CA1180199A

CA1180199A - Dispositif commandable a distance muni de bras a pince pour connecter des conduites sous-marines a des structures immergees

Info

Publication number: CA1180199A
Application number: CA365929A
Authority: CA
Inventors: Rene Szabo; Alain Bonneau; Emile Levallois
Original assignee: Coflexip SA
Current assignee: Technip France SAS
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1985-01-02
Also published as: GB2065065B; IT8026389A0; GB2065065A; FR2470699B1; IT1134565B; NL187988B; ES8200596A1; NL187988C; NL8006564A; US4579480A; NO803642L; FR2470699A1; ES497358A0

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION: Dispositif commandable à distance d'intervention sur des structures immergées notamment de raccordement de canalisations sous-marines. Ce dispositif comprend un véhi-cule locomoteur, mobile sur le fond sous-marin, relié à un support de surface et commandable à partir de celui-ci, ledit véhicule comportant un bâti sur lequel sont articulés deux montants verticaux, espacés, aux extrémités desquels sont articulés des bras manipulateurs comportant chacun une pince d'extrémité.

Description

La presente invention est relative a un dispositif commandable a distance depuis un support naval de surface pour l'in-tervention sur des s-tructures immergees et le racc~rdement de canalisations sous-marines, notamment de conduites tubulaires flexibles sur ou au voisinage du fond sous-marin.
Avec le développement récent des tetes de produc-tion d'hydrocarbures immergées, on assiste à un accroisse-ment très importan-t du nombre des connex:ions sous-marines à
réaliser et des conduites à manipuler a des pro~ondeurs de plus en plus importantes.
Les techniques actuelles utilisent très largement les plongeurs sous-marins pour réaliser les opérations d'intervention notamment de raccordement, par exemple entre les conduites tubulaires flexibles de transport d'hydrocar-bures et les têtes de puits.
Une opération de raccordement nécessite habituel-lement trois phases: tout d'abord l'approche de la conduite du point de connexion, puis le verrouillage de ses extrémités 20 dans des réceptacles prévus à cet effet sur les structures à connecter et.enfin la.connexion proprement dite, hydrauli-que ou électrique.
Pour la phase dite d'approche, il est souvent nécessaire de déplacer la conduite sur une grande longueur ce qui entralne l'emploi d'équipements lourds, tels que des traineaux d'extrémités des conduites, les manoeuvres de l'extrémité des conduites s'effectuant à partir de supports de surface lourds capables de mettre en oeuvre un train de tiges, tel que les engins de forage. La dernière phase, c'est-à-dire la phase de connexion, est effectuée soit par des plongeurs soit au moyen d'outils hydrauliques actionnés depuis la surface.
Les techniques actuelles nécessitent ainsi habi-tuellement des équipements lourds et donc onéreux et néces-,~ .
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3~9 sitent egalement la plupart du temps l'intervention deplon~eurs, ce qui outre les.risques occasionnes à ceux~ci limite les profondeurs d'intervention.
La présente invention se propose de ~ournir un dispositif permettant d'éviter les inconvénients précités.
Selon la présente invention il est prévu un dispositif commandable à distance pour raccorder des canalisations sous-marines à des st.ructures immergées, comprenant un véhicule comprenant un bâti, des moyens sur ledit véhicule pour déplacer ledit vehicule sur un fond sous-marin, des moyens pour commander ledit vehicule à
partir d'un support de surface, un premier montant articule sur le bati à l'avant du vehicule, un deuxième montant espace du premier montant et articule sur le bati à l'ar-rière du vehicule, un bras manipulateur articulé à uneextremite de chaque montant, et un mecanisme de préhension à l'extremite de chaque bras. Chaque mecanisme de prehen-sion comprend une première et une deuxième pinces. Des articulations sont prevues autour desquelles les pinces .:
pivotent l'une par rapport à l'autre d'une position d'ouver-ture à une position de fermeture. Des moyens moteurs assurent l'ouverture et la fermeture des pinces.
Le dispositif selon l'invention peut être utilise pour manoeuvrer des conduites, telles que des conduites tubulaires flexibles reposant sur le fond sous-marin, par exemple pour les deplacer, les deux bras manipulateurs permettant de saisir en deux points la conduike sur le fond, la soulever et la deplacer et ainsi la manipuler à volonte.
Cependant l'utilisation preferee du dispositif de l'invention est dans le cadre de la connexion et de la deconnexion de conduites, en particulier flexibles, qui comportent alors à cet effet au moins un connecteur auto-matique d'extrémite.
L'utilisation combinée des deux bras permet dans :.

,; : ..

18(319~

- 2a -ce cas, apres avoir souleve et eventuellement deplace la conduite, de la positionner avec précision en regard de 1~

.
~,.

structure à laquelle elle doit être connectée.
Pour assurer un tel positionnement, le bra~ le plus éloigné de l'extrémité maintien-t la conduite apres lui avoir donné une orientation déterminée, tandis que le bras le plus rapproché de l'extrémi-té permet les mouvements ~ins de modification de la position de l'extrémité de la conduite a-fin de l'amener exactement dans la position de connexion.
De tels mouvements sont permis par la str~lcture des bras manipulateurs qui comportent chacun d'une part une articulation selon un ou plusieurs, par exemple -trois deyres de liberté sur les montants solidaires du bâti, ces montants étant d'autre part reliés chacun par une articulation selon un ou plusieurs, par exemple trois degrés de liberté avec le bati du véhicule.
Dans un mode particulier de réalisation, la con-duite tubulaire est munie au voisinage de son extremite en amont du connecteur automatique ! d'un collier exterieur sur lequel peut venir s'enyager une pince d'un bras manipulateur, des moyens étant prévus sur le collier et les doigts formant la pince pour assurer, lorsque la pince est engagée et immo bilisée sur le collier, la transmission d'un fluide de com-mande entre la pince et le connecteur automatique d'extré-mité.
Ces moyens peuvent avantageusement etre constitués de soupapes disposées au voisinage de la périphérie du collier, normalement en position fermée, et dont l'ouvertu-re, provoquée par des tiges de vérins portes par les doigts de la pince et s'engageant dans des orifices externes du collier, assure une communication de fluide de commande entre la pince et le collier, et le fluide passant alors par des conduits prévus a cet effet, de celui-ci vers le connec-teur automatique.
Par ouverture de doigts de la pince et retrait des tiges de verin, les soupapes du collier reviennent en , .

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- 3c~ -position normale de fermeture dans laquelle l'alimentation en fluide de commande du connecteur est interrompue.
La deconnexion s'effectue bien entendu de la même manière après engagement de la pince correspondant sur le collier.
Le verin ccntenu dans un ou dans chacun des doiyts de la pince comprend de préférence une enceinte dans laquelle deux chambres sont délimitëes par un piston, chacune des chambres pouvant être alimentée inclépendamment en fluide de commande, le pis-ton etant traverse par une tige creuse soli-daire du piston et à l'interieur de laquelle peut circuler le fluide destine à alirnenter le connecteur automati~ue à
travers les soupapes du collier monté sur la conduite.
Le véhicule locomoteur du dispositif selon l'inven-tion comprend avantageusement, pour supporter le bâti surlequel sont montés les bras manipulateurs, quatre chenilles à articulations indépendantes, chacune des chenilles compor-tant une bande de roulement, par exemple en caoutchouc toilé
rigidifiee par des barrettes articulees. Les deux chenilles avant, de même que les deux chenilles arrière, sont cependant solidarisees entre elles de façon à rester paralleles, quelle que soit leur position au cours de l'avance du vehicule. -~ e dispositif selon l'invention est bien entendu complete par un système de navigation conventionnel, composë
de moyens de recherche, d'orientation et de visualisation .permettant de detecter l'objectif, par exemple une tête de puits et de se positionner par rapport à celui-ci en vue.de : realiser les opérations de connexion. De même l'ensemble des operations est surveille par un reseau de television contrôle par des opérateurs se trouvant sur un support naval de sur-face, ce dernier pouvant être un support leger independant d'un support lours de mise en production.
: . On remarque que le dispositif selon l'invention ne .
B~

... , . -- . .. ; . . . , ... ,. .... ., ~.. , .; ... . .
,, , . , ,. ,.... ~ .. , -, .. ,,,.. -9,~3 n~ce~ite p~ cont~air~ment au~ di~ itl~ aonnu~ la prbsellae do lignes guld~a ou d~ l:out autr~ ay~t~me de li3i~0n m~canlqua ~ondo ~ux~ac~ l n~t~ n pe~man~nc~ ~ur la ~ructur~ ~ connect~r ~, La aeule llai~n entre l~ di~po~itl~ e~t l~ ~ur~ace ~'e~ectu~ p~
S l'lnt~rm~lalre dtun o~l}lcal ~lexible d~st~n~ 3 q~hiculer 11~8 f luld~s no~ nt hydrauliqu~ d~ c~mmande ~in~l qu ' ~ trara~0t~
ormatlon~ en~ dlsposl~lf et l~ ~uppor~ do ~ ac~
D ' autr~ aYa~tages ~3~ cara¢t~r~l~es d~ 1 ' lnven~lon appar~i~on~ ~ la lecture d~ la deaariptlo~ qul sult ~'un mod~
p~rticuller d~ r~311~ation en ~e ré~rant au d~sin annex~ dans t 1~ ~lgur~ 1 e~t una vuc ~h~matl~ue en ~l~vatior lat~rzll~ du dis~itli~ ~elon 1 ' lnventlon, - 1A ~lgure 2 ~st un3 VU~2 ~n ~18v~tion ~rontal~ du m~me ~5 dl~positi~, - la ~gur~ 3 e~t url~ ~rue do de~su~ de c~ dispo~itl~
- la 1gure 4 r~pr~s~nte partlell~n~nt en bout av~c de~
~?a~tl~ arrach~ t par~lelle~nen~ ~n c~upa s~lon IV-nt d~ l~
~lgur~ 5, lo m~canl~me ~ plnces du di~po~ltif ~elon llin~en~lon, - la ~lgur~ 5 est u~e vue en coup~ ~elon V-V d~ la ~i~e 4, le~ plnc~ ayant ~t~ s po~r plus de clarl ~o Le dl~po~ltl~ iolon ~'lnventlorl co~prend un v~hicule locc~oteur 1, moblle ~ux le ~ond ~ous~ r~n sch~matis~ en 2, et comprerlant e~ 8Zlt~ elllenl: un b~i 3, mont~ ~atx~ ch~nllle~ 40

2~ Ces chorlllle~ ~ont ~ a:rticula~lon3 ~nd~penda~t~ c'e~t-~-dirs qu~ ch~ chenille peut p~:endre une poa~tlo~ r~lative que~conque par rapport aux au~re~ chen~lles ell ~onc~lon de la natux~ du terr~ln, ~tant ~t~sndu tout~3~01~ que le~ deux chen 1 lle~ avant, aln~l que LeB deux ch~nllle~ arri~re, ~ont solldarl~ de fa~on

3~ ~ re~t~r ell ~ermanenc~ parall~le~ ~n~re ~llei lors du d~pla~~men du v~hicu1~
Sur le b~tl 3 ~ont artlc~ s ~es rllontan~s 5, l'un au vo~slnag~ de l'~ctr~Sm~t~ a~an~ du Y~hlCUle, l~autre au vol~lnage d~ son ~xtr~ arriarer ~5 A l ' ex~r~mlt~ sup~r~ ~ur~ de chaoun d~ montan~ 5 e~t dl~ un bras ~anlpulateur 6, la l~ai30n entre la bra3 6 ~t 1~
montant co~respondant S ~ ctuant par une ~rtîculation ~ un ou plu3~ eUrg degr~l de libert~ 7.
I.'extr~mlt~ ant~r~eure de ~hacun de~ bra~ 6, por~e un 40 m~ ~e d~ pr~h~ sion ~ pina~3s 8~, Les montant~ S ~ont ar~icul~

. ., . ., - . ~

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9~
. -5 au b~tl 3 chacun pa~ l ' int~ dialre d ' une artlcul~tlon ~ un o~
plusleurs d~r~3 de libart~
On a sch~matl~ ausc ~lgure~ 1 ~ 3, un~ c:ondult~: ~ t~
~u'un~ conduite tubulalre ~ le lO, mainterlu~ par le8 m~ca-nl~me~ 3. p$rlc~ 8 du dlspo~l~l.
~a condulte tubulalre .elexlble lO, ~ul ~2~'c par ~x~3mple du typ~ da celle ~abri~ e~ co~ rciall~ en grande~ longueu~
par la Soci~t6 d~pc~sante, ~orta ~ ~on extr~lt~, en vu~ de connexlon, par ex~mpl~ à une t~te de pult~ (non r~px8~nt~3) u~
cons~actaur automatiqu~ ~3ch~matis~ ~3n ll .
C~n a ~qale~ent r~pr~nt~ ~ur 1~ lgure~ 3~ UnQ
llaison par cqnbillcal 12 pcrmettant d ' ach-3mln~r verls le v~h~cul~
.1 16~8 ~lulda~ de commande n~ce~alres ain~ ahemine~nent de et ver~ la ~ur~acs de~ ~nform~tlons 5UX 1Q ~nctionn~nent~
I,e Y~hicule comporte naturell~nerl~ un 8y~ de na-vlgatic;~n non repr~sent~, alnsl ~u~ de~ moyen~ d~ contr81a v13U
tell ~ue d2s ~ ras plaici$1~!8 e~ rent~ endrolts pour visua-ll~er le îonctionn~ment.
On ~e x~ro mainte~nant aux ~lgures 4 et 5 c~ul lllu~
;20 tren~ llallm~ntation cn flulde ~ partir d~ plnc~, a~t-a-dlr~
en falt ~ partir dp ~upport de sur~aGe ou d7un ~ nroir ln~e~r-m~dlair~ port~ par le ~r8hicul~3, d ' un con~ecteur aut~nat~ ~ue ach~matl~ en 1 l .
Le m~car~lsma dQ pr~h~n~lor~ ~ plna~ d~lg~8 glo~alemellt par 8, compr~na deux plnc:~ 13 mont~e~ plvo~a~ au~our d'ar-~lculation~ 14, Ie~ ma~aoauv~e~ d'ouvartur~ ~ d~ ~errnetura d-3s p~nces ~tant ~ur~a~ pax un v~rln lS, dont la tig~ 16 en po~i-tlon ~orti~ r~pr~ent~ ur la i~lgure 4, r~all~e la ~ ture d~
p~aes 13 autou:~ d'un colll~ 17 flx~ ~ la co~ult~ tubu~air~ 1 3~ ~n amont ~u connQcteur automatiq~e ll, ce de~nl~3r n'~an~: pa~
repr~3ellt~ dan~ 4 pour plu~ de clart~ .
L~ m~canisme d ' articulatl~n pennet~ant 1 ' ouverture et la ~3rmetura des plnce~ ~3t en :3oi conYentlo~IIel ~ ne ~3ra pa~
d~crlt plu~ s~n d~ta~ll icl.
~ colller 17 pr~entf3 une plur~lilt~ de ~oup~p~ u nombre de ~uatre dan~ l l exempl~3 rQpr~sant~ .
t::hacuna d~ plnca3 13 renf~r;as u~ v~rlrl l9 ~omport~n'c un pl~ton 20 ~olidaire d'u~ tl~e 21 qui, an p~ ion de i~2~1~-ture des pinCJJ~ talle~ qu2 repré~nt~e ~ la pa~tie gauch~ de la . ~ 40 ~gure 4, tr~er~e un ~rl~ce p~riph~ri~u~ clu colller ~st m2~0eu-, : . ~

~',, vre la soupape correspondan-te 18.
La tige 21 est traversée par un conduit 22, ali-menté en fluide de commande, ce dernier, dans la position d'ouverture de soupape 18 représentée à la partie de gauche de la figure 4, parvenant au collier 17 au moyen des passa-ges 30, et de là, par des conduites 31 prévues a cet effet, au connecteur automatique 11 pour les operations de conne-xion et de déconnexion.
Pour leur manoeuvre, les verins 19 comportent deux alimentations en fluide de commande 23 et 2~, débou-chant chacune dans l'une des chambres définies par le piston 20.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant:
Apres avoir saisi dans les mécanismes a pinces des bras manipulateurs une conduite à connecter, le véhicule du dispositif selon l'invention se déplace jusqu'au voisinage de la structure à laquelle doit être réalisée la connexion.
Par des deplacements relatifs des bras autour de leurs articulations, on amène le connecteur 11 exactement au niveau de l'emplacement de connexion de la structure a connecter, par exemple une tête de puits.
On fait alors fonctionner le connecteur automati-que en l'alimentant en fluide de commande a partir des pinces en amenant un fluide de commande par le conduit 2~ de chaque verin 19, ce qui déplace vers l'avant la tige 20 de vérin et actionne les soupapes correspondantes.
On alimente alors en fluide de commande le conduit 22 de la tige pour faire fonctionner le connecteur automati-que.
Une fois la connexion realisée, on alimente enfluide le conduit 23, ce qui provoque la rétraction de la tige 21 de chaque vérin 19, les soupapes 18 revenant en posi-tion fermée sous l'action de leur ressort de rappel, comme E~ -` ` '' ' ' ~ ' ' ' ' , . ' ' ' " ' ~ ~ ' , i ' ' ' : ' ; ' ' , `' ' '' ; , . ' ' ; ' ' . ; ' . . ' ' ~ ' ~ ' ' ~' ` ' par exemple représente pour la soupape du bas des iyures

4 et 5. Des orifices 32 relient l'extrémite interieure des soupapes 18 avec la pression sous-marine de façon a ce que les soupapes soient equilibrées du point de vue hydros-tati-que.
On desserre alors les pinces par actionnement du vérin lS et le dispositif peut être utilisé pour d'autres connexions ou d'autres usages de manipulatlons de conduites Pour réaliser la déconnexion, on effectue les memes opérations jusqu'à amener les pinces en prise du collier, ce qui permet d'alimenter à nouveau le connecteur automatique.
Le collier représenté compor-te quatre soupapes régulièrement reparties autour de sa periphérie, ce qui perme-t de positionner les pinces selon differentes orienta-tions autour de la conduite 10.
Bien que l'invention ait éte décrite en liaison avec un mode particulier de réalisation, il est bien Qvident qu'elle n'y est nullement limitee et qu'on peut lui apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir ni de son cadre, ni de son esprit.

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Dispositif commandable à distance pour raccorder des canalisations sous-marines à des structures immergées, comprenant:
- un véhicule comprenant un bâti, - des moyens sur ledit véhicule pour déplacer ledit véhicule sur un fond sous-marin, - des moyens pour commander ledit véhicule à
partir d'un support de surface, - un premier montant articulé sur ledit bâti à
l'avant du véhicule, - un deuxième montant espacé du premier montant et articulé sur ledit bâti à l'arrière du véhicule, - un bras manipulateur articulé à une extrémité
de chaque montant, - un mécanisme de préhension à l'extrémité de chaque bras, - chaque mécanisme de préhension comprenant une première et une deuxième pinces, - des articulations autour desquelles lesdites pinces pivotent l'une par rapport à l'autre d'une position d'ouverture à une position de fermeture, et - des moyens moteurs pour assurer l'ouverture et la fermeture desdites pinces.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites canalisations comprennent une conduite tubu-laire, cette conduite possédant une extrémité qui est munie d'un connecteur automatique, un collier extérieur étant monté sur la conduite en amont du connecteur automatique, collier sur lequel peuvent venir s'engager les pinces du bras manipulateur, des moyens sur le collier et les pinces qui coopèrent ensemble pour relier des passages d'un fluide de commande prévu sur les pinces avec des passages prévus sur le collier lorsque les pinces sont enrayées sur le collier, et des conduits pour la transmission du fluide de commande entre les pinces et le connecteur automatique d'extrémité.

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens qui coopèrent ensemble comprennent des soupapes, normalement en position fermée, disposées au voisinage de la périphérie de ce collier, et des vérins prévus sur lesdites pinces, ces vérins ayant des tiges s'en-gageant dans lesdites soupapes pour provoquer l'ouverture desdites soupapes.

4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chacun desdits vérins comprend un piston, des moyens pour alimenter en fluide de commande deux côtés dudit pis-ton, une tige creuse solidaire du piston et de l'intérieur de laquelle le fluide de commande peut être acheminé vers ledit collier et ledit connecteur automatique d'extrémité.

5. Dispositif selon la revendication 1, 3 ou 4, dans lequel le véhicule comprend quatre chenilles.

6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites canalisations comprennent une conduite tubulaire munie d'un connecteur automatique d'extrémité, caractérisé par le fait que le dispositif comprend en outre un collier extérieur monté sur ladite conduite en amont du connecteur automatique, collier sur lequel peut venir s'en-gager une pince d'un bras manipulateur, des moyens étant prévus sur le collier et des doigts formant la pince, pour assurer, lorsque la pince est engagée et immobilisée sur le collier, la transmission d'un fluide de commande entre la pince et le connecteur automatique d'extrémité.

7. Dispositif selon la revendication 6, caracté-risé par le fait que lesdits moyens prévus sur le collier et les pinces comprennent, dans ledit collier, des soupapes disposées au voisinage de sa périphérie, normalement en position fermée, et dont l'ouverture, provoquée par des tiges de vérins portés par les doigts de la pince et s'engageant dans des orifices externes du collier, assure une communication de fluide de commande entre la pince et le collier et, de celui-ci, vers le connecteur automatique.

8. Dispositif selon la revendication 7, caracté-risé par le fait que chacun des doigts de la pince renferme un vérin comportant une enceinte dans laquelle deux chambres sont délimitées par un piston, chacune des chambres pouvant être alimentée indépendamment en fluide de commande, le piston étant traverse par une tige creuse solidaire du pis-ton et à l'intérieur de laquelle peut circuler le fluide destiné à alimenter le connecteur automatique à travers les soupapes dudit collier.

9. Dispositif selon la revendication 1, 7 ou 8, ca-ractérisé par le fait que le véhicule locomoteur comprend, pour supporter le bâti, quatre chenilles à articulations indépen-dantes, les deux chenilles avant, ainsi que les deux che-nilles arrière étant solidarisées entre elles de façon à
rester parallèles, lors de l'avance du véhicule.