’installation inférieurs pour le client. De plus, cette solution se distingue par des dimensions physiques inférieures et une maintenance plus aisée qui résulte, entre autres, de la longévité de la garniture mécanique. La période de maintenance typique d’une vis lubrifiée à l’huile est de trois ans. Cet intervalle de maintenance obligatoire prolongé assure la haute disponibilité du système.

Modèle en 3D du groupe frigorifique GEA après la rénovation
Modèle en 3D du groupe frigorifique GEA après la rénovation

Grâce à l’équipe Systèmes de traitement avant-gardiste de GEA, qui a su étendre la gamme des possibilités techniques pour trouver une solution requérant peu de maintenance et hautement fiable pour le client, les résultats ont été excellents.

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