FR2468060A1 - Plaque d'etancheite pour moyeux opposes de conduites de fluides et raccord comportant de tels moyeux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une plaque d'étanchéité destinée à un raccord de moyeux pour conduites d'écoulement. La plaque 50 d'étanchéité, destinée à être placée entre deux moyeux 20 et 30 auxquels aboutissent des conduites d'écoulement intérieures 22, 24 et extérieures 32, 34, ainsi que des conduites 26 et 36 de commande hydraulique, comprend un corps métallique en forme de disque traversé par des orifices et des canaux qui établissent des communications entre les conduites opposées. Des joints sont associés à ces orifices et canaux afin d'assurer l'étanchéité du raccordement réalisé entre les moyeux 20, 30 lorsque ces derniers sont serrés sur les faces opposées de la plaque 50 d'étanchéité. Domaine d'application puits sous-marins de pétroles et de gaz.

Description

L'invention concerne les raccords de conduite d'écoulement et de conduites

de commande hydraulique dont au moins deux doivent être reliées hermétiquement l'une à l'autre. L'invention concerne plus particulièrement des raccords sous-marins destinés à la connexion de conduites d'écoulement et de conduites de commande hydraulique, à assurer l'étanchéité de cette connexion, à permettre son essai et à permettre la reprise de l'écoulement du fluide

dans la connexion.

Les puits de pétrole et de gaz réalisés en mer étaient initialement complétés sur des plates-formes reposant sur le fond de la mer, ou bien étaient complétés sur le fond de la mer à partir de dispositifs de production

placés à la surface et installés sur une telle plate-forme.

Le pétrole et le gaz produits à l'aide de ces plates-formes sont soit recueillis par des navires-citernes, soient écoulés par des conduites posées sur le fond. Dans la mesure o un travail sous-marin était nécessaire, il était exécuté par des plongeurs, des sous-marins ou par de simples manipulations

réalisées à partir de la surface.

Plus récemment, il est devenu nécessaire de forer des puits de pétrole et de gaz dans des eaux trop profondes ou trop dangereuses pour que des plongeurs puissent exécuter

commodément des opérations sous-marines ou pour que ces der-

nières puissent être réalisées à partir de plates-formes reposant sur le fond. Il est donc devenu nécessaire de mettre

au point des procédés de raccordement, à des puits sous-

marins de pétrole et de gaz, au niveau du fond de la mer, de conduites d'écoulement, de conduites de commande hydraulique et de câbles électriques aboutissant à la surface, sans faire appel à des plongeurs ou à une structure permanente de surface adjacente aux puits sous-marins. Divers dispositifs ont été proposés pour réaliser de tels raccordements sous-marins, comme décrit, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 3 968 838, NO 4 019 334 et NO 4 086 778. La lecture du numéro de janvier 1978 du magasine "Offshore Services", publié par Spearhead Publications Limited, pages 26-51, permet de mieux comprendre

ces problèmes.

Lors du branchement, par télécommande, de conduites d'écoulement et de conduites hydrauliques sur un dispositif de production sous-marin, il est essentiel d'assurer une étanchéité convenable du raccord. Un ou plusieurs des moyeux ou extrémités des conduites peuvent être détériorés pendant leur descente vers le fond de la mer, pendant leur déplacement le long du fond de la mer et pendant qu'ils sont tirés sur le dispositif de production pour y être branchés. De telles détériorations peuvent s'opposer à l'engagement étanche avec le moyeu solidaire du dispositif de production. Dans le passé, des raccords à bridage pour ensembles à conduites d'écoulement sous-marines, tels que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 843 168, ne comportent pas de plaque d'étanchéité placée entre les moyeux, mais serrent les faces des moyeux l'une

contre l'autre pour réaliser un contact étanche aux fluides.

Par conséquent, l'alignement des moyeux est très important avant le bridage et, parfois, il est impossible d'essayer hydrauliquement le raccord avant l'établissement des conditions normales d'écoulement. D'autres raccords comportent des manchettes allongées de raccordement, comme décrit, par exemple, dans le brevet NO 4 019 334, ces manchettes exigeant l'utilisation de deux brides de serrage ou de jeux de brides boulonnées à chaque extrémité de la

manchette pour réaliser un raccordement étanche aux fluides.

Des raccords de l'art antérieur exigent un

alignement bout à bout direct entre les extrémités correspon-

dantes des conduites d'écoulement et des conduites de

commande hydraulique et ils ne permettent pas le raccorde-

ment entre une conduite et une autre conduite sans déplacement ou reprise de l'alignement des conduites à l'intérieur du raccord dans le cas ou ces conduites ne sont

pas directement alignées l'une avec l'autre.

L'invention élimine les inconvénients de l'art antérieur par la mise en oeuvre d'une plaque d'étanchéité entre les extrémités des conduites dans le raccord. La plaque d'étanchéité évite tout alignement critique des moyeux, améliore l'étanchéité, permet l'essai du raccord et permet également la reprise de l'écoulement entre les diverses conduites. La plaque d'étanchéité selon l'invention comprend un corps métallique, des pattes réalisées d'une seule pièce avec le corps, des orifices pour conduites d'écoulement et des alésages pour conduites hydrauliques traversant le corps, des joints montés autour des orifices et des alésages, des canaux transversaux réalisés entre certains alésages pour conduites hydrauliques, des alésages pour broches d'alignement et des canaux d'essai ménagés dans le corps. Le corps métallique a une épaisseur de plusieurs centimètres et une forme qui correspond généralement à celle des moyeux des conduites d'écoulement. Le diamètre du corps est de préférence de l'ordre de 6 à 7 fois son épaisseur. Les

alésages traversant le corps reçoivent des broches d'aligne-

ment qui s'enclenchent avec les moyeux des conduites d'écou-

lement afin d'aligner et d'enclencher de manière complémen-

taire les conduites d'écoulement, les conduites hydrauliques, les orifices des conduites d'écoulement et les alésages pour conduites hydrauliques. Les canaux d'essai ménagés dans le corps se terminent par des orifices d'essai au moyen desquels un essai de pression peut être effectué sur les joints après la réalisation du raccordement. Les alésages pour conduites hydrauliques traversant le corps sont destinés à recevoir des bouchons d'arrêt ou des broches centrales faisant saillie et entourés d'éléments qui permettent un écoulement de fluide dans les alésages pour conduites hydrauliques. Ces dernières aboutissant dans les moyeux sont fermées, à la face des moyeux, par des clapets de retenue montés dans les ouvertures des moyeux associées aux conduites hydrauliques. Lorsque le raccordement est réalisé, la broche centrale en saillie située dans l'alésage pour conduites hydrauliques de la plaque d'étanchéité ouvre en le poussant le clapet de retenue disposé dans l'ouverture du moyeu associée à la conduite hydraulique. Si un bouchon d'arrêt affleurant plutôt qu'une broche en saillie est monté dans un alésage pour conduite hydraulique présenté par la plaque d'étanchéité, la conduite hydraulique correspondante ne s'ouvre pas, mais reste bloquée afin d'empêcher tout

écoulement de fluide.

Les joints portés par la plaque d'étanchéité selon l'invention comprennent des joints métalliques en V entourant chaque orifice pour conduite d'écoulement et chaque alésage pour conduite de commande, des bagues classiques d'étanchéité entourant les joints métalliques en V placés autour des orifices pour conduites d'écoulement, et des - bagues d'étanchéité classiques placées sur la périphérie de la plaque d'étanchéité. Cette dernière présente également des orifices d'essai hydraulique situés intérieurement à la bague périphérique d'étanchéité et permettant d'essayer les joints après le bridage. Les moyeux des conduites d'écoulement ne

demandent aucun joint ni aucune gorge pour joint.

La plaque d'étanchéité peut être modifiée afin d'obturer sélectivement des conduites hydrauliques à l'intérieur du raccord. De plus, des canaux transversaux internes peuvent être usinés dans la plaque d'étanchéité afin de permettre une communication entre certaines conduites de commande hydraulique. Ces canaux transversaux ménagés dans la plaque d'étanchéité sont utilisés pour modifier le circuit d'écoulement du fluide entre les diverses conduites et même pour inverser totalement l'écoulement à l'intérieur de la

plaque d'étanchéité.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une élévation schématique montrant une application de l'invention ainsi qu'un outil de

branchement destiné à raccorder à distance les faces complé-

mentaires des moyeux de conduites sous-marines d'écoulement et de conduites hydrauliques; - la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle, du raccord à bridage et de la plaque d'étanchéité montée entre les demi-brides; - la figure 3 est une vue de côté du raccord à bridage et de la plaque d'étanchéité de la figure 2; - la figure 4 est une vue de dessus du raccord à bridage et de la plaque d'étanchéité de la figure 2; la figure 5 est une élévation d'une plaque d'étanchéité pour conduites d'écoulement et pour conduites hydrauliques; - les figures 6 et 7 sont des coupes de la plaque d'étanchéité de la figure 5, suivant les lignes 6- 6 et 7-7, respectivement, de la figure 5; - la figure 8 est une vue de face d'un moyeu de conduites d'écoulement présentant des orifices pour conduites d'écoulement et des alésages pour conduites hydrauliques; - la figure 9 est une coupe du moyeu de la figure 8, suivant la ligne 9-9 de la figure 8; - la figure 10 est une coupe axiale partielle montrant un joint annulaire métallique en V entourant l'un des orifices pour conduites d'écoulement ou l'un des alésages pour conduites hydrauliques; - la figure 11 est une coupe longitudinale de l'un des clapets de retenue disposés dans les conduites de commande hydraulique; - la figure 12 est une coupe longitudinale partielle de l'une des soupapes hydrauliques utilisées pour des essais visant à vérifier l'étanchéité de la plaque après le bridage; la figure 13 est une élévation d'une plaque d'étanchéité destinée uniquement à des conduites hydrauliques; - la figure 14 est une coupe de la plaque d'étanchéité de la figure 13, suivant la ligne 14-14 de la figure 13; - la figure 15 est une coupe de la plaque d'étanchéité de la figure 13 à laquelle sont reliés deux moyeux de conduites hydrauliques comportant des obturateurs de déviation de fluides; et - les figures 16 et 17 sont des coupes partielles de différents obturateurs de guidage de fluide du type montré

sur la figure 15.

La figure 1 représente une application de l'invention au raccordement de conduites d'écoulement et de

conduites hydrauliques sous-marines à des conduites d'écou-

lement et des conduites hydrauliques arrivant à la surface.

Les détails de cette application sont décrits dans les demandes de brevets des Etats-Unis d'Amérique NI 973 619, déposée le 27 décembre 1978, et NI 973 895, déposée le 28

décembre 1978. Une partie d'un distributeur central sous-

marin, représenté sous la forme d'un dispositif 10 de production, reçoit le pétrole et le gaz produits par un ou plusieurs puits et dirige le pétrole et le gaz produits vers une station centrale. Le dispositif 10 de production, comme montré sur la figure 1, comprend un arbre de Noël (non représenté) qui a été posé sur l'embase 12 sur laquelle il a été guidé en position. Une ou plusieurs conduites d'écoulement, par exemple les conduites d'écoulement 22 et 24 destinées au transport du pétrole ou du gaz, et des conduites 26 de commande hydraulique aboutissent à un moyeu intérieur monté sur le dispositif 10 de production. Lorsqu'il devient souhaitable de transporter l'huile et le gaz du dispositif 10 de production vers la surface, il est nécessaire de mettre en place des pipelines sous-marins ou des conduites d'écoulement arrivant à la surface et de relier ces conduites d'écoulement et les conduites de commande hydraulique au moyeu intérieur 20. L'invention concerne un

appareil destiné à réaliser ce raccordement sous-marin.

Comme décrit dans les demandes NO 973 895 et NI 973 619 précitées, un navire comporte un train de tiges de forage (non représenté) et divers câbles de guidage 14 qui descendent de ce navire vers le dispositif sousmarin 10 de production. Une barge de pose de conduites, par exemple une barge bien connue de l'homme de l'art, est utilisée pour la mise en place des pipelines ou des conduites d'écoulement sous-marines destinées au transport du pétrole et du gaz. Un moyeu extérieur 30 part vers le bas de la barge et est relié à des conduites d'écoulement 32 et 34 et à une ou plusieurs conduites 36 de commande hydraulique. Ce moyeu est destiné à être raccordé avec précision au moyeu intérieur 20 comportant les conduites intérieures d'écoulement 22 et 24 et les conduites intérieures de commande hydraulique 26. Pour réaliser le raccordement entre le moyeu intérieur 20 et le moyeu extérieur 30, le navire comporte un outil de mise en place par traction (non représenté) qui est descendu sur le dispositif 10 de production afin de tirer, au moyen d'un câble, le moyeu extérieur 30, renfermant un faisceau de conduites d'écoulement, de la barge de pose de conduites vers le dispositif 10 de production. Après que le moyeu 30 a été convenablement aligné et que le faisceau de conduites d'écoulement a été fixé sur le dispositif 10 de production,

l'outil de mise en place est récupéré.

Comme représenté sur la figure 1, un outil 16 de pose de raccord de moyeux, portant une bride 40 et une plaque 50 d'étanchéité, est descendu du navire le long d'un câble 14 de guidage, et posé sur l'embase 12. L'outil 16 est guidé sur l'embase 12 par un entonnoir 18 qui s'emmanche sur des colonnes 28 de guidage faisant partie de la structure de l'embase, et par des étriers de moyeu faisant partie de l'outil et s'enclenchant avec les moyeux intérieur et extérieur. Le moyeu intérieur 20, bien que monté sur l'embase 12, peut coulisser horizontalement, ce mouvement étant permis par la souplesse des conduites d'écoulement 22 et 24 et des

conduites 26 de commande hydraulique.

Le raccord de conduites sous-marines d'écoule-

ment et de conduites sous-marines de commande hydraulique selon l'invention relie les moyeux 20 et 30 afin d'établir une communication entre les conduites d'écoulement 22 et 24 et les conduites 26 de commande hydraulique, d'une part, et les conduites d'écoulement 32 et 34 et les conduites 36 de commande hydraulique, d'autre part et respectivement. Le raccord est réalisé au moyen d'une bride 40 qui serre la plaque 50 d'étanchéité entre les moyeux 20 et 30, des obturateurs 150 de guidage (figure 6) et des clapets de

retenue 110 (figure 11) étant logés à l'intérieur du raccord.

Le dispositif destiné à réaliser le raccord peut être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 3 843 168. Un tel dispositif est représenté en partie sur les figures 2, 3 et 4 et il comprend deux plaques 42 et 44 supportant des demi-brides supérieure et inférieure 46 et 48 entre lesquelles une plaque 50 d'étanchéité est suspendue à la plaque 44. Les demi-brides 46 et 48 sont vissées entre les plaques 42 et 44 sur des vis 52 et 54 qui, lorsqu'elles sont actionnées, resserrent les demi-brides 46 et 48 autour de la

plaque 50 d'étanchéité et des moyeux 20 et 30.

Il convient de noter que la plaque d'étanchéité

et le raccord associé peuvent être utilisés pour le raccorde-

ment de conduites d'écoulement, de conduites de commande hydraulique, de connexions électriques, d'autres types de conduites de commande et des combinaisons de ces différentes conduites. Bien que la plaque 50 d'étanchéité soit représentée dans son application au raccordement de moyeux 20 et 30 comportant des conduites d'écoulement et des conduites de commande hydraulique, une plaque d'étanchéité destinée uniquement au raccordement de conduites de commande

hydraulique sera décrite ci-après.

Comme représenté sur les figures 2, 5, 6 et 7, une plaque 50 d'étanchéité destinée à être utilisée avec des moyeux 20 et 30 comprend un corps 56 en forme de disque sans rebord, d'environ 65 mm d'épaisseur et réalisé en acier, ce corps ayant une forme à peu près circulaire qui correspond à celle des moyeux 20 et 30. Le corps 56 a un diamètre d'environ 45 cm et il comporte deux pattes diamétralement opposées 58 et 60 de maintien qui présentent des encoches rectangulaires 62 destinées à recevoir les bords d'une plaque 44 de montage de la plaque 50 d'étanchéité sur l'outil 16 de raccordement. Deux trous 64 traversent le corps 56 à proximité des pattes 58 et 60 de maintien afin de recevoir deux goujons 66 (représentés sur les figures 1, 2 et 4). Les goujons 66 s'ajustent étroitement dans les trous 64 afin d'être fixés à la plaque 50 d'étanchéité. Les moyeux 20 et 30 présentent des

trous 68 destinés à recevoir les goujons 66 lors du branche-

ment final. L'ouverture 68 du moyeu 30 est montrée sur les figures 8 et 9. Les goujons 66 assurent l'alignement final des moyeux 20 et 30 et de la plaque 50 d'étanchéité avant

leur bridage.

Comme représenté sur les figures 5 et 7, le corps 56 de la plaque 50 d'étanchéité présente également deux orifices 70 et 72 pour conduites d'écoulement, destinés à être alignés avec des canaux 80 et 82 d'écoulement, comme montré sur la figure 9, ces canaux étant ménagés dans les moyeux 20 et 30 et reliés respectivement aux conduites d'écoulement 22, 24 et 32, 34. Comme représenté sur la figure 7, les orifices 70 et 72 d'écoulement de la plaque 50 d'étanchéité sont entourés de joints métalliques 90 en V tels que ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 637 223, ces joints étant logés dans des gorges annulaires 92 réalisées dans chaque face de la plaque 50 d'étanchéité. Les joints 90 en V sont en contact avec la face des moyeux 20 et 30 lors de la réalisation du raccordement afin d'assurer l'étanchéité autour des orifices 70 et 72 d'écoulement et des canaux 80 et 82. Des bagues 170 et 172 sont logées dans des gorges annulaires ménagées dans les deux faces de la plaque 50 d'étanchéité afin de constituer un joint d'essai entourant respectivement chacun des orifices

70, 72 d'écoulement.

Comme représenté sur les figures 5 et 6, le corps 56 présente également seize alésages 100 pour conduites de commande hydraulique, situés de manière à être alignés avec des orifices 102 pour conduites de commande hydraulique (représentés en traits pointillés sur la figure 8) ménagés dans les moyeux 20 et 30 et communiquant respectivement avec les conduites 26 et 36 de commande hydraulique. Comme représenté sur les figures 6 et 10, des joints métalliques 90 en V entourent également les alésages 100 pour conduites de commande hydraulique, ces joints étant disposés dans des - -- gorges annula res 94 mé-nagçee dawnschaque face de la plaque d'étanchéité et entrant en contact avec les faces des moyeux 20 et 30 lors de la réalisation du raccord afin d'assurer l'étanchéité autour des alésages 100 et des

orifices 102 (comme montré sur la figure 8).

Comme représenté sur la figure 5, des bagues 174 sont logées dans des gorges annulaires réalisées à la périphérie des deux faces de la plaque 50 d'étanchéité, autour de l'ensemble des orifices 70 et 72 pour conduites d'écoulement et des alésages 100 pour conduites de commande hydraulique, ces joints étant utilisés pour des essais. Par conséquent, tous les joints sont portés par la plaque 50 d'étanchéité, ce qui permet aux faces des moyeux 20 et 30 de

ne pas porter de joint ni de présenter de gorges pour joints.

Les joints 90 en V seront à présent décrits en regard de la figure 10. Les joints 90 en V placés sur les deux côtés de la plaque 50 d'étanchéité ont leur arête 96 tournée vèrs l'extérieur de la face de la plaque 50 d'étanchéité de manière que, lorsqu'ils sont serrés, leurs branches 98 et 99 soient légèrement comprimées pour assurer l'étanchéité aux fluides entre les faces de la plaque 50 et les moyeux 20 et 30. Chaque alésage 100 pour conduites de commande hydraulique présente deux rainures 104 et 106 diamétralement opposées s'étendant du bord des alésages 100 jusqu'à la gorge 94 du joint en V associé à chaque alésage. La fonction de ces rainures 104 et 106 apparaît sur la figure 10. En l'absence des rainures 104 et 106, la pression du fluide régnant dans l'alésage 100 risque d'établir des contacts d'étanchéité, des transferts de pression et des déformations de la branche 99 du joint 90 en V. Cependant, les rainures 104 et 106 permettent au fluide de s'écouler au-dessous de la branche 99 et de pénétrer dans la zone centrale triangulaire 108 du joint 90 en V afin d'équilibrer les pressions régnant sur les deux côtés de la branche intérieure 99 du joint 90 en V. Ainsi, l'étanchéité à la pression souhaitée est établie le long de la branche extérieure 98 du joint 90 en V. Comme représenté sur les figures 8 et 11, des clapets 110 de retenue sont disposés dans les orifices 102

destinés aux conduites de commande hydraulique afin d'inter-

venir sur l'écoulement du fluide dans ces conduites. Comme représenté sur la figure 11, le clapet 110 comprend un corps tubulaire 112 dont une extrémité contient un siège 114 et

dont l'autre extrémité contient une bague 116 de fermeture.

Une tige tubulaire 118 est disposée dans la chambre 120 délimitée par le corps 112 et elle comporte une tête conique 122 adjacente au siège 114. Un raccord 124 situé à l'autre il extrémité de la tige 118 fait saillie à l'extérieur du corps 112 et présente une rainure centrale 144 qui établit une communication entre la chambre 120 et l'orifice 102 associé à une conduite de commande hydraulique. Un ressort 126 est comprimé entre un épaulement annulaire 128 formé par la tête 122 et l'extrémité intérieure 130 de la bague 116 de fermeture. La tige 118 présente une chambre intérieure 132 et des orifices 134 qui permettent au fluide de s'écouler vers l'intérieur de la chambre 132. La tête 122 comporte un axe 136 de contact vissé dans son extrémité extérieure. La tige 118 présente une ouverture 138 dans laquelle peut coulisser un axe 140 d'arrêt faisant saillie de la paroi intérieure du corps 112 et pénétrant dans la chambre 120. L'axe 140 limite la course de la tige 118 à l'intérieur de la chambre 120. La bague 116 de fermeture porte un anneau 142 destiné à être vissé pour reposer contre un- épaulement intérieur (non représenté) situé dans l'orifice 102 associé à la conduite de

commande hydraulique.

Comme représenté sur la figure 6, chaque alésage 100 pour conduites de commande hydraulique peut former un alésage -traversant permettant ou empêchant l'écoulement du fluide, ou bien permettant une prise de pression dans l'alésage. Lorsqu'un alésage traversant tel que celui représenté en lOOA sur la figure 6 est utilisé pour établir une communication droite entre les conduites complémentaires 26 et 36 de commande hydraulique des moyeux 20 et 30, un obturateur 150 de guidage de fluide est disposé dans

l'alésage pour conduites de commande hydraulique. Cet obtura-

teur 150 comprend une tige centrale 152 qui, lorsqu'elle est totalement introduite dans l'alésage 1OA, fait saillie des faces de la plaque 50 d'étanchéité, et des ailettes 154 qui s'étendent en travers de cet alésage 1OA et qui portent sur

un épaulement 105 s'élevant dans les gorges 94. Les obtura-

teurs 150 de guidage de fluide sont disposés de manière à affleurer les faces de la plaque 50 d'étanchéité, ou bien à

en faire saillie.

Comme représenté sur la figure 8, des orifices 102 pour conduites de commande hydraulique, ménagés dans les moyeux 20 et 30, comprennent tous des clapets 110 de retenue qui obturent les conduites 26 et 36 de commande hydraulique sauf lorsqu'ils sont enfoncés et ouverts par l'un des obturateurs 150 de guidage de fluide. En variante, si l'on a choisi un obturateur 150 de guidage affleurant la surface de la plaque 50, le clapet 110 de retenue placé à l'intérieur de la conduite de commande du moyeu reste fermé, même après le serrage les uns contre les autres de la plaque 50 d'étanchéité et des moyeux 20 et 30. Lors de l'utilisation, au moment de l'entrée en contact avec la plaque 50 d'étanchéité et de la pose de la bride 40, l'extrémité en saillie de l'obturateur 150 de guidage de fluide pour conduite hydraulique, disposé dans l'alésage 100 de la plaque d'étanchéité, porte contre la tête 122 et comprime le ressort 126 afin de permettre une communication entre le siège 114 de

la plaque d'étanchéité et un raccord 124 de sortie communi-

quant avec le canal intérieur 132. L'axe 140 d'arrêt constitue une butée de sfreté qui limite la course maximale de la tige 118 du clapet de retenue sous l'effet d'une

compression du ressort 126.

Comme représenté sur les figures 5 à 7, la plaque d'étanchéité comporte plusieurs dispositifs permettant l'essai et la détection à distance des fuites des joints 90 en V associés aux conduites hydrauliques. Une rainure 160 à peu près rectangulaire, adjacente aux pattes 60 de-maintien, est réalisée le long de la périphérie de la plaque 50 d'étanchéité, une seconde rainure 162 est également réalisée à la périphérie de la plaque 50, à la partie supérieure de cette dernière comme montré sur la figure 5. Les conduites d'essai hydraulique telles que celles représentées en traits pointillés sur la figure 2 sont posées dans ces rainures 160 et 162, respectivement, qui sont reliées à des réservoirs de pression (non représentés) par une extrémité, et à des orifices d'essai 164 et 166, adjacents aux rainures 160 et

162, respectivement, à l'extrémité de la plaque d'étanchéité.

L'orifice 164 d'essai est situé entre des bagues annulaires 174 et 170, 172. Les gorges 94 pour joints en V des alésages traversants 100 ainsi que les alésages 64 pour goupilles sont reliés au moyen d'une gorge semicirculaire 168. Un orifice

164 d'essai est réalisé à l'intérieur de la gorge semi-

circulaire 168 le long de laquelle le fluide d'essai est réparti sur toute la surface de la plaque 50 d'étanchéité. Un orifice 166 d'essai est situé à l'intérieur de la bague 170

d'étanchéité et aboutit dans une gorge semi-circulaire 171.

Une gorge identique 173, entourant la conduite 72 d'écoule-

ment, est reliée à la gorge 171 de l'orifice d'essai par des alésages 180 de communication qui aboutissent dans un trou central 182 lui-même fermé par un obturateur 184 afin d'éviter toute perte de liquide (comme montré sur la figure 7). Grâce à ce montage, une pression statique d'essai peut être appliquée par l'orifice 166 d'essai à l'intérieur des bagues 170 et 172 d'étanchéité pour conduites d'écoulement dont l'étanchéité et la résistance aux fuites peuvent ainsi être essayées séparément et indépendamment des essais de pression statique effectués sur la bague 174 d'étanchéité par

l'orifice 164 d'essai.

La plaque 50 d'étanchéité est représentée sur les figures 2, 3 et 4 comme étant suspendue, par ses pattes 58 et

, entre les demi-brides 46 et 48 au moyen de la plaque 44.

Une soupape 190 pour orifice d'essai est logée dans des manchons 192 de réception d'une tige de guidage, ces manchons étant fixés entre les plaques 42 et 44, par exemple par soudage. Les soupapes 190 d'orifices d'essai, dont l'une est représentée sur la figure 12, sont fermées par une butée 194 rappelée par un ressort contre un épaulement 196 jusqu'à ce que l'axe de guidage (non représenté) de la structure de réception de l'outil 16 du raccord, faisant partie de l'ensemble sous-marin, comprime le ressort 198 et établisse une communication entre le réservoir de fluide hydraulique

d'essai (non représenté) et une conduite d'essai 195. Comme représenté sur les figures 13 et 14, une plaque 250 d'étanchéité est

destinée à être reliée à des moyeux ne présentant que des alésages 300 pour conduites de commande hydraulique. A proximité des pattes 358 et 360 de maintien, mais intérieurement à la bague annulaire 374, cette plaque présente deux trous 264 pour goujons. Des alésages hydrauliques 300 traversant la plaque 250 d'étanchéité peuvent assumer la fonction de canaux de communication directe entre les extrémités de conduites de commande, ou bien de dispositif permettant une prise de pression sur toute conduite donnée, ou encore d'alésages communiquant entre eux et destinés à modifier le circuit d'écoulement du fluide, de

toute manière souhaitée.

Comme représenté sur la figure 15, des obtura-

teurs 350 de guidage de fluide sont disposés dans des alésages 300A et 300B pour conduites hydrauliques. Ces obturateurs de guidage comprennent chacun une tige centrale 352 dont une première extrémité 353 fait saillie de la

surface de la plaque 250 de guidage lorsque la tige est tota-

lement logée dans l'alésage 300A. Des ailettes 354 s'étendent en travers de la même ouverture 300A de l'alésage, mais portent contre un épaulement 305 s'élevant dans une rainure 394, et un obturateur circulaire 400 d'arrêt ferme l'alésage 300A à l'autre extrémité de la tige 352. Une bague annulaire 402 logée dans une gorge annulaire 404 assure l'étanchéité entre la périphérie de l'obturateur 400 d'arrêt et les parois de la rainure 300A afin d'éviter toute fuite de fluide le

long de ces parois.

Comme représenté sur la figure 15, des conduites hydrauliques 406, 408, 410 et 412, disposées dans les moyeux, comportent des clapets 310 de retenue qui ferment ces conduites 406, 408, 410 et 412 de commande hydraulique afin d'empêcher toute perte de fluide hydraulique lorsqu'elles ne sont pas reliées à la plaque 250 d'étanchéité. Lorsque les demi-brides tirent les moyeux l'un vers l'autre, l'extrémité en saillie de la tige 352 d'arrêt pousse sur le clapet 310A

de retenue afin de l'ouvrir et de permettre au fluide hydrau-

lique de passer entre les ailettes 354 et de pénétrer dans l'alésage 300. Un certain nombre d'alésages transversaux tels que celui représenté en 420 et réalisés à l'intérieur de la plaque 250 d'étanchéité relient les divers alésages 300. Ces alésages transversaux, réalisés à l'intérieur de la plaque 250 d'étanchéité, sont bouchés à la périphérie de cette dernière par des obturateurs coniques tels que celui représenté en 422. En plaçant un autre obturateur 400 d'arrêt, du type décrit ci-dessus, dans l'alésage 300B relié à l'alésage 300A par l'alésage 420, une communication peut être établie entre les deux alésages de deux manières différentes. Si l'on place l'obturateur 400 d'arrêt de la manière montrée sur la figure 15, c'est-à-dire de manière que les tiges 352 en saillie, logées dans les alésages 300A et 300B, fassent saillie vers l'extérieur du côté de la plaque 250 d'étanchéité portant contre les conduites hydrauliques 410 et 408, respectivement, les clapets 310 de retenue logés dans les conduites hydrauliques sont poussés en position d'ouverture afin de faire communiquer les conduites 408 et

410 de la manière représentée sur la figure 15.

Cependant, en retournant l'obturateur 400 d'arrêt dans l'alésage 300A, son extrémité d'obturation isole la conduite 408 de la conduite 410 et l'extrémité 353 en saillie de la tige 352 ouvre alors, dans cette position, le clapet 310 de retenue logé dans la conduite 412 d'écoulement, ce qui a pour effet d'inverser le sens d'écoulement du fluide dans la plaque d'étanchéité en renvoyant vers la conduite 412

la totalité du fluide arrivant de la conduite 410.

Les figures 16 et 17 représentent deux autres variantes des obturateurs 350 de guidage de fluide montrés sur la figure 15, ces obturateurs étant destinés à être montés dans la plaque d'étanchéité selon l'invention. La

figure 16 représente un obturateur 430 pour conduites d'écou-

lement, comprenant un ensemble 352 à tige centrale dont les

deux extrémités dépassent des faces de la plaque 250 d'étan-

chéité. L'obturateur comporte également des ailettes 354 identiques à celles décrites précédemment, situées aux deux extrémités de l'alésage, par exemple l'alésage 300. Lorsque

l'obturateur est monté entre deux moyeux à conduites hydrau-

liques, fermées chacune par un clapet 310 de retenue tel que décrit précédemment, les extrémités en saillie 353A et 353B de la tige 352 ouvrent les deux clapets 310 de retenue et les ailettes 354 permettent l'établissement de communications en

ligne droite à travers la plaque 250 d'étanchéité.

Au lieu de fermer une extrémité d'un alésage traversant réel tel que les alésages 300, on peut utiliser un élément d'ouverture à soupape ou obturateur 440 de guidage de

fluide monté dans un autre type d'orifice de plaque d'obtura-

tion tel qu'un canal 442 montré sur la figure 17, ce canal ne traversant pas en totalité la plaque 250 d'obturation, mais

réalisant une liaison avec d'autres alésages par l'intermé-

diaire de canaux internes réalisés dans la plaque 250 d'obturation. Dans cette forme de réalisation, une extrémité de la tige 352 en saillie est enfoncée dans un alésage central 444 ménagé à l'intérieur du canal 442. Les ailettes 354 de raccord portant contre des épaulements 305 permettent au fluide de s'écouler du clapet 310 de retenue à l'intérieur de la conduite hydraulique du moyeu, une fois ouverte par l'extrémité 353 en saillie de la tige 352, et de pénétrer par le canal 442 qui ne traverse pas directement la plaque 250

d'étanchéité, mais qui est relié à d'autres orifices d'écou-

lement présentés par cette plaque 250, par l'intermédiaire de canaux ménagés à l'intérieur de la plaque d'étanchéité (non représentés dans la coupe de la figure 17) et aboutissant à un alésage borgne 442. Enfin, des conduites de commande hydraulique peuvent également être totalement fermées par l'absence d'alésage traversant la plaque d'étanchéité à leur extrémité. Parmi les six orifices présentés par la plaque 250 d'étanchéité et associés aux conduites hydrauliques, par exemple, les orifices 301 sont des orifices borgnes, comme montré sur les figures 13 et 14. Ils peuvent être utilisés, par exemple, pour mettre en place une prise de pression sur la conduite hydraulique correspondante. Comme représenté plus en détail sur la figure 13, les conduites hydrauliques aboutissant aux orifices borgnes 301 de la plaque 250 d'étanchéité se logent dans des gorges 394 pour joints en V et, leurs clapets intérieurs 310 de retenue n'étant pas ouverts par une tige correspondante 352, elles restent efficacement fermées et empêchent toute fuite de fluide par les clapets intérieurs 310 de retenue et les joints 290 en V des orifices borgnes 301 de la plaque d'étanchéité. De même que précédemment, une bague annulaire extérieure 314 et un orifice 364 d'essai situés dans une gorge semi-circulaire 133 d'essai permettent l'application d'une pression d'essai sur chaque surface de la plaque 250 d'étanchéité afin de vérifier l'application de la bride et de vérifier également l'étanchéité aux fluides du joint torique 374. Comme décrit précédemment, toutes les gorges 394 pour joints en V, réalisées dans des orifices borgnes et communicants, sont

associées à des gorges 304 et 306 d'équilibrage de pression.

Une conduite 395 de raccordement hydraulique de l'orifice d'essai est disposée le long d'une rainure 360 réalisée à la périphérie du disque et traverse l'une des pattes 360 de maintien pour aboutir à la demi-bride 46. Dans cette forme particulière de réalisation, un seul orifice d'essai 364, une seule conduite d'essai 395 et une seule soupape 190 d'essai sont nécessaires en l'absence des deux conduites principales d'écoulement. Le système de branchement sur arbre sans plongeur pour dispositifs de production sous-marins à gabarit dans lequel la plaque d'étanchéité selon l'invention est destinée

à être utilisée, est caractérisé par le fait qu'aucun équipe-

ment hydraulique n'est laissé sur le fond de la mer pour assurer l'intégrité du joint et que tous les outils sont

récupérés pour être ensuite utilisés sur d'autres installa-

tions. Le système est très avantageux du fait de sa simplicité de conception, de son faible coût de mise en oeuvre et de la facilité et de la vitesse avec lesquelles les branchements et les débranchements sont réalisés. Le système de raccordement sans plongeur est utilisé lorsque les

conduites d'écoulement et les conduites de commande hydrau-

lique de la tête de puits ou de l'arbre de Noël, sur les moyeux exposés desquelles sont placés des couvercles protecteurs, sont déjà posées sur le site du puits, alors que l'autre moyeu, comportant les conduites d'écoulement et les conduites de service complémentaires, est placé, en étant protégé de la même manière par une plaque frontale de couverture, en alignement convenable et dans une position lui permettant encore d'être légèrement déplacé dans la direction latérale. A la surface, un outil de raccord est relié aux

câbles de guidage et descendu jusqu'à une position située au-

dessus des moyeux disposés face à face. Les couvercles des moyeux sont poussés vers le bas par la demi-bride inférieure

de manière que l'outil chevauche ensuite le raccord placé au-

dessous des deux moyeux, sa moitié complémentaire étant placée directement au-dessus et déjà engagée avec les vis de bridage. Au cours de cette opération, un axe de guidage solidaire de l'outil du raccord ouvre la soupape de l'orifice d'essai en appuyant sur sa butée à rappel par ressort. Les vérins hydrauliques montés entre les étriers des moyeux sont ensuite actionnés et les moyeux des conduites d'écoulement sont tirés pour être enclenchés l'un avec l'autre. Les moteurs de bridage sont mis en marche et les deux vis ferment les deux demi-brides jusqu'à ce qu'une force prédéterminée de bridage soit atteinte et que le raccordement soit réalisé. Au

cours de cette opération, les joints métalliques en V entou-

rant tous les orifices des conduites d'écoulement et tous les orifices traversants sont comprimés de manière à être appliqués hermétiquement contre les faces des moyeux. Dans le même temps, les tiges faisant saillie des obturateurs de guidage de fluide logés dans les alésages traversants de la plaque d'étanchéité ouvrent les clapets de retenue disposés dans les extrémités des conduites de commande hydraulique, à l'intérieur des moyeux. Les joints toriques peuvent à présent être soumis à un essai de pression et, si aucune fuite n'est détectée, l'outil du raccord est remonté à la surface en laissant le joint réalisé, mais sans laisser d'équipement sur le fond de la mer. L'écoulement des fluides dans les conduites d'écoulement ou dans les conduites de commande hydraulique peut ensuite être commencé et le fonctionnement

normal peut débuter.

Les plaques d'étanchéité peuvent être dégagées et remplacées par des plaques de formes différentes. A cet effet, on fait descendre l'outil de raccord de bridage et on inverse les opérations de verrouillage de la bride décrites précédemment. De cette manière, il est possible de modifier le trajet suivi par le fluide entre les diverses conduites hydrauliques en insérant des plaques d'étanchéité présentant différentes configurations de canaux intérieurs et

différentes configurations d'obturateurs de guidage.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent ëtre apportées à la plaque d'étanchéité décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Plaque d'étanchéité destinée à relier de manière étanche deux moyeux opposés (20, 30) de conduites de fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps métallique (56) en forme de disque sans rebord dont le diamètre est plus grand que l'épaisseur, des éléments de communication qui traversent le corps et qui permettent le passage de fluides entre les conduites de fluides des moyeux opposés, et des éléments portés par chaque face du corps et destinés à s'enclencher de manière étanche avec chacun des moyeux.

2. Plaque d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps porte des organes destinés à aligner les éléments de communication avec les moyeux opposés

de conduites de fluides.

3. Plaque d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des premiers organes destinés à assurer l'étanchéité entre la périphérie du corps et les moyeux de conduites de fluides, et des seconds organes destinés à assurer l'étanchéité autour des éléments de

communication et des moyeux.

4. Plaque d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisée en ce que les seconds organes d'étanchéité comprennent des joints métalliques (90) dont la section droite est en forme de V, le corps pouvant notamment présenter des gorges annulaires (92, 94) qui entourent les éléments de communication et qui sont destinés à loger les seconds joints d'étanchéité en V.

5. Plaque d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des dispositifs de guidage (150) disposés dans les éléments de communication

afin de régler l'écoulement de fluides dans ces éléments.

6. Plaque d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisée en ce que le corps présente des éléments transversaux de communication qui permettent le passage de fluides entre lesdits éléments de communication, les dispositifs de guidage comprenant des organes destinés à dévier le fluide par lesdits éléments de communication vers

lesdits éléments transversaux de communication.

7. Plaque d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps comporte des organes (58, 60) au moyen desquels la plaque d'étanchéité peut être suspendue

entre les moyeux opposés de conduites hydrauliques.

8. Raccord destiné à relier de manière étanche des conduites de transport de liquides, caractérisé en ce qu'il comporte deux moyeux alignés (20, 30) , opposés l'un à l'autre et présentant chacun un ou plusieurs orifices reliés à une ou plusieurs conduites de fluide, une plaque (50) d'étanchéité disposée entre les moyeux opposés et traversée par un ou plusieurs alésages (100) qui sont reliés à l'orifice ou aux orifices, et des éléments qui relient entre eux les moyeux opposés entre lesquels la plaque d'étanchéité

est disposée.

9. Raccord selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs des orifices contiennent des organes d'obturation destinés à fermer de manière étanche les conduites de fluide, et en ce que des dispositifs (150) de guidage de fluide sont disposés dans un ou plusieurs des alésages traversant la plaque afin de commander l'écoulement

de liquides entre les conduites opposées.

10. Raccord selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque comporte les organes destinés à assurer l'étanchéité entre cette plaque et les moyeux lors de l'application du dispositif destiné à relier entre eux les moyeux opposés, ces moyeux présentant des surfaces métalliques d'étanchéité qui ne portent pas de joint, lesdits organes d'étanchéité pouvant notamment comprendre des bagues annulaires (170, 172, 174) entourant un ou plusieurs des alésages, et des joints métalliques (90) en V, ayant une section droite à peu près triangulaire et logés dans des gorges (92, 94), entourant un ou plusieurs des alésages, lesdites gorges pouvant comprendre notamment des rainures rectangulaires et linéaires (104, 106) orientées radialement et reliant les gorges aux alésages afin d'équilibrer la pression régnant dans la partie concave du joint métallique et triangulaire en V.

11. Raccord selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque d'étanchéité comporte une ou plusieurs goupilles (66) disposées dans des trous (64) ménagés dans la plaque d'étanchéité afin d'aligner cette dernière avec les moyeux.

12. Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de guidage de fluide (150 ou 350) comprend un tige (152 ou 352) dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui de l'alésage, un groupe d'ailettes espacées (154 ou 354) situées à une première extrémité de la tige, les ailettes faisant saillie radialement de la tige vers les parois de l'alésage, et un chapeau qui fait saillie à l'extrémité supérieure de la tige et qui est destiné à s'élever au-dessus de la surface de la plaque d'étanchéité, une ou plusieurs desdites tiges pouvant notamment porter un obturateur (400) d'étanchéité à son extrémité opposée à celle comportant les ailettes, cet obturateur affleurant sensiblement la surface de la plaque, ou bien une ou plusieurs desdites tiges pouvant avoir une

longueur inférieure au diamètre de la plaque d'étanchéité.

13. Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque d'étanchéité présente plusieurs alésages transversaux qui font communiquer entre

eux deux ou plusieurs desdits alésages traversants.

14. Raccord selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque d'étanchéité présente un ou plusieurs orifices d'essai (164, 166) situés intérieurement

aux organes d'étanchéité.

15. Raccord selon l'une des revendications 8 et

9, caractérisé en ce que le dispositif destiné à relier entre eux les moyeux comprend deux demi-brides (46, 48) qui chevauchent les moyeux, la plaque d'étanchéité étant suspendue entre les demi-brides et un dispositif pouvant être télécommandé étant destiné à tirer l'une contre l'autre

lesdites demi-brides.