EP1250510B1 - Dispositif de liaison fond-surface comportant un dispositif stabilisateur - Google Patents

Dispositif de liaison fond-surface comportant un dispositif stabilisateur Download PDF

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EP1250510B1
EP1250510B1 EP01907665A EP01907665A EP1250510B1 EP 1250510 B1 EP1250510 B1 EP 1250510B1 EP 01907665 A EP01907665 A EP 01907665A EP 01907665 A EP01907665 A EP 01907665A EP 1250510 B1 EP1250510 B1 EP 1250510B1
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EP
European Patent Office
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pipe
float
floats
riser
link according
Prior art date
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EP01907665A
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EP1250510A1 (fr
Inventor
Olivier Lenormand
Michel Gassert
Stéphane COUPRIE
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Saipem SA
Original Assignee
Saipem SA
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E21B17/012—Risers with buoyancy elements

Definitions

  • the present invention relates to the known domain of the bottom-surface bonds of the type having a vertical underwater line, called riser, connecting the bottom of the sea to a floating support installed in area.
  • This floating support comprises in anchoring means in order to remain in position despite the effects of currents, winds and swell. It also usually includes means storage and processing of oil and means of unloading to oil tankers.
  • the name of these supports Floating is the Anglo-Saxon term “Floating Production Storage Offloading” (meaning “floating means of storage, production and unloading”) abbreviated as "FPSO”.
  • FPSO Floating Production Storage Offloading
  • Wellheads are often spread over the entire field and production lines, as well as water injection lines and control cables, are deposited on the seabed in direction of a fixed location, on the vertical side of which the floating support is positioned on the surface.
  • the wellhead equipped with its "Christmas tree" can be installed in surface, on board the floating support. We can then perform, from a derrick installed on said floating support, all drilling operations, production and maintenance of the well throughout the life of the said well. This is called the dry wellhead.
  • Patent No. 2,754,011 is known on behalf of IFP describing a barge and a guide system for risers, the latter being equipped with floats.
  • the underwater pipe then consists of a riser having an underwater pipe joined to at least one float including a coaxial can surrounding said pipe and traversed by said conduct.
  • means for joining said can and said conduct comprise a sealed joint assembled around the said at least one of the upper or lower openings of said can.
  • the floats concerned are large with, in particular a diameter greater than 5m, and a length of 10 to 20m and possess buoyancy up to 100 tonnes.
  • the floats generally extend over a corresponding length about not more than 10% of the length of the bottom-surface bond; especially over a length of 100 to 200 meters.
  • the riser is put in tension by these floats and is guided, from preferably at the floating support, by roller guides located in a plane for maintaining and guiding a riser with respect to floating support.
  • Tensioning means with cables playing the role of guidance can be used.
  • FR 2 754 021 discloses a device for guiding a riser provided with head floats comprising wheels allowing the vertical sliding of the riser, as well as its rotation about an axis horizontally and guiding its horizontal movements, so that the Horizontal translation movements of the riser follow substantially those of the floating support. Also known in FR 99 10417 a device an improved guide system comprising wheels and skates friction arranged radially around the pipe. We finally know various guidance systems involving cable tensioning.
  • the entire riser then behaves like a tight rope between the bottom of the sea and the point on the axis of the guidance system at floating support level.
  • This riser is subject to the effects of swell, current and more horizontal movements of said floating support subject also to the same effects.
  • Water moving in the water section creates drag effects the structure of the riser and its floats, thereby important of variable direction.
  • the floats are distributed over the entire length riser in the form of a cylindrical shell of syntactic foam.
  • the stabilization device consists in modifying the shape of the floats in the upper part corresponding to the submissive section to the swell, to obtain a non-cylindrical surface of hexagonal section.
  • the solution proposed in WO 99/05389 results in a reduction of volume of floats in the upper part and therefore a reduction of their buoyancy with respect to the rest of the riser, with equivalent bulk.
  • This type of plane geometry modification has the effect of increasing the drag and a decrease in excitation induced by detachments swirling, and stabilizes the riser only by absorption of energy.
  • a submissive tubular pipe is stabilized also only to a vibration according to the "guitar" mode by equipping it of a plurality of perforated envelopes at different levels around the current part of the pipe. These perforated envelopes are sliding around driving to be set up specifically at the place areas subject to vibration corresponding to the belly of the vibration.
  • US Pat. No. 5,771,075 discloses a device for stabilizing a riser provided with floats and a stiffening device located above floats.
  • the present invention relates to the stabilization of a type of connection background-surface different from those described in the prior art and proposes a solution of original stabilization.
  • the present invention relates to a connecting device bottom-surface comprising at least one underwater pipe comprising at least one float, preferably a plurality of rosary floats, said floats consisting of cans surrounding said pipe, located in the submerged upper part of the pipe, said pipe being maintained at the surface by a guiding device, preferably at the level of of a floating support, and the part situated below the zone of the floats being so mostly, if not completely, without a float.
  • the term “device for guidance” devices known to those skilled in the art allowing the vertical sliding of the riser, as well as its rotation about an axis horizontal and guiding its horizontal movements, so that these are controlled and preferably follow substantially those of the support floating where appropriate.
  • the problem of the invention is to prevent or reduce the appearance of vibrations corresponding to the combined modes of type "guitar-pendulum" on the risers stretched by floats located at the head, when they are excited by the swell and the current or the displacements the barge, reducing or preferably eliminating the pendulum behavior of the upper part of the riser.
  • the inventors have shown that the problem is to avoid or reduce hydrodynamic phenomena at the origin of the excitation of vibratory modes of the coupled system "riser-floats", and avoid or reduce the response of the coupled system "riser-floats" to excitations.
  • the problem of the present invention therefore relates to a first aspect, the elimination or reduction of the excitation of the modes vibratory system coupled "riser-floats".
  • the inventors evidence that according to this first aspect, the problem concerns only the implementation of devices influencing the original excitation hydrodynamics of vibratory modes due to detachments vortices appearing on the contour of floats or risers.
  • the problem of the present invention also relates, according to a second aspect, the elimination or reduction of the system response coupled "riser-float" to excitations due to phenomena hydrodynamic or horizontal movements of the barge.
  • the inventors have shown that according to this second aspect, the The problem concerns the implementation of devices aimed at modifying frequencies of the vibration modes of the coupled system "riser-float" so to move away from the vortex detachment frequencies and avoid the "hooking phenomenon".
  • connection device bottom-surface comprising at least one underwater pipe comprising at least one float, preferably a plurality of rosary floats, said floats consisting of cans surrounding said pipe, located in the submerged upper part of the pipe, said pipe being maintained at the surface by a guiding device, preferably at the level of a floating support.
  • the part below the float zone is therefore mostly, if not completely, without a float.
  • Said "riser-float" transition zone corresponds to an area where the mechanical characteristics of the pipe (the diameter, the section or the inertia of the pipe) gradually decrease down to reach the current part of the pipe, which corresponds to the part substantially constant diameter pipe below said pipe transition zone.
  • the invention takes advantage of the very particular pendulum behavior of this type of bottom-surface connection, to contribute to the stabilization of the system.
  • the stabilization devices according to the invention are advantageously located at the lower end of the float zone or below the rosary of floats because the inventors have highlighted that this location corresponds to the area where the excitement of detachments swirling is predominant. Indeed, this excitement is strongly related to the amplitude of the horizontal movement of the riser; and at this location the lever arm is the largest relative to the axis of rotation of the pendulum type movement. This location increases the effect stabilizer of the stabilization device. In addition, said location constitutes a singular point of the said conduct because the tension is there Max.
  • the stabilizing devices of the invention thus make it possible to reduce, or even eliminate, the excitation and response modes vibratory system coupled "riser-float".
  • the energy absorption is obtained by a structural element increasing the area of contact with water and / or creating a contact surface with non-cylindrical water with respect to the axis of said pipe.
  • Said additional structural element increasing the surface of contact of the float or the pipe with the water may have a surface to three-dimensional or flat geometry.
  • this surface to three-dimensional geometry is a surface not parallel to the surface cylindrical of the pipe.
  • a stabilizing device comprising an additional mass located in or around a float or surrounding said pipe.
  • said stabilizer device comprises a box, preferably coaxial surrounding said pipe whose surface outer includes perforations.
  • perforation we mean everything space or any opening allowing the water to pass inside.
  • the device stabilizer is a perforated box
  • this one combines different aspects, know that it consists of a device lowering the center of gravity since is located in the lower part of the float area, and a device increasing the mass of water driven during its movement in the as it contains water, and an energy absorbing device of the increase of the drag related to the perforations of the surface.
  • a unperforated float partially or completely filled with water.
  • the invention therefore consists in using in particular either devices additional, such as propellers or perforated caissons, or floats not cylindrical in various forms, or the combination of these two types solutions.
  • the float area includes several floats, preferably at least four.
  • the stabilizer device is located on or at the level of float, or in the transition zone, just below the lowest float.
  • Said structural elements with three-dimensional geometry absorb energy, so as to limit the appearance of detachments swirling and / or reducing their lengths of correlation, while increasing the mass of water driven.
  • Stabilizer devices by energy absorption and increase of the driven water body also contribute to modify advantageously, preferably to reduce, the natural frequencies of vibration of the system "riser-float” and therefore reduce its response to the excitement due to hydrodynamic phenomena or horizontal movements of the barge.
  • the invention also comprises the implementation of a device stabilizer to increase the inertia of the string of floats in lowering its center of gravity, and secondly, in a device allowing to increase the mass of water driven during its movement, mass water known to those skilled in the art as "added mass”.
  • These devices are also installed preferably on the lower part of the chain of floats or in below where they are particularly effective because the dynamics of the system coupled is mainly governed by the pendular movement of floats, and thus significantly influences the natural frequency oscillation of the moving riser, taken as a whole.
  • connection device bottom-surface comprising a plurality of subsea pipes according to the invention, that is to say comprising at least one stabilizing device and grouped into bundles.
  • FIG. 1 is a side view of a bottom-surface connection device comprising a riser 1 equipped with four floats 2.
  • the riser opens in a barge 15 drill bay supporting processing equipment 17.
  • the four floats constitute said zone 4 of the floats.
  • the float superior is of greater diameter and buoyancy especially because it is fully located in the drill bay, that is, an area of the hull of the floating support, sheltered from the effects of the swell and the current.
  • the connecting device comprises in its lower part a pipe 1 of substantially constant diameter, as well as a transition zone 5 with a slight taper just below the float area.
  • the top of the riser is guided by guiding system comprising a device roller 16 secured to the structure of said barge.
  • FIG. 13 is a sectional view from above of a pipe 1 a current causing vortices 26 downstream of said conduit.
  • the vorticity phenomenon is represented in position A.
  • the whirlpool originates in this position, develops and then detaches itself of the structure and is then trained in the current, downstream of the conduct.
  • a Another whirlpool is born in position B, which will evolve thereafter.
  • This position B is substantially symmetrical with the position A with respect to the axis of the current.
  • the vortices are thus generated alternately in the positions A and B.
  • This instability is called "swirling detachment"
  • the appearance of a vortex is accompanied by a lack of pressure, and when it occurs on the same side simultaneously on a height the side forces generated tend to move the pipe to the left, ie to the C position.
  • Figures 2, 3 and 4 are side views of a pipe 1 recessed in the foot and tensioned at the head by external means not shown, and guided by a roller device 16, respectively in resting position (Figure 2), and vibration type "guitar” respectively in mode 1 ( Figure 3) and in mode 2 ( Figure 4).
  • the bellies 12 and nodes 11 are formed in planes 10 located substantially at L / 2 or L / 4.
  • Figures 5, 6 and 7 are side views of a riser 1 tensioned by floats 2 and guided at the head by a roller device 16, in situation respectively of rest (figure 5), and of vibration type "guitar-pendulum", respectively in mode 1 ( Figure 6) and mode 2 ( Figure 7).
  • FIG. 5 shows to the right of the riser the variation substantially linear of the riser voltage along its longitudinal axis.
  • the voltage increases from the guide point.
  • the voltage is maximum (Tmax) at the junction of the float zone with the transition zone 5.
  • Tmax the tension decreases with the depth in the current part and gives to the riser a mode of deformation of the type "vibrating rope" (figures 6 and 7) also called “guitar mode”.
  • the voltage decreases when we go back to the surface, to reverse and become compression in the emergent part of the riser above the float higher and achieve maximum compression over the system of guidance at the wellhead.
  • the upper part of the riser features as a pendulum swiveling around a fixed point at the head of riser, which is the particularity of this type of riser which constitutes a system coupled "pendulum-vibrating rope" under the effect of the current and the swell on the riser and on the barge.
  • Figures 9 to 12 show stabilization devices which aim to reduce or eliminate the pendular behavior of the party high of the riser. These stabilization devices are located in the area floats 4 or in the transition zone 5 "riser-float" which corresponds to an area where the diameter of the pipe decreases gradually down until reaching the current part of the pipe, which corresponds to the part of the pipe with a diameter substantially constant below said transition zone.
  • FIGS. 8 and 9 representing the zone of the floats, the forces F buoyancy and mass P linked to the center of gravity of the whole, respectively without additional mass (Figure 8) and with mass additional 7 installed in the lower part of the lower float ( Figure 9).
  • the additional mass 7 is obtained by an enclosure surrounding the float containing a weighty compound such as iron ore. He could be a float itself filled with water.
  • the mass of the zone of the floats corresponds to P1.
  • the additional mass 7 increases the mass value from P1 to P2 and lowers the center of gravity. The recall moment of the P2 force is thus increased, which has the effect of stabilizing driving.
  • FIG. 10 is a side view of a riser 1 comprising floats 2, "propeller" type stabilizers 8 comprising helical ramps are installed on the lowest float, preferably in its low.
  • the propellers 8 could advantageously be installed on the part constituting the transition zone 5, located just below the last float. The maximum efficiency zone is in one of these two positions.
  • the propellers are installed very punctually, by example on a height of three or four meters. Each helical ramp 8 only realizes a partial angular section of the float contour.
  • FIG. 11 is a side view of a riser 1 comprising floats 2, equipped with a box-type stabilization device perforated to turbulence 9, located below and in continuation of the lowest float, for example in the transition zone, that is to say at a depth approximately 50 to 100 m away from the effects of the swell.
  • This box is consisting of a simple envelope pierced with holes of variable section or no, supportive of the riser.
  • the mass of water trapped inside the caisson can represent 20 to 50 tons will be put in motion during Lateral movements of the riser and opposes by its inertia to said trips.
  • the openings made in the box allow limited movements of the trapped water outwards, then inwards, this which creates additional damping by energy absorption and thus considerably increases the stabilizing effect.
  • FIG. 12 is a side view of a riser 1 equipped with floats 2 of various external forms whose purpose is to absorb energy for prevent the formation of swirling detachments leading to snapping effects.
  • the vortex detachments occur on the outer surfaces of the floats or pipes as explained in the description of FIG. 13.
  • the generatrices are cylindrical (2 a )
  • the vortices 26 tend to be formed simultaneously. the same side on varying lengths. As soon as the length becomes sufficient, for example 5 or 10 meters or more, the generated forces accumulate and are directed in the same direction, which causes the phenomenon "hooking" leading to the vibration of the riser.

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Description

La présente invention concerne le domaine connu des liaisons fond-surface du type comportant une conduite sous-marine verticale, appelée riser, reliant le fond de la mer jusqu'à un support flottant installé en surface.
Dès que la profondeur d'eau devient importante l'exploitation des champs de production notamment des champs pétroliers s'effectue en général à partir d'un support flottant. Ce support flottant comporte en général des moyens d'ancrage pour rester en position malgré les effets des courants, des vents et de la houle. Il comporte aussi en général des moyens de stockage et de traitement du pétrole ainsi que des moyens de déchargement vers des pétroliers enleveurs. L'appellation de ces supports flottants est le terme anglo-saxon "Floating Production Storage Offloading" (signifiant "moyen flottant de stockage, de production et de déchargement") abrégé par "FPSO". De nombreuses variantes ont été développées tels les SPARS, longs cigares flottants maintenus en position par des ancrages caténaires, ou encore les TLPs, plates-formes à lignes d'ancrage tendues, lesdites lignes étant en général verticales.
Les têtes de puits sont souvent réparties sur la totalité du champ et les conduites de production, ainsi que les lignes d'injection d'eau et les câbles de contrôle commande, sont déposées sur le fond de la mer en direction d'un emplacement fixe, à la verticale duquel le support flottant est positionné en surface.
Certains puits sont situés à la verticale du support flottant et l'intérieur du puits est alors accessible directement depuis la surface. Dans ce cas la tête de puits équipée de son "arbre de Noël" peut être installée en surface, à bord du support flottant. On peut alors effectuer, à partir d'un derrick installé sur ledit support flottant, toutes les opérations de forage, de production et de maintenance du puits pendant toute la durée de vie dudit puits. On parle alors de tête de puits sèche.
Pour maintenir le riser équipé de sa tête de puits sèche en position sensiblement verticale il convient d'exercer une traction vers le haut qui peut être appliquée, soit par un système de tensionnement à câbles à l'aide de treuils ou de vérins hydrauliques installés sur le support flottant, soit à l'aide de flotteurs répartis le long du riser et installés à diverses profondeurs, soit encore par une combinaison des deux.
On connaít le brevet N°2 754 011 au nom de l'IFP décrivant une barge et un système de guidage pour riser, ce dernier étant équipé de flotteurs.
La profondeur d'eau de certains champs pétroliers dépassant 1 500m et pouvant atteindre 3 000m, le poids des risers sur de telles hauteurs nécessite leur maintient en position, des efforts pouvant atteindre et dépasser plusieurs centaines de tonnes. On utilise des éléments de flottabilité de type "bidon" rajoutés à des structures immergées, principalement sur les risers reliant la surface aux ultra grands fonds (1000-3000m). La conduite sous-marine consiste alors en une colonne montante comportant une conduite sous-marine assemblée à au moins un flotteur comportant un bidon coaxial entourant ladite conduite et traversé par ladite conduite.
De préférence, des moyens de jonction dudit bidon et de ladite conduite comprennent une articulation étanche assemblée autour de ladite conduite à au moins l'un des orifices supérieur ou inférieur dudit bidon.
Les flotteurs concernés sont de grandes dimensions avec notamment un diamètre supérieur à 5m, et une longueur de 10 à 20m et possèdent des flottabilités pouvant atteindre 100 tonnes.
Ils sont en général disposés en chapelet l'un en dessous de l'autre.
Les flotteurs s'étendent en général sur une longueur correspondant environ à pas plus de 10% de la longueur de la liaison fond-surface; notamment sur une longueur de 100 à 200 mètres.
Le riser est mis en tension par ces flotteurs et se trouve guidé, de préférence au niveau du support flottant, par des guidages à rouleaux situés dans un plan permettant le maintien et le guidage d'un riser par rapport au support flottant. Des moyens de tensionnement à câbles jouant le rôle de guidage peuvent être utilisés.
On connaít dans FR 2 754 021 un dispositif de guidage d'un riser muni de flotteurs en tête comprenant des roulettes permettant le coulissement vertical du riser, ainsi que sa rotation autour d'un axe horizontal et guidant ses déplacements horizontaux, de sorte que les mouvements de translation horizontale du riser suivent substantiellement ceux du support flottant. On connaít aussi dans FR 99 10417 un dispositif de guidage perfectionné comprenant des roulettes et des patins de frottement disposés radialement autour de la conduite. On connaít enfin divers systèmes de guidage impliquant des tensionnements par câble.
L'intégralité du riser se comporte alors comme une corde tendue entre le fond de la mer et le point situé à l'axe du système de guidage au niveau du support flottant.
Ce riser est soumis aux effets de la houle, du courant et de plus aux mouvements horizontaux dudit support flottant soumis lui aussi aux mêmes effets. L'eau en mouvement dans la tranche d'eau crée des effets de traínée sur la structure du riser et de ses flotteurs, engendrant de ce fait des efforts importants de direction variable.
Dans certaines configurations de mouvements de particules d'eau, il se produit des effets d'interaction entre le fluide et le riser qui se traduisent par des détachements tourbillonnaires alternés sur le contour du riser décrits figure 13.
Lorsque la période de ce détachement tourbillonnaire alterné est proche des périodes d'excitation propre du riser, il se produit alors le phénomène dit "d'accrochage" qui conduit à des vibrations du riser.
L'intensité des vibrations générées par les détachements tourbillonnaires alternés, lors de "l'accrochage", est d'autant plus grande que la longueur de riser sur laquelle les détachements de tourbillons s'effectuent simultanément est importante. Cette longueur est désignée par l'homme de l'art sous le nom de "longueur de corrélation".
Si on regarde le riser comme étant un fil attaché à ses deux extrémités, son comportement global est sujet à des déplacements transversaux de plusieurs mètres présentant une fréquence naturelle d'excitation et des harmoniques correspondant à un mode dit "mode guitare", c'est à dire que le riser vibre entre ses deux extrémités comme une corde de guitare.
Dans le cas des risers sans flotteurs dont les caractéristiques de section (notamment le diamètre, l'inertie, la raideur), sont sensiblement uniformes ou continus, on observe seulement ce mode de vibration de type "guitare" représenté sur les figures 3 et 4.
De même, dans le cas d'un riser à forte flottabilité comme dans WO 99/05389 pour lequel la flottabilité est répartie sur toute la longueur du riser pour obtenir une flottabilité d'environ 95 à 98%, on observe seulement des vibrations selon le mode "guitare".
Dans WO 95/27101 et WO 99/05389, on connaít des dispositifs de stabilisation de riser soumis à des vibrations de type "guitare" liées aux effets de perturbation tourbillonnaire ou vortex autour du riser.
Dans WO 99/05389, les flotteurs sont répartis sur toute la longueur du riser sous forme de coquille cylindrique de mousse syntactique. Le dispositif de stabilisation consiste dans la modification de la forme des flotteurs dans la partie supérieure correspondant à la tranche d'eau soumise à la houle, pour obtenir une surface non cylindrique de section hexagonale. La solution proposée dans WO 99/05389 se traduit par une réduction du volume des flotteurs dans la partie haute et donc une réduction de leur flottabilité par rapport au reste du riser, à encombrement équivalent. Ce type de modification à géométrie plane a pour effet une augmentation de la traínée et une diminution de l'excitation induite par les détachements tourbillonnaires, et stabilise le riser seulement par absorption d'énergie.
Dans WO 95/27101, on stabilise une conduite tubulaire soumise également uniquement à une vibration selon le mode "guitare" en l'équipant d'une pluralité d'enveloppes perforées à différents niveaux autour de la partie courante de la conduite. Ces enveloppes perforées sont coulissantes autour de la conduite pour être mises en place spécifiquement à l'endroit des zones soumises aux vibrations correspondant au ventre de la vibration.
Dans US 4 768 984, on décrit un dispositif de stabilisation d'un riser muni d'une bouée en tête libre, ladite bouée supportant une installation comprenant une plate forme de travail. Cette installation en surface crée un déséquilibre de par l'élévation du centre de gravité par rapport au centre de poussée ou centre de flottabilité qu'elle entraíne. On cherche donc à rétablir la proximité, de préférence la coïncidence entre le centre de gravité et le centre de flottabilité de la partie supérieure de la conduite en ajoutant une structure en treillis ou armature, qui constitue une masse, en dessous du flotteur, compensant le poids de la structure au-dessus du flotteur. La structure en treillis ou en armature de par sa forme particulière évite de créer une trop grande augmentation des perturbations dans la zone concernée.
Dans le document US 5971 075 on décrit un dispositif de stabilisation d'un riser muni de flotteurs et d'un dispositif de rigidification situé au dessus de flotteurs.
La présente invention concerne la stabilisation d'un type de liaison fond-surface différent de ceux décrits dans la technique antérieure et propose une solution de stabilisation originale.
En effet, la présente invention concerne un dispositif de liaison fond-surface comportant au moins une conduite sous-marine comprenant au moins un flotteur, de préférence une pluralité de flotteurs en chapelet, lesdits flotteurs consistant en des bidons entourant ladite conduite, localisés dans la partie haute immergée de la conduite, ladite conduite étant maintenue en surface par un dispositif de guidage, de préférence au niveau d'un support flottant, et la partie située dessous la zone des flotteurs étant donc majoritairement, voire complètement, dépourvue de flotteur.
On entend ici, comme mentionné précédemment, par "dispositif de guidage" les dispositifs connus de l'homme de l'art permettant le coulissement vertical du riser, ainsi que sa rotation autour d'un axe horizontal et guidant ses déplacements horizontaux, de sorte que ceux-ci sont contrôlés et de préférence suivent substantiellement ceux du support flottant le cas échéant.
Les inventeurs ont découvert que dans le cas de ce type de riser muni de flotteurs seulement en tête et comportant un système de maintien et de guidage en surface, on peut observer un phénomène de vibration très différent et accentué, dans lequel la portion supérieure, correspondant sensiblement à la longueur des flotteurs, se comporte comme un pendule, alors que la partie basse dessous les flotteurs présente un comportement se rapprochant d'un phénomène de type "guitare". Le comportement de type "pendule" de la partie supérieure du riser est favorisé par la différence d'inertie structurelle entre les deux sections du riser. Ce mouvement "pendulaire" influence de façon très significative le comportement de l'ensemble du riser et on observe alors un couplage du mode "pendule" et des modes "guitare" comme représenté sur les figures 6 et 7. Le comportement global du riser est alors particulièrement sensible à toute excitation qui tend à engendrer le mouvement pendulaire de la partie haute du riser.
Ainsi, le problème de l'invention est d'empêcher ou de réduire l'apparition de vibrations correspondant aux modes combinés de type "guitare-pendule" sur les risers tendus par des flotteurs situés en tête, lorsqu'ils sont excités par la houle et le courant ou encore les déplacements horizontaux de la barge, en réduisant ou, de préférence, en éliminant le comportement pendulaire de la partie haute du riser.
Plus particulièrement, les inventeurs ont mis en évidence que le problème posé est d'éviter ou de réduire les phénomènes hydrodynamiques à l'origine de l'excitation des modes vibratoires du système couplé "riser-flotteurs", et d'éviter ou réduire la réponse du système couplé "riser-flotteurs" aux excitations.
S'agissant typiquement d'un problème de type "couplage fluide-structure", l'interaction entre les deux aspects, à savoir, l'excitation et la réponse du système, est forte. Les phénomènes hydrodynamiques ainsi que les mouvements de la barge agissent sur la structure qui, elle-même, rétroagit sur l'excitation d'origine hydrodynamique. L'invention concerne ainsi la mise en place de dispositifs apportant une solution à l'un ou l'autre, ou aux deux aspects du problème.
Le problème de la présente invention concerne donc selon un premier aspect, l'élimination ou réduction de l'excitation des modes vibratoires du système couplé "riser-flotteurs". Les inventeurs ont mis en évidence que selon ce premier aspect, le problème concerne uniquement la mise en oeuvre de dispositifs influant sur l'excitation d'origine hydrodynamique des modes vibratoires due aux détachements tourbillonnaires apparaissant sur le contour des flotteurs ou du riser.
Le problème de la présente invention concerne aussi, selon un deuxième aspect, l'élimination ou réduction de la réponse du système couplé "riser-flotteur" aux excitations dues aux phénomènes hydrodynamiques ou aux mouvements horizontaux de la barge.
Les inventeurs ont mis en évidence que selon ce deuxième aspect, le problème concerne la mise en oeuvre de dispositifs visant à modifier les fréquences des modes de vibration du système couplé "riser-flotteur" afin de s'éloigner des fréquences de détachements tourbillonnaires et éviter le "phénomène d'accrochage".
Pour ce faire, la présente invention fournit un dispositif de liaison fond-surface comportant au moins une conduite sous-marine comprenant au moins un flotteur, de préférence une pluralité de flotteurs en chapelet, lesdits flotteurs consistant en des bidons entourant ladite conduite, localisés dans la partie haute immergée de la conduite, ladite conduite étant maintenue en surface par un dispositif de guidage, de préférence au niveau d'un support flottant. La partie située dessous la zone des flotteurs est donc majoritairement, voire complètement, dépourvue de flotteur.
Selon la présente invention, ledit dispositif comprend au moins un dispositif stabilisateur situé dans la partie supérieure de la conduite constituée par :
  • la partie basse de la zone des flotteurs, de préférence sur ou au niveau du flotteur le plus bas, et
  • la zone de transition entre les flotteurs et la partie courante à diamètre sensiblement constant de ladite conduite.
Ladite zone de transition "riser-flotteur" correspond à une zone où les caractéristiques mécaniques de la conduite (le diamètre, la section ou l'inertie de la conduite) décroissent progressivement vers le bas jusqu'à atteindre la partie courante de la conduite, laquelle correspond à la partie de la conduite à diamètre sensiblement constant située en dessous de ladite zone de transition.
L'invention tire profit du comportement pendulaire très particulier de ce type de liaison fond-surface, pour contribuer à la stabilisation du système.
En effet, les dispositifs de stabilisation selon l'invention sont avantageusement localisés à l'extrémité inférieure de la zone des flotteurs ou dessous le chapelet de flotteurs, car les inventeurs ont mis en évidence que cette localisation correspond à la zone où l'excitation des détachements tourbillonnaires est prédominante. En effet, cette excitation est fortement liée à l'amplitude du déplacement horizontal du riser ; et à cette localisation le bras de levier est le plus important par rapport à l'axe de rotation du mouvement de type pendule. Cette localisation augmente donc l'effet stabilisateur du dispositif de stabilisation. De plus, ladite localisation constitue un point singulier de ladite conduite car la tension y est maximale.
Les dispositifs stabilisateurs de l'invention permettent ainsi de réduire, voire d'éliminer, conjointement l'excitation et la réponse des modes vibratoires du système couplé "riser-flotteur".
Plus particulièrement, ledit dispositif stabilisateur comprend au moins un dispositif choisi parmi :
  • un dispositif d'absorption d'énergie,
  • un dispositif augmentant la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement, et
  • un dispositif abaissant le centre de gravité de ladite partie supérieure de la conduite.
De préférence, le dispositif stabilisateur cumule au moins deux, de préférence les trois, des effets choisis parmi :
  • l'absorption d'énergie,
  • l'augmentation de la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement, et
  • l'abaissement du centre de gravité de ladite partie supérieure de la conduite.
Dans un mode de réalisation l'absorption d'énergie est obtenue par un élément de structure augmentant la surface de contact avec l'eau et/ou créant une surface de contact avec l'eau non cylindrique par rapport à l'axe de ladite conduite.
Ainsi, cet élément de structure peut être constitué par :
  • une modification de la forme de la surface du flotteur ou de la conduite, celle-ci présentant alors une forme non cylindrique, par rapport à l'axe de ladite conduite, ou
  • un élément de structure additionnel associé à la surface du flotteur ou de la conduite.
Ledit élément de structure additionnel augmentant la surface de contact du flotteur ou de la conduite avec l'eau peut présenter une surface à géométrie tridimensionnelle ou plane. De préférence, cette surface à géométrie tridimensionnelle est une surface non parallèle à la surface cylindrique de la conduite.
Avantageusement, ledit dispositif stabilisateur comprend, l'un des modes de réalisation suivant, pris séparément ou en combinaison :
  • la forme non cylindrique de la surface extérieure d'un flotteur ou d'une partie de conduite, et
  • une rampe hélicoïdale entourant un dit flotteur ou ladite conduite.
Comme dit dispositif abaissant le centre de gravité de la partie supérieure de la conduite on peut citer un dispositif stabilisateur comprenant une masse additionnelle située dans ou autour d'un flotteur ou entourant ladite conduite.
Dans un mode de réalisation ledit dispositif stabilisateur comprend un caisson, de préférence coaxial entourant ladite conduite dont la surface extérieure comprend des perforations. Par "perforation", on entend tout espace ou toute ouverture laissant passer l'eau à l'intérieur.
Dans certains modes de réalisation, notamment lorsque le dispositif stabilisateur est un caisson perforé, celui-ci cumule différents aspects, à savoir qu'il consiste en un dispositif abaissant le centre de gravité puisqu'il est situé dans la partie inférieure de la zone des flotteurs, et un dispositif augmentant la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement dans la mesure où il contient de l'eau, et un dispositif absorbeur d'énergie de par l'augmentation de la traínée liée aux perforations de la surface.
Comme dispositif apportant une masse additionnelle on peut citer un flotteur non perforé partiellement ou totalement rempli d'eau.
L'invention consiste donc à utiliser en particulier soit des dispositifs additionnels, tels des hélices ou des caissons perforés, soit des flotteurs non cylindriques de formes variées, soit encore la combinaison de ces deux types solutions.
Dans un mode de réalisation, la zone des flotteurs comprend plusieurs flotteurs, de préférence au moins quatre.
De préférence, le dispositif stabilisateur est situé sur ou au niveau du flotteur le plus bas, ou dans ladite zone de transition, juste en dessous du flotteur le plus bas.
Lesdits éléments de structure à géométrie tridimensionnelle absorbent de l'énergie, de manière à limiter l'apparition des détachements tourbillonnaires et/ou réduire leurs longueurs de corrélation, tout en augmentant la masse d'eau entraínée.
Les dispositifs stabilisateurs par absorption d'énergie et augmentation de la masse d'eau entraínée contribuent aussi à modifier avantageusement, de préférence à réduire, les fréquences propres de vibration du système "riser-flotteur" et donc à réduire sa réponse à l'excitation due aux phénomènes hydrodynamique ou aux mouvements horizontaux de la barge.
L'invention comprend également la mise en oeuvre d'un dispositif stabilisateur permettant d'augmenter l'inertie du chapelet de flotteurs en abaissant son centre de gravité, et d'autre part, en un dispositif permettant d'augmenter la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement, masse d'eau connue par l'homme de l'art sous la désignation de "masse ajoutée". Ces deux types de stabilisateurs peuvent être concomitants dans un même dispositif comme mentionné ci-dessus.
Ces dispositifs d'abaissement du centre de gravité et d'augmentation de la "masse ajoutée", en dehors de leur effet favorable sur les fréquences de vibration du système couplé "riser-flotteur", permettent de stabiliser la partie haute du riser en augmentant son inertie et contribue ainsi à l'amortissement du mouvement pendulaire. Ces dispositifs sont également installés de préférence sur la partie inférieure du chapelet de flotteurs ou en dessous où ils sont particulièrement efficaces car la dynamique du système couplé est principalement gouvernée par le mouvement pendulaire des flotteurs, et influe donc de manière importante sur la fréquence propre d'oscillation du riser en mouvement, pris dans sa globalité.
Dans le cas de risers regroupés en faisceau, l'excitation des modes vibratoires n'est plus seulement due aux détachements tourbillonnaires sur le riser considéré mais également aux interactions de l'écoulement avec les autres risers du faisceau. La mise en place des dispositifs stabilisateurs envisagés dans le cadre de cette invention permet donc de désorganiser les sillages autour de chaque riser et contribue avantageusement à réduire l'excitation des modes vibratoires sur les risers voisins.
La présente invention a également pour objet un dispositif de liaison fond-surface comportant une pluralité de conduites sous-marines selon l'invention, c'est-à-dire comprenant au moins un dispositif stabilisateur et regroupés en faisceaux.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront à la lumière de la description détaillée qui va suivre, en référence aux figures suivantes dans lesquelles :
  • la figure 1 est une vue de côté d'un riser équipé de flotteurs associés à une coupe en vue de côté d'une barge ancrée supportant des équipements de traitement,
  • les figures 2, 3 et 4 sont des vues de côté d'un riser tensionné en tête par des moyens extérieurs non représentés, en situation respectivement de repos (figure 2), et de vibration de type "guitare" respectivement en mode 1 (figure 3) et en mode 2 (figure 4),
  • les figures 5, 6 et 7 sont des vues de côté d'un riser tensionné par des flotteurs, en situation respectivement de repos (figure 5), et de vibration de type "guitare-pendule" respectivement en mode 1 (figure 6) et en mode 2 (figure 8),
  • les figures 8 et 9 sont des vues de côté d'un riser comportant des flotteurs, l'ensemble étant en position inclinée, ce qui permet de détailler les forces F de flottabilité et P de masse liée au centre de gravité, respectivement sans masse additionnelle et avec masse additionnelle,
  • la figure 10 est une vue de côté d'un riser comportant des flotteurs, des absorbeurs d'énergie de type "hélice" étant installés sur le flotteur le plus bas,
  • la figure 11 est une vue de côté d'un riser comportant des flotteurs, équipé d'un dispositif absorbeur d'énergie de type caisson perforé à turbulences, situé en dessous et en prolongement du flotteur le plus bas,
  • la figure 12 est une vue de côté d'un riser équipé de flotteurs de formes extérieures variées dont le but est d'empêcher la formation de décrochements tourbillonnaires.
  • la figure 13 est une coupe en vue de dessus d'une conduite soumise à un courant provoquant des tourbillons.
La figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de liaison fond-surface comprenant un riser 1 équipé de quatre flotteurs 2. Le riser débouche dans une baie de forage de la barge 15 supportant des équipements de traitement 17. Les quatre flotteurs constituent ladite zone 4 des flotteurs. Le flotteur supérieur est de diamètre et de flottabilité plus importante notamment car il est intégralement situé dans la baie de forage, c'est-à-dire une zone de la coque du support flottant, abritée des effets de la houle et du courant.
Le dispositif de liaison comporte dans sa partie basse une conduite 1 de diamètre sensiblement constant , ainsi qu'une zone de transition 5 présentant une légère conicité située juste dessous la zone des flotteurs. Le sommet du riser est guidé par système de guidage comprenant un dispositif à rouleaux 16 solidaire de la structure de ladite barge. Ces moyens de guidage permettent le coulissement dudit riser selon son axe longitudinal et guident ses déplacements latéraux dans un plan horizontal perpendiculaire audit axe longitudinal du riser. Sur les figures 1 à 12 le système de guidage est représenté schématiquement, la structure le rendant solidaire de la barge n'étant pas représentée.
La figure 13 est une coupe en vue de dessus d'une conduite 1 soumise à un courant 25 provoquant des tourbillons 26 en aval de ladite conduite.
Le phénomène de tourbillon est représenté en position A. Le tourbillon prend naissance en cette position, se développe puis se détache de la structure et est entraíné ensuite dans le courant, en aval de la conduite. En même temps qu'un tourbillon se développe en position A, un autre tourbillon prend naissance en position B, qui évoluera par la suite. Cette position B est sensiblement symétrique de la position A par rapport à l'axe du courant. Les tourbillons sont ainsi générés alternativement dans les positions A et B. Cette instabilité est appelée "détachement tourbillonnaire alterné". L'apparition d'un tourbillon s'accompagne d'un défaut de pression, et lorsqu'il se produit d'un même côté simultanément sur une hauteur suffisante, par exemple du côté A, les efforts latéraux engendrés tendent à déplacer la conduite vers la gauche c'est à dire vers la position C. La génération d'un nouveau tourbillon en position B entraínera ensuite un effort de pression vers la droite, c'est-à-dire vers la position D. Les efforts latéraux de pression vont ainsi se succéder de part et d'autre de la conduite. Lorsque la fréquence d'excitation liée à cette instabilité est proche des fréquences propres de la conduite, elle entraíne des vibrations de cette conduite. L'amorçage de ce phénomène de vibration est appelé "accrochage".
Les caractéristiques de cette instabilité évoluent avec des paramètres liés à l'écoulement (vitesse) et à la géométrie de la conduite (diamètre). Il faut préciser que, dans certains cas bien particulier, la vibration s'effectue dans la direction du courant et non perpendiculairement, le détachement tourbillonnaire n'étant plus alors "alterné" mais "simultané", dans les positions A et B de la figure 13.
Les figures 2, 3 et 4 sont des vues de côté d'une conduite 1 encastrée en pied et tensionné en tête par des moyens extérieurs non représentés, et guidé par un dispositif à rouleaux 16, en situation respectivement de repos (figure 2), et de vibration de type "guitare" respectivement en mode 1 (figure 3) et en mode 2 (figure 4).
Dans les figures 3 et 4, les ventres 12 et noeuds 11 se forment dans des plans 10 situés sensiblement à L/2 ou L/4.
Les figures 5, 6 et 7 sont des vues de côté d'un riser 1 tensionné par des flotteurs 2 et guidé en tête par un dispositif à rouleaux 16, en situation respectivement de repos (figure 5), et de vibration de type "guitare-pendule", respectivement en mode 1 (figure 6) et en mode 2 (figure 7).
Les déformations ont été considérablement exagérées pour la clarté de la description, qui montre que les plans 10 dans lesquels se forment les noeuds 11 et les ventres 12 sont fortement décalés vers le haut. Sur la figure 6, le riser oscille entre les deux positions extrêmes 13a-13b représentées, alors que la figure 7 ne représente le riser que dans l'une de ses positions extrêmes.
Sur la figure 5, on a représenté à droite du riser la variation sensiblement linéaire de la tension du riser le long de son axe longitudinal. La tension croít à partir du point de guidage. La tension est maximale (Tmax) à la jonction de la zone des flotteurs avec la zone de transition 5. Puis, la tension décroít avec la profondeur dans la partie courante et confère au riser un mode de déformation de type "corde vibrante" (figures 6 et 7) encore appelé "mode guitare". Dans la zone des flotteurs 4, la tension décroít lorsque l'on remonte vers la surface, pour s'inverser et devenir compression dans la partie émergée du riser au-dessus du flotteur supérieur et atteindre une compression maximale au-dessus du système de guidage en tête de puits. Il en résulte que la partie haute du riser se comporte comme un pendule pivotant autour d'un point fixe en tête de riser, ce qui fait la particularité de ce type de riser qui constitue un système couplé "pendule-corde vibrante" sous l'effet du courant et de la houle sur le riser et sur la barge.
Dans les figures 9 à 12 sont présentés des dispositifs de stabilisation qui visent à réduire ou éliminer le comportement pendulaire de la partie haute du riser. Ces dispositifs de stabilisation sont localisés dans la zone des flotteurs 4 ou dans la zone de transition 5 "riser-flotteur" qui correspond à une zone où le diamètre de la conduite décroít progressivement vers le bas, jusqu'à atteindre la partie courante de la conduite, laquelle correspond à la partie de la conduite à diamètre sensiblement constant située en dessous de ladite zone de transition.
Dans les figures 8 et 9 représentant la zone des flotteurs, les forces F de flottabilité et P de masse liée au centre de gravité de l'ensemble, respectivement sans masse additionnelle (figure 8) et avec une masse additionnelle 7 installée dans la partie basse du flotteur inférieur (figure 9). La masse additionnelle 7 est obtenue par une enceinte entourant le flotteur contenant un composé pondéreux tel que du minerais de fer. Il pourrait s'agir d'un flotteur lui-même rempli d'eau.
Sur la figure 8, la masse de la zone des flotteurs correspond à P1.
La masse additionnelle 7 augmente la valeur de la masse de P1 à P2 et abaisse le centre de gravité. Le moment de rappel de la force P2 est ainsi augmentée, ce qui a pour effet de stabiliser la conduite.
La figure 10 est une vue de côté d'un riser 1 comportant des flotteurs 2, des stabilisateurs de type "hélice" 8 comprenant des rampes hélicoïdales sont installés sur le flotteur le plus bas, de préférence dans sa partie basse. Les hélices 8 pourraient avantageusement être installées sur la pièce constituant la zone de transition 5, située juste en dessous du dernier flotteur. La zone d'efficacité maximale se situe dans l'une de ces deux positions. Les hélices sont installées de manière très ponctuelle, par exemple sur une hauteur de trois ou 4 mètres. Chaque rampe hélicoïdale 8 ne réalise qu'une section angulaire partielle du contour du flotteur.
Ces structures à géométrie tridimensionnelle rapportée à la surface du flotteur confèrent un double effet de stabilisation par absorption d'énergie et augmentation de la masse d'eau, voire également un troisième effet de stabilisation par abaissement du centre de gravité.
La figure 11 est une vue de côté d'un riser 1 comportant des flotteurs 2, équipé d'un dispositif de stabilisation de type caisson perforé à turbulences 9, situé en dessous et en prolongement du flotteur le plus bas, par exemple dans la zone de transition, c'est-à-dire à une profondeur d'environ 50 à 100 m éloignée des effets de la houle. Ce caisson est constitué d'une simple enveloppe percée de trous de section variable ou non, solidaire du riser. La masse d'eau piégée à l'intérieur du caisson qui peut représenter 20 à 50 tonnes sera mise en mouvement lors des déplacements latéraux du riser et s'oppose par son inertie auxdits déplacements. Les ouvertures pratiquées dans le caisson autorisent des mouvements limités de l'eau piégée vers l'extérieur, puis vers l'intérieur, ce qui crée un amortissement complémentaire par absorption d'énergie et accroít ainsi considérablement l'effet stabilisateur.
Enfin l'ajout de ce caisson en dessous des flotteurs confère également un troisième effet d'abaissement du centre de gravité.
La figure 12 est une vue de côté d'un riser 1 équipé de flotteurs 2 de formes extérieures variées dont le but est d'absorber l'énergie pour empêcher la formation de détachements tourbillonnaires conduisant à des effets d'accrochage.
En effet, les détachements tourbillonnaires se produisent sur les surfaces extérieures des flotteurs ou des conduites tel qu'expliqué dans la description de la figure 13. Lorsque les génératrices sont cylindriques (2a), les tourbillons 26 ont tendance à se former simultanément d'un même côté sur des longueurs variables. Dès que la longueur devient suffisante, par exemple 5 ou 10 mètres ou plus, les forces engendrées se cumulent et sont dirigées dans une même direction, ce qui provoque le phénomène "d'accrochage" conduisant à la mise en vibration du riser.
En supprimant les génératrices cylindriques du flotteur 2 et en les remplaçant par des formes variées telles que des cônes 2b ou des formes de révolution convexes 2d ou concaves 2c, les risques d'accrochage sont réduits, voire supprimés. Ces formes particulières peuvent aussi être des écrans extérieurs rajoutés à des bidons cylindriques conventionnels.
Ces formes particulières sont avantageusement combinées avec d'autres dispositifs de stabilisation tel que le remplissage d'eau du flotteur le plus bas ou l'association avec un caisson perforé dans la zone de transition 5.

Claims (14)

  1. Dispositif de liaison fond-surface comportant au moins une conduite sous-marine (1) comprenant au moins un flotteur (2), de préférence une pluralité de flotteurs en chapelet, lesdits flotteurs consistant en des bidons entourant ladite conduite (1), localisés dans la partie haute immergée de la conduite, ladite conduite étant maintenue en surface par un dispositif de guidage, de préférence au niveau d'un support flottant (15), de flotteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif stabilisateur (8) situé dans la partie supérieure de la conduite constituée par :
    la partie basse de la zone des flotteurs (4), de préférence sur ou au niveau du flotteur le plus bas, et
    la zone de transition (5) entre les flotteurs (4) et la partie courante à diamètre sensiblement constant (6) de ladite conduite (1).
  2. Dispositif de liaison fond-surface selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif stabilisateur comprend au moins un dispositif choisi parmi :
    un dispositif d'absorption d'énergie (7, 8, 9),
    un dispositif augmentant la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement (7, 9), et
    un dispositif abaissant le centre de gravité (7,9) de ladite partie supérieure de la conduite.
  3. Dispositif de liaison fond-surface selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur cumule au moins deux, de préférence les trois, des effets choisis parmi :
    l'absorption d'énergie (7, 8, 9),
    l'augmentation de la masse d'eau entraínée au cours de son mouvement (7, 9), et
    l'abaissement du centre de gravité (7, 9) de ladite partie supérieure de la conduite.
  4. Dispositif de liaison fond-surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un élément de structure augmentant la surface de contact avec l'eau (8) ou créant une surface de contact avec l'eau non cylindrique par rapport à l'axe de ladite conduite (2b, 2c, 2d).
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur comprend la forme non-cylindrique (2b, 2c, 2d) de la surface extérieure d'un flotteur (2) ou d'une partie de conduite (5).
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur comprend au moins une rampe hélicoïdale (8) entourant un dit flotteur (2) ou ladite conduite (1).
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur comprend un caisson coaxial entourant ladite conduite dont la surface extérieure comprend des perforations (9).
  8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le dispositif stabilisateur comprend une masse additionnelle (7) située dans ou autour d'un flotteur (2) ou entourant ladite conduite (1).
  9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend un flotteur partiellement rempli d'eau, de préférence le flotteur le plus bas.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la zone des flotteurs (4) comprend plusieurs flotteurs (2), de préférence au moins quatre.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur est situé dans la partie basse de la zone des flotteurs (4), de préférence sur ou au niveau du flotteur le plus bas.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ledit dispositif stabilisateur est situé dans ladite zone de transition (5), de préférence juste dessous le flotteur le plus bas.
  13. Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que la zone des flotteurs comprend plusieurs flotteurs dont les surfaces extérieures présentent des formes non-cylindriques différentes dont la génératrice peut être droite (2b) ou courbe (2c, 2d).
  14. Dispositif de liaison fond-surface selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de dites conduites sous-marines regroupées en faisceaux.
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OA (1) OA12140A (fr)
WO (1) WO2001053651A1 (fr)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031765A1 (fr) * 2001-10-10 2003-04-17 Rockwater Limited Tube goulotte et procede d'installation de celui-ci
NO20026270A (no) * 2002-12-27 2004-01-05 Statoil Asa Fleksibel riser eller lastesystem for store havdyp
FR2858648B1 (fr) 2003-08-08 2006-11-10 Saipem Sa Dispositif de liaison fond-surface comportant une articulation flexible etanche entre un riser et un flotteur
US7291936B1 (en) * 2006-05-03 2007-11-06 Robson John H Submersible electrical power generating plant
US7556452B2 (en) * 2006-08-16 2009-07-07 Technip France Control of flexible riser curvature at the keel of a floating structure
WO2009023222A2 (fr) * 2007-08-13 2009-02-19 Paul Boudreau Systèmes de tension flottants pour tubes prolongateurs offshore et leurs procédés d'utilisation
US8443896B2 (en) 2009-06-04 2013-05-21 Diamond Offshore Drilling, Inc. Riser floatation with anti-vibration strakes
US20110017309A1 (en) * 2009-07-27 2011-01-27 Flowserve Management Company Pump with integral caisson discharge
US8833459B2 (en) * 2010-06-15 2014-09-16 Matthew Carl O'Malley System and method for channeling fluids underwater to the surface
US9670740B2 (en) * 2015-02-26 2017-06-06 Exxonmobil Upstream Research Company Drilling riser with distributed buoyancy
FR3033358B1 (fr) * 2015-03-06 2017-03-31 Saipem Sa Installation comprenant au moins deux liaisons fond-surface comprenant des risers verticaux relies par des barres articulees
US10006254B2 (en) * 2015-12-28 2018-06-26 CBM International, Inc. Paired helically indented methods and systems for VIV suppression of drilling riser buoyancy module for fluid submerged cylinders
USD847211S1 (en) * 2015-12-28 2019-04-30 CBM International, Inc. Drilling riser buoyancy module
US10107048B2 (en) * 2016-09-29 2018-10-23 Ensco International Incorporated Weathervaning riser joint
US10900296B2 (en) * 2018-04-11 2021-01-26 CBM International, Inc. Methods and systems for VIV suppression utilizing retractable fins
CN114771739B (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 自然资源部第二海洋研究所 三锚系浮标式声层析测量站

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3248886A (en) * 1963-08-23 1966-05-03 Pan American Petroleum Corp Anti-flutter device for riser pipe
US4099281A (en) * 1976-10-07 1978-07-11 Hydra Corporation Navigational buoy
US4193234A (en) * 1977-02-24 1980-03-18 National Research Development Corporation Stabilizing of structures
US4176986A (en) * 1977-11-03 1979-12-04 Exxon Production Research Company Subsea riser and flotation means therefor
FR2409187A1 (fr) * 1977-11-22 1979-06-15 Iceberg Transport Int Tour flottante autostable
US4768984A (en) * 1985-04-15 1988-09-06 Conoco Inc. Buoy having minimal motion characteristics
US4702321A (en) * 1985-09-20 1987-10-27 Horton Edward E Drilling, production and oil storage caisson for deep water
US4909327A (en) * 1989-01-25 1990-03-20 Hydril Company Marine riser
US5307180A (en) * 1991-12-18 1994-04-26 Xerox Corporation Method and apparatus for controlling the processing of digital image signals
US5796402A (en) * 1993-12-03 1998-08-18 Microsoft Corporation Method and system for aligning windows on a computer screen
WO1995027101A1 (fr) * 1994-04-04 1995-10-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Suppression des vibrations induites par un tourbillon
US5487143A (en) * 1994-04-06 1996-01-23 Altera Corporation Computer user interface having tiled and overlapped window areas
US5706897A (en) * 1995-11-29 1998-01-13 Deep Oil Technology, Incorporated Drilling, production, test, and oil storage caisson
US6347911B1 (en) * 1996-06-11 2002-02-19 Slickbar Products Corp. Vortex shedding strake wraps for submerged pilings and pipes
US6019549A (en) * 1996-06-11 2000-02-01 Corrosion Control International Llc Vortex shedding strake wraps for submerged pilings and pipes
FR2754011B1 (fr) 1996-09-30 1999-03-05 Inst Francais Du Petrole Riser de production equipe d'un raidisseur approprie et d'un flotteur individuel
AU5444298A (en) * 1996-11-12 1998-06-03 H.B. Zachry Company Precast, modular spar system
WO1999005389A1 (fr) * 1997-07-23 1999-02-04 Cuming Corporation Systeme flottant pour un tube goulotte
US6210075B1 (en) * 1998-02-12 2001-04-03 Imodco, Inc. Spar system
US6213045B1 (en) * 1998-08-27 2001-04-10 Steve J. Gaber Flotation system and method for off-shore platform and the like
US6176646B1 (en) * 1998-10-23 2001-01-23 Deep Oil Technology, Incorporated Riser guide and support mechanism
US6386290B1 (en) * 1999-01-19 2002-05-14 Colin Stuart Headworth System for accessing oil wells with compliant guide and coiled tubing

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