CA1237981A - Bouclier de protection de tete de puits et de modules fonctionnels d'une station sous-marine - Google Patents

Bouclier de protection de tete de puits et de modules fonctionnels d'une station sous-marine

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CA1237981A
CA1237981A CA000457623A CA457623A CA1237981A CA 1237981 A CA1237981 A CA 1237981A CA 000457623 A CA000457623 A CA 000457623A CA 457623 A CA457623 A CA 457623A CA 1237981 A CA1237981 A CA 1237981A
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

Bouclier de protection de tête de puits et de modules fonctionnels d'une station sous-marine. Le bouclier comprend un matelas composite formé d'un plancher en un matériau moins dense que l'eau, tel qu'une matière plastique ou le bois traité, et reposant sur une tôle perforée ou grille, fixé de façon amovible au moyen de pieds déformables sur une plaque horizontale montée au sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du passage de la colonneguide une ouverture, dans laquelle est fixé par soudure un fourreau susceptible de coulisser le long desdites colonnesguides. Dans un bouclier destiné à protéger un module muni de connecteur central, la plaque présente une cage centrale à paroi latérale verticale servant au logement du connecteur, des bras radiaux étant fixés au corps de plusieurs amortisseurs répartis sur la plaque et à ladite paroi de la cage pour la transmission des effets d'amortissement de choc. Un tel bouclier assure une protection contre la chute d'objets, tels qu'une masse-tige, en provenance de la surface ou au cours de manoeuvre mettant en jeu un freinage hydrodynamique.

Description

~'7~
- l -La présente invention se rapporte a un bouclier de protection de tête de puits et de modules fonctionnels d'une station sous-marine contre la chute d'objets en provenance de la surface ou en cours de manoeuvre depuis le fond ou depuis la surface.
Une station sous-marine d'exploitation pétrolière est constituée habituellement par un ensemble comprenant des têtes de puits et des modules, tels que le module de connexion (PJU) assurant chacun la liaison de circuits pétroliers entre une tête de puits et un mandrin de collecte, les modules périphériques de contrôle et de commande (CJU) et, éventuellement, le module principal de controle (CSC).
Une tête de puits est toujours munie d'un axe porteur, tandis que les modules peuvent porter, en plus de l'axe central nécessaire à leur manutention, deux colonnes-guides qui servent au préguidage soit du module nécessaire à
leur immersion ou à leur relevage au moyen d'un train de tiges, soit du module supérieur, quand deux modules s'empilent l'un sur l'autre.
On sait par ailleurs, que les dispositifs connus de protection de l'ensemble de l'installation sous-marine manquent de souplesse et ne sont pas satisfaisants, notamment en raison du fait qu'ils sont solidaires de l'installation à protéger.
Tout objet en chute vers le bouclier possède une enargie cinetique E = 1 mv2 m etant sa masse et v sa vitesse.
Au moment du choc, cette énergie doit être absorbée par le bouclier, sans que des efforts F

~!

~3'~
.
- 2 -inconsidérés soient induits dans la structure à protéger.
L'énergie à absorber peut être considerée comme le produit d'une force (inférieure à F) par un déplacement. Tout déplacement rapide dans l'eau est gêné par les forces hydrodynamiques qui croissent comme le carré de la vitesse.
Il est donc difficile, sinon impossible, de limiter les efforts dans la structure à protéger au moyen d'un bouclier constitué d'une plaque pleine. L'idée qui est à la base de l'invention consiste à permettre le déplacement, sans que des forces hydrodynamiques réactives importantes prennent naissance.
Selon la présente invention, il est donc prévu un bouclier de protection de la tête de puits et des modules fonctionnels d'une station sous-marine munis de colonnes-guides, comprenant:.
- un matelas composite formé d'un plancher en un matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tole perforée ou grille, fixée de façon amovible au moyen de pieds déformables sur une plaque horizontale montée au sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du passage de chaque colonne-guide une ouverture dans laquelle est fixé un fourreau susceptible de coulisser le long de ladite colonne-guide.
Selon la présente invention, il est également prévu un bouclier de protection de la tete de puits et des modules fonctionnels, tels qu0 module de connexion, module périphérique de con.trôle et de commande et module principal de~contrôle, munis d'au moins un axe central porteur ou de colonnes-guides, caractérisé en ce qu'il comprend un matelas composite formé d'un plancher en un matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tôle perforée ou grille, fixée de façon amovible au moyen de pieds déformables sur une plague horizontale montée au sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du f B

~, .

~3~
- 2a passage de l'axe ou de colonne-guide une ouverture dans laquelle es-t fixé par soudure un fourreau susceptible de coulisser le long desdits axes ou desdites colonnes-guides.
L'énergie est d'abord absorbée par la déformation de la partie supérieure du matelas, par exemple en matière plastique, telle que le polypropylene, ou en bois, par exemple constitué par des madriers ou plancher à claire-voie, ensuite par la déformation locale de la plaque perforée de choc, puis par le déplacement de la plaque perforée s'appuyant sur la force réactive des amortisseurs et sur des forces hydrodynamiques réduites. Ces dernières peuvent être négligeable, par exemple inférieures à 10~ de l'effort maximal admissible.
Ainsi, la protection est assurée par l'absortion dynamique du choc au moyen du matelas qui encaisse le choc et assure un freinage controlé, le guidage du matelas sous l'effet de l'impact étant assuré par les axes de glissement que constituent lesdits axes centraux et lesdites colonnes-guides.
Le pied déformable est de préférence plié pour presenter une concavité tournée vers le centre du module et le bras de l'angle reposant sur le module est muni d'un bras raidisseur non solidaire servant d'appui.
Selon une forme avantageuse, le fourreau présente ~5 à ses deux extrémités des patins de coulissement.
Le sommet de l'axe central ou de colonne-guide peut porter un chapeau conique servant de déflecteur.
Des amortisseurs de choc, de préférence hydrauliques, peuvent être placés en outre sur la plaque horizontale pour participer au résultat final.
Lorsqu'il s'agit d'un module tel que module de connexion, la plaque du sommet du module peut présenter une cage centrale à paroi latérale verticale solidaire de ladite plaque, servant de logement à un connecteur et des bras - 2b -radiaux fixes d'une part au corps de chaque amortisseur et d'autre part à ladite paroi de la cage servent à la transmission des effets d'amortissement de choc.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la descr.iption d'un exemple de réalisation préférentiel non limitatif d'un bouclier de protection pour un module de connexion illustré à l'aide de dessins, dont:
- la figure 1 représente une vue en coupe verticale selon A-A de la figure 2, et - la figure 2 représente dans sa moitié supérieure une vue de dessus et dans sa moitié inférieure une vue de dessus en coupe selon B-B de la figure 1.

/

4~

.

~ 3~ L

Une plaque horizontale l de forme sensiblement rectangulaire couvrant toute la surface du module est fixée au sommet du module de connexion non repré-senté qui porte deux colonnes-guides coiffées de chapeaux coniques 3 ser-vant de déflecteurs. Sur la périph~rie de la plaque l sont fixés au moyen de boulons huit pieds déformables 4, pliés et présentant une concavit~ tour-née vers l'intérieur du module, les bras de l'angle reposant sur la plaque étant munis d'un élément raidisseur 5 non solidaire du pied auquel il prete l'appui.
Les bras 4 portent un matelas composite formé d'un plancher en polypropy-lène 6 reposant sur une tole perforée ou grille en acier 7, un rebord 8assurant le positionnement du plancher 6 sur la tole 7.
La plaque 1 présente une cage centrale 9 à paroi latérale verticale lO
servant de logement à un connecteur verrouillé sur un mandrin de collecte ou de manutention. Le matelas présente également une ouverture 11 correspon-dante pour le passage du mandrin de manutention axial 12 solidaire du conne-cteur. Le mandrin qui permet le passage des conduits hydrauliques nécessai-res au verrouillage et déverrouillage du connecteur est lui-meme protégé
par un chapeau déflecteur déformable 13.
A l'endroit du passage des deux colonnes-guides 2, le matelas présente deux ouvertures dans lesquelles sont fixés par soudure des fourreaux 14 soli-daires de la tole 7 et portant à leurs extrémit~s des patins de glissement 15.
Répartis aux coins du bouclier, sont placés quatre amortisseurs de choc 16 du type hydraulique dont les corps de vérin sont fixés à la plaque l et dont les extrémités supérieures s'étendent à proximité de la tole 7. Quatre bras radiaux raidisseurs 17 relient les corps des amortisseurs 16 à la paroi 10 de la cage 9.
Deux amortisseurs de pose l9 alimentés en fluide comprimé à partir d'une bouteille 20 sont fixés sur la plaque l et ont pour fonction d'amortir les chocs éventuels au moment de la pose du mandrin de manutention 12.
La plaque l est munie à sa partie inférieure d'une jupe 18 qui réalise un volume ~tanche servant de piège à gaz, qui, en cas de fuite, permet de la signaler au moyen d'appareils de détection adéquats. La purge initiale de l'air piégé est opérée à partir du mandrin de manutention 12.
Lorsqu'une chute d'objet pesant, tel que par exemple une masse-tige d'une tonne, se produit, le déflecteur 3 orienteéventuellement la trajectoire de l'objet vers le matelas, qui sous l'effet du choc s'enfonce malgré le frei-nage dû à l'action des amortisseurs 16 en provoquant le pliage des pieds ~.
Le matelas est guidé dans sa course par les colonnes-guides 2~ les fourreaux ~L~3'~3~L

14 glissant le long d'eux et maintenant un certain parallélisme dans le po-sitionnement du matelas par rapport à la plaque 1, de façon à ce que la charge soit repartie convenablement. Il se produit un freinage hydrodyna-mique du fait de la pression d'eau qui s'exerce à travers les perforations de la tôle perforée 7 et provoque l'éjection du plancher 8 en matériau moins dense que l'eau.
Les boucliers de protection de modules de connexion (PJU), de modules péri-phériques de contrôle et de commande (CJU) et de modules principaux de contrôle (CSC) sont interchangeables entre eux, car il6 portent tous deux colonnes-guides semblables.
Pour ce qui est du bouclier de protection de la tête de puits, il ne pré-sente qu'une ouverture centrale servant au passage d'un axe central por-teur, au moyen duquel l'équipement de la tête de puits est immergé à l'aide du train de tiges. Sa structure est par ailleurs analogue à celle du bouclier décrit s'appliquant aux modules fonctionnels.

Claims (10)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Bouclier de protection de la tête de puits et des modules fonctionnels d'une station sous-marine, munis de colonnes-guides comprenant:
- un matelas composite formé d'un plancher en un matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tôle perforée ou grille, fixée de façon amovible au moyen de pieds déformables sur une plaque horizontale montée au sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du passage de chaque colonne-guide une ouverture dans laquelle est fixé un fourreau susceptible de coulisser le long de ladite colonne-guide.
2. Bouclier de protection de la tête de puits et des modules fonctionnels, tels que module de connexion, module périphérique de contrôle et de commande et module principal de contrôle, munis d'au moins un axe central porteur ou de colonnes-guides, comprenant:
- un matelas composite formé d'un plancher en un matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tôle perforée ou grille fixée de façon amovible au moyen de pieds déformables sur une plaque horizontale montée au sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du passage de l'axe ou de colonne-guide une ouverture dans laquelle est fixé par soudure un fourreau susceptible de coulisser le long desdits axes ou desdites colonnes-guides.
3. Bouclier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le plancher est en matière plastique ou en bois traité.
4. Bouclier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le pied déformable est un pied plié présentant une concavité tournée vers le centre, le bras de l'angle reposant sur la plaque étant muni d'un élément raidisseur en appui sur le bras.
5. Bouclier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le fourreau présente à ses deux extrémités des patins de glissement.
6. Bouclier selon la revendication 2, dans lequel le sommet de l'axe porteur ou de la colonne-guide porte un chapeau conique servant de déflecteur.
7. Bouclier selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs amortisseurs de choc sont fixés sur la plaque du sommet du module.
8. Bouclier de protection d'un module muni de connecteur central selon la revendication 7, dans lequel le matelas composite présente une ouverture centrale pour le passage d'un mandrin de manutention lié au connecteur et la plaque présente une cage centrale à paroi latérale verticale servant au logement du connecteur, des bras radiaux étant fixés au corps de chaque amortisseur de choc et à
ladite paroi de la cage pour la transmission des effets de l'amortissement de choc.
9. Bouclier selon la revendication 7, dans lequel le matelas est supporté par huit pieds déformables placés à sa périphérie et présente deux ouvertures disposées de part et d'autre de son centre pour le passage de deux colonnes-guides et en ce que quatre amortisseurs de choc sont disposés symétriquement sur la plaque.
10. Bouclier selon la revendication 1, 2 ou 6, dans lequel la plaque du sommet du module à protéger est munie d'une jupe périphérique, au moyen de laquelle la plaque est fixée sur le module, de façon à réaliser un volume étanche servant de piège à gaz pourvu de moyens de détection et de signalisation de fuites.
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