FR2497264A1 - Colonne montante souple a cols de cygne rigides et son procede de mise en place au large des cotes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE COLONNE MONTANTE MARINE SOUPLE. ELLE SE RAPPORTE A UNE COLONNE AYANT UN TRONCON VERTICAL 21 RACCORDE A UN TRONCON A FLOTTEUR IMMERGE 26, UN ENSEMBLE 82 DE RACCORDEMENT MONTE SUR CE DERNIER TRONCON, UN TRONCON SOUPLE 22 AYANT DES CONDUITES 70 EN FORME DE CHAINETTES, PLACE ENTRE LE TRONCON A FLOTTEUR ET LA SURFACE, ET PLUSIEURS CONDUITS RIGIDES 36 EN COLS DE CYGNE PORTES PAR LE TRONCON A FLOTTEUR ET RELIANT DES CONDUITES RIGIDES ET SOUPLES. APPLICATION A L'EXPLOITATION DES GISEMENTS PETROLIERS AU LARGE DES COTES.

Description

La présente invention concerne une colonne montante marine souple, c'est-

à-dire un système destiné à assurer la communication des fluides entre une installation placée à la surface de la mer et une tête de puits ou un système collecteur placé au-dessous de la mer, ainsi qu'un procédé

de mise en place d'une telle colonne.

Un élément essentiel dans l'exploitation des hy-

drocarbures fluides des gisements marins est l'établisse-

ment d'un système de communication pour les fluides entre le fond de la mer et la surface, lorsque l'installation de production a été établie. Un tel système, couramment appelé "colonne montante de production" comprend habituellement plusieurs conduits de transport des divers fluides produits

vers la surface, et notamment des canalisations de produc-

tion de pétrole et de gaz ainsi que des lignes électriques

et canalisations hydrauliques de commande.

Dans la production du pétrole et du gaz au large

des côtes, on peut utiliser une installation flottante com-

me plate-forme de production et/ou de stockage. Comme l'ins-

tallation est constamment exposée aux conditions régnant à la surface et au-dessous, elle est soumise à des mouvements

de soulèvement, de roulis, de tangage et de dérive. Une co-

lonne montante de production destinée à fonctionner de façon

convenable avec une telle installation doit être suffisam-

ment souple pour qu'elle compense de tels mouvements sur

de longues périodes de fonctionnement, sans défaillance.

Un exemple d'une telle colonne montante marine est celle qui est décrite dans le brevet des Etats-Unis d''Amérique n0 4 182 594. Cette colonne souple comprend un tronçon vertical rigide partant du fond de la mer jusqu'à une position fixe placée au-dessous de la zone de turbulence qui existe près de la surface de l'eau, et un tronçon souple comprenant des conduites souples d'écoulement partant de

la partie supérieure du tronçon rigide et rejoignant un na-

vire flottant à la surface, par l'intermédiaire de la zone

de turbulence. Un flotteur immergé est fixé à la partie su-

périeure du tronçon rigide afin qu'il maintienne celui-ci

avec une attitude sensiblement verticale. Lors de l'utili-

sation de colonnes montantes de ce type, des difficultés se présentent souvent au cours de la mise en place et de

l'entretien des conduites souples d'écoulement qui sont sou-

vent fixées au tronçon rigide d'une manière telle que la

partie d'extrémité adjacente au tronçon rigide n'a pas l'in-

clinaison normale correspondant à la forme en chaînette.

Cette disposition peut provoquer des contraintes localisées,

ainsi qu'une usure indésirable des conduites souples d'écou-

lement, au niveau des appareillages terminaux. Lorsque la conduite d'écoulement prend une forme naturelle en chaînette, elle se rapproche du tronçon fixe en direction ascendante,

presque verticale au point de suspension.

L'invention concerne une colonne montante souple dans laquelle les conduites souples d'écoulement ont des inclinaisons pratiquement verticales au niveau de leur partie terminale. Plus précisément, l'invention concerne une colonne montante marine souple destinée à raccorder une base placée au fond de la mer à une installation placée à la surface, comprenant

un tronçon vertical de conduits, comprenant plu-

sieurs conduites d'écoulement placées entre le fond de la mer et un tronçon à flotteur immergé, un ensemble de raccordement monté sur le tronçon à flotteur, un tronçon de conduits souples comprenant plusieurs conduites souples d'écoulement en forme de chaînettes, placées près d'une première extrémité à distance les unes des autres,

en direction sensiblement verticale dans l'ensemble de raccor-

dement, et

plusieurs conduits rigides en col de cygne suppor-

tés par le tronçon à flotteur et assurant la communication

des fluides entre les conduites d'écoulement du tronçon ver-

tical et les conduites souples supportées dans l'ensemble

de raccordement.

L'invention concerne aussi un procédé d'installation

d'une colonne montante marine souple en eau prodonde, com-

prenant la fixation d'un tronçon de colonne à plusieurs conduits, comportant plusieurs conduites d'écoulement, avec une attitude sensiblement verticale, à une base placée au

fond de la mer afin qu'il soit raccordé à une source d'hydro-

carbure fluide, le tronçon de colonne se terminant à son extrémité supérieure par un tronçon à flotteur immergé;

le montage d'un système à conduits souples com-

prenant plusieurs conduites souples d'écoulement fixées à

une première extrémité à une installation placée à la sur-

face et, à l'autre extrémité, à un ensemble de raccordement

dans lequel les conduites souples d'écoulement sont suppor-

tées près de leurs autres extrémités, à distance les unes des autres

la fixation de l'ensemble de raccordement au tron-

çon à flotteur, les conduites souples dépassant sous l'en-

semble de raccordement, avec une inclinaison correspondant de façon sensiblement normale à une chaînette; l'alignement de plusieurs conduits rigides en col de cygne sur les conduites d'écoulement comprises dans le

tronçon de colonne et sur les conduites d'écoulement suppor-

tées par l'ensemble de raccordement; et le raccordement des conduits en col de cygne aux conduites respectives d'écoulement afin qu'une communication soit établie dans la colonne montante pour la circulation

des fluides.

L'utilisation de conduits rigides en col de cygne assurant le raccordement des conduites dirigées vers le haut

placées dans le tronçon vertical, aux conduites souples d'é-

coulement, combinée à l'utilisation de l'ensemble de raccor-

dement qui maintient les extrémités des conduites souples

avec une attitude sensiblement verticale, lors du raccorde-

ment aux conduits en col de cygne assurent la disposition des conduits souples suivant un trajet en forme de chaînette entre le tronçon à flotteur et l'installation de surface, et réduisent beaucoup les contraintes dans les conduits souples d'écoulement et les équipements terminaux associés, si bien

que l'usure est réduite et la durée d'utilisation et la fia-

bilité de la colonne montante sont prolongées.

Les accouplements des conduits en col de cygne et des conduites verticales et souples d'écoulement sont avantageusement commandés à distance, par exemple dans des

raccords à commande hydraulique. De préférence, chaque-con-

duit en col de cygne a un raccord commandé hydrauliquement à une première extrémité afin qu'il soit raccordé à une conduite verticale et une partie terminale 'formée à l'autre extrémitéest destinée à pénétrer dans un raccord formé avec

une conduite souple d'écoulement.

Les conduits en col de cygne sont supportés par-

le tronçon à flotteur, de préférence dans un ensemble à chhâs-

sis qui comprend une rigole destinée à loger et supporter-

le conduit. Ce dernier est convenablement verrouillé et re-

tenu dans la rigole afin que la sécurité soit accrue.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une colonne', montante marine souple;

la figure 2 est une vue en plan du tronçon à flot-

teur de la colonne montante; la figure 3 est une élévation latérale du tronçon à flotteur de la figure 2 la figure 4 est une vue en plan du tronçon à flot-: teur auquel sont fixés les conduits en col de cygne; la figure 5 est une coupe verticale du tronçon à flotteur de la figure 3, avec un ensemble de raccordement

aux conduits en col de cygne auxquels les canalisations sou-

ples d'écoulement sont fixées; la figure 6 est une élévation latérale en coupe

partielle d'un conduit en col de cygne et du support asso-

cié ainsi que de l'équipement de mise en place la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6 la figure 8 est une vue en plan d'un guide d'outil de descente destiné au montage des conduits en col de cygne; la figure 9 est une élévation latérale du tronçon de conduite souple d'écoulement comprenant une poutre d'écar tement la figure 10 est une coupe du tronçon de conduite souple d'écoulement comprenant la poutre d'écartement; la figure 11 est une vue en plan d'un ensemble de raccordement; la figure 12 est une élévation latérale de Penser de raccordement;

les figures 13 à 17 sont alternativement des élé-

vations et des vues en plan d'une partie de l'ensemble de raccordement, et elles représentent la mise en place d'une conduite souple d'écoulement et de son raccord à un conduit en col de cygne; la figure 18 est une élévation latérale d'un méca nisme de raccordement d'un fil de guidage; et les figures 19A à 19D représentent schématiquemen une séquence de mise en place d'une colonne montante souple

Dans la description qui suit, faite en référence

aux dessins, certaines parties de la colonne montante soupl sont représentées uniquement à titre d'exemple d'un système qui fonctionne. Cependant, des modifications et variantes peuvent être apportées à ces parties dans la plupart des

cas. Par exemple, l'installation de surface n'est pas obli-

gatoirement un navire de production puisque des ensembles semisubmersibles et des plate-formes flottantes constituer d'autres structures utilisables avec des colonnes montantes souples, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Améri no 4 098 333. De manière analogue, la structure particulièz de l.-., connexion au fond de la mer peut être adaptée à une

tête unique de puits, à un système de production et de ras-

semblement de plusieurs puits ou à un collecteur destiné à recevoir et transporter du pétrole et du gaz. De manière analogue, le trongon inférieur immergé et vertical de coloi montante n'est pas obligatoirement formé par des conduits

rigides puisque des tuyauteries souples ou des tubes sou-

ples mis sous tension par des flotteurs peuvent être mainte-

nus en position fixe lorsqu'ils sont accrochés au fond de l'océan comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 911 688 et le brevet français ne 2 370 219. En outre, une excursion limitée du tronçon inférieur de colonne est possible bien que le tronçon supérieur souple en forme de chaînette soit utilisé afin qu'il permette une excursion

horizontale et des changements de hauteur importants de l'ins-

tallation de surface.

Sur les dessins, la figure 1 représente une colonne

montante marine souple 20 en position de travail à un empla-

cement au large des côtes. La colonne 20 a un tronçon infé-

rieur rigide 21 et un tronçon supérieur souple 22. Le tron-

çon inférieur 21 est fixé à la base 24 placée au fond 23.

de la mer et remonte jusqu'en un point qui se trouve juste au-dessous d'une zone 25 de turbulence qui est la zone de l'eau se trouvant sous la surface et qui est normalement

affectée par les conditions à la surface, telles les cou-

rants, les vents de surface et les vagues. Un tronçon 26 à flotteur comprenant des chambres 31 de flottaison est placé à la partie supérieure d'une enveloppe 27 du tronçon rigide

21 afin que celui-ci soit en position verticale sous tension.

Comme décrit plus en détail dans la suite du pré-

sent mémoire,le tronçon souple 22 comprend plusieurs con-

duites souples 70 et des poutres 75 d'écartement, les con-

duites étant raccordées à des passages de circulation for-

més dans le tronçon rigide 21, au niveau du tronçon 26 à flotteur. Le tronçon souple 22 descend à partir du troncon 26 à flotteur suivant un trajet en forme de chaînette avant de remonter vers la surface à laquelle il est raccordé à

une installation flottante 22a par un dispositif 71 d'accro-

chage. Comme indique sur la figure 1, la partie 24 de base et la partie inférieure du tronçon rigide 21 sont des

éléments utilisés de façon courante dans les colonnes mon-

tantes. La base 24 est placée sur le fond de la mer et les conduites immergées d'écoulement peuvent y aboutir. La base 24 peut être un organe de complètement de plusieurs puits, un centre collecteur immergé, ou une structure sous-marine analogue. Chaque conduite immergée aboutit sur la base 24

et a de préférence un raccord commandé à distance, par exem-

ple un raccord "emboîtable" fixé à son extrémité inférieure.

Comme l'indiquent les figures 1 et 6, le tronçon rigide 21 peut avoir une enveloppe 27 qui a un ensemble de connexion

(non représenté) à son extrémité inférieure qui est elle-

même destinée à coopérer avec un dispositif de montage placé

sur la base 24 afin que l'enveloppe 27 soit fixée à celle-

ci. Comme l'indique la figure 2, plusieurs conduites individuelles rigides 30 qui peuvent être de même diamètre ou de diamètres différents, passent dans des guides placés dans l'enveloppe 27 ou fixés à l'extérieur de celle-ci, de manière connue. Les conduites sont fixées par des raccords emboîtables ou vissés des conduits immergées sur la base 24 et forment des circuits individuels de circulation du fond 23 de la mer à un point adjacent au tronçon à flotteur,

à la partie supérieure de l'enveloppe 27.

Le tronçon 26 à flotteur comporte deux chambres 31 de flottaison fixées sur des côtés diamétralement opposés de l'enveloppe 27. Comme l'indiquent les figures 2 et 3, une poutre 33 est disposée entre les chambres 31 près de leurs extrémités supérieures et y est fixée. Des bras 34 de support d'ensemble de raccordement sont fixés aux bords externes des chambres 31 et dépassent horizontalement vers

l'extérieur de celles-ci.

Plusieurs structures 35 de support sont montées sur l'enveloppe 27 et fixées à la poutre 33 sur le tronçon à flotteur afin qu'elles logent et retiennent des conduits en U retourné (ou conduits en col de cygne) comme décrit dans la suite du présent mémoire. Bien que les figures 2, 3 et 5 ne représentent qu'une seule structure 35 de support, par raison de clarté, il faut noter que le tronçon à flotteur comprend une structure analogue 35 pour chaque conduit rigide placé dans l'enveloppe 27. La structure de support peut comprendre des bâtis individuels ou de forme intégrée. Les structures individuelles 35, bien que cette caractéristique ne soit pas représentée, sont disposées individuellement

sous chacun des conduits 36 en col de cygne comme repré-

senté en position montée sur la figure 4.

La figure 5 indique qu'un exemple de structure de support comprend un châssis vertical 37 ayant un élément inférieur 38 de montage fixé à la poutre 33 et ayant une

rigole 39 fixée à sa face supérieure. La rigole 39 est suf-

fisamment grande pour qu'elle-loge le conduit correspondant

36 en col de cygne.

Des entretoises supplémentaires peuvent être uti-

lisées afin que la stabilité de la structure 35 de support soit accrue. Il peut être souhaitable que le châssis 37 de

la structure de support soit entouré par un carénage rédui-

sant au minimum les risques de choc avec des câbles ou outils,.

par exemple par soudage d'une plaque d'acier entre les struc-

tures 35 de support au niveau des rigoles 39 et par disposi-

tion d'un carénage sur les côtés du châssis ouvert 37. De

nombreuses modifications peuvent être apportées à la struc-

ture 35 de support des cols de cygne. Des montants 40 de

guidage sont fixés aux chambres 31 de flottaison et en dé-

passent vers le haut comme indiqué sur les figures 2, 3 et 4; le rôle de ces montants de guidage est décrit dans la

suite du présent mémoire.

Sur les figures 6 et 7, le conduit 36 en col de cygne comprend un tronçon de conduit rigide 41 qui se courbe vers le bas aux deux extrémités afin qu'il forme un trajet de circulation en U retourné. Un raccord 42 (par exemple à bague de serrage, commandé hydrauliquement) est fixé à une première extrémité du conduit 41 et est destiné à relier celui-ci à un conduit rigide correspondant 30 lorsque lé

col de cygne. 36 est abaissé en position de travail. Les con-

ditions sévères imposées au système de manutention sous-

marin peuvent provoquer des pannes fréquentes de l'appareillage et peuvent poser des problèmes de réparation et des soupapes

de sûreté sont habituellement montées dans toutes les con-

duites d'écoulement afin qu'elles réduisent au minimum la

pollution et les pertes de produit. Des connecteurs et or-

ganes hydrauliques de mise en action redondants sont aussi

souhaitables étant donné les pannes occasionnelles de l'ap-

pareillage. Une vanne d'arrêt d'urgence 43 est donc montée dans le conduit 41 juste au-dessus de son extrémité mâle

comme indiqué sur la figure 6. La vanne 43 est de préfé-

rence du type de sûreté ouvert sous pression et fermé par un ressort, bien connu dans la technique (par exemple une vanne à sphérique "Grove" avec une commande 44 d'organe de mise en action "Bettis"). La vanne 43 n'est pas utilisée de préférence comme dispositif d'obturation principal de

la production dans le conduit respectif (le dispositif prin-

cipal étant normalement placé au fond 23 de la mer comme le savent les hommes du métier), mais elle est commandée

uniquement en cas d'urgence ou lors de l'entretien impli-

quant la mise en oeuvre du tronçon souple 22.

Un conduit 36 en col de cygne réalisé individuelle

ment est destiné à chaque conduit rigide 30. Un manchon par-

tiel 32 ayant un ou plusieurs cols 38 de repêchage est soude ou fixé d'une autre manière à une partie horizontale de la

face supérieure du conduit 36 en col de cygne. Comme l'indi.

que la figure 6, deux paires de pinces autoverrouillables

46 sont portées par le manchon 52. Chaque pince 46 a un or-

gane 47 de verrouillage articulé sur un support 32a sur le manchon 32 et ayant une surface 47a de came à son extrémité

inférieure et une oreille 47b à son extrémité supérieure.

Un ressort 48 repousse normalement l'organe 47 en position de blocaqe. Un mandrin hydraulique de guidage 49 est fixé

au conduit 36 en col de cygne et des canalisations hydrau-

liques partent de vannes emboltables (non représentées) pla cées dans le mandrin 49 et rejoignent le raccord 42 afin

que le col de cygne puisse être raccordé.

Un outil 50 de descente comporte un châssis 51 aya

des entonnoirs 52 de guidage à chaque coin, destinés à coo-

pérer avec des montants 40 de guidage portés par des chambres

31 de flottaison de manière que l'outil 50 puisse être abais-

sé sur dés lignes de fer ou de guidage, en position d'aliane-

ment convenable sur le tronçon 26 à flotteur. Une cloche 53 libérée hydrauliquement est montée sur le châssis 51, pour chaque col 38 de repêchage placé sur le manchon 32.Des vérins hydrauliques 54 sont placés de part et d'autre de la cloche 53 et des tiges 55 sont destinées à coopérer avec des oreilles de verrouillage 47b des éléments 47 de manière que ces oreilles soient placées en position déverrouillée

lorsque les tiges 55 sont allongées hors des cylindres 54.

Une boîte principale 56 de jonction hydraulique

est placée sur le châssis 51 et a des canalisations hydrauli-

ques (représentées en traits interrompus sur la figure 6)

qui sont disposées sur sa longueur et rejoignent divers mé-

canismes de commande hydraulique du bâti 51. Un organe em-

boîtable 57 est porté par le châssis 51 et est destiné à coopérer avec le mandrin 49 afin qu'il forme un trajet pour le fluide hydraulique destiné au raccord 42. Une botte 58 de jonction hydraulique d'essai est placée sur le châssis

51 et a une canalisation 59 d'essai de pression et une cana-

lisation hydraulique 60 de libération qui en dépasse vers

un raccord 61 d'essai à bague de serrage placé sur l'extré-

mité mâle 45 du conduit 41 en col de cygne. Une ligne 62 d'accrochage est montée entre le châssis 51 et le raccord 61. Un dispositif 63 d'accrochage est destiné à raccorder le châssis 51-à un train de tiges de forage 64 ou à un autre

dispositif destiné à abaisser et soulever l'outil 50 de tra-

vail. Comme indiqué sur la figure 8, dans certains cas, plu-

sieurs ensembles de connexion de col de cygne peuvent être

mis en position en même temps.

Le tronçon souple 22 (représenté sur la figure 1) comporte plusieurs conduites souples d'écoulement 70 en forme de chaînette destinées chacune à être raccordée entre l'installation de surface et le conduit correspondant 36 en col de cygne, sur le tronçon 26 à flotteur. L'extrémité supérieure de chaque conduite souple 70 est fixée en 71 à

l'installation flottante 22a par tout dispositif convenable.

Des conduites souples d'écoulement sont de préférence des

conduits multicouches gainés "Coflexip". Il s'agit de con-

duites circulaires ayant un recouvrement protecteur externe de "Rilsan". Les conduites d'écoulement sont disponibles dans le commerce avec diverses dimensions et peuvent être

fournies avec des extrémités amovibles. Le faisceau de con-

duites sous forme d'un ruban empêche le contact des condui-

tes et laisse suffisamment d'espace au niveau des poutres d'écartement pour que leur déplacement longitudinal ne soit pas empêché. Les conduites souples 70 sont retenues alignées parallèlement ou en forme de "ruban" pratiquement sur toute leur longueur. Plusieurs conduites de même longueur peuvent être supportées sous cette forme parallèle par plusieurs

poutres transversales d'écartement 75 (figures 9 et 10) espa-

cées le long des conduites 70 (quatre sont représentées sur

la figure 1).

Une poutre 75 d'écartement est une barre transver-

sale 76 sur laquelle sont placés plusieurs guides espacés 77 à raison d'un pour chaque conduite 70 qui est retenue avec du jeu. Chaque guide 77 a un portillon articulé 78 qui peut être ouvert (comme indiqué en traits interrompus sur la figure 10) afin que la conduite correspondante 70 puisse être placée dans le guide 77 puis fermée et verrouillée par

une goupille 77a qui maintient la conduite 70 à l'intérieur.

Chaque guide est suffisamment large pour laisser autour de la conduite souple un espace suffisant (par exemple d'environ

% ou plus). Les guides 77 peuvent être revêtus d'une man-

chon 79 de matière plastique à faible coefficient de frotte-

ment afin que l'éraillage des conduites 70 soit minimal.

Comme les poutres d'écartement 75 peuvent coulis-

ser par rapport aux conduites 70, il faut des supports de suspension. Des tiges ou fils 80 de support sont reliés à

chaque poutre 75 par un dispositif 81 de serrage ou d'ac-

crochage afin que les poutres 75 soient maintenues en posi-

tion longitudinale prédéterminée. Les extrémités supérieures des éléments 80 sont raccordées au dispositif 71 d'accrochage de l'installation 22a de surface si bien que les poutres

sont supportées par les fils.

L'ensemble 82 de raccordement (figures 11 et 12) permet le raccordement du tronçon souple 22 au tronçon 26 à flotteur. L'ensemble 82 a un organe horizontal allongé 83 de support. Celui-ci peut être une poutre en caisson ayant

plusieurs cavités 84. Ces dernières logent chacune une con-

duite souple correspondante 70 en formant un arrangement linéaire, les conduites étant espacées horizontalement. Un dispositif de verrouillage tel qu'un portillon 85 articulé

au niveau de la cavité 84, maintient l'extrémité de la con-

duite sur la poutre. Un vérin hydraulique 86 commande latéra-

lement le portillon 85 entre une position d'ouverture (repré-

sentée en traits interrompus sur la figure 11) et une posi-

tion de fermeture avec verrouillage. Les vérins hydrauliques 86 peuvent être fixés en permanence au support 83 ou montés

de façon amovible afin qu'ils soient placés au moment oppor-

tun par un plongeur.

Des ensembles 87 à tige de raccordement, commandés hydrauliquement, sont montés aux extrémités opposées de la poutre 83 de support et sont destinés à bloquer la poutre 83 sur les bras 34 lorsque l'ensemble 82 de raccordement est en position sur le tronçon 26 à flotteur. L'ensemble

82 est fixé aux bras 34 du tronçon à flotteur par deux en-

sembles 87 à tige de raccordement, commandés hydrauliquement et placés aux extrémités de la poutre 83. Cette fixation rétractable comporte des organes rétractables opposés 87c destinés à être retenus dans des fentes adjacentes 34a des

bras. Une configuration de barre en D et un arrangement com-

plémentaire des extrémités de la poutre et des bras 34 per-

mettent la chute de la totalité de l'ensemble de raccorde-

ment à distance du tronçon à flotteur et empêchent une dé-

formation angulaire et une détérioration du faisceau souple en cas de défaillance du dispositif d'accrochage ou en cas de retrait d'un seul organe. Une canalisation hydraulique 88 destinée à la commande des divers mécanismes placés sur l'ensemble 82 de raccordement est fixée à la poutre 83 de

support par un portillon manuel 89.

Un raccord principal 90 est monté à l'extrémité de chaque conduite souple d'écoulement 70 (par exemple sous

forme d'un raccord à bague vissée "Cameron" commandé hydrau-

liquement) et il est destiné à raccorder la conduite souple à l'extrémité mâle 45 d'un conduit correspondant 41, à distance. Un raccord secondaire ou de secours 91 peut être placé près du raccord principal 90 afin qu'il permette la libération de la conduite souple du tronçon 26 à flotteur

en cas d'urgence.

Comme l'indique la figure 13, un accouplement 92

ayant une lèvre 93 est placé au-dessous du raccord secon-

daire 91. Une plaque métallique 94 et une plaque 95 de ma-

tière plastique "Delrin" qui tournentsont montées sur l'accou-

* plement 92 afin qu'elles puissent tourner et coulisser et reposent sur la lèvre 93, jusqu'à ce que la conduite souple soit placée dans l'ensemble 82 de raccordement. Une plaque 96 d'appui est fixée à l'accouplement 92 et porte des vérins, sous forme de trois vérins hydrauliques 98 régulièrement répartis ayant des pistons 99 destinés à descendre par des

orifices de la plaque 96. L'accouplement 92 est fixé au por-

tillon 85 par une plaque métallique rotative 94 qui bloque

des axes 100 d'alignement (voir figure 14).

Lors de la mise en place de la colonne montante 20 selon l'invention, le tronçon inférieur rigide 21 associé

au tronçon 26 à flotteur, est placé sur la base 24. Les con-

duits rigides 30 sont disposés dans l'enveloppe 27 et sont raccordés aux conduites immergées d'écoulement sur la base 24. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 182 584 décrit une technique qui peut être utilisée pour le montage du tronçon rigide 21 et des conduits rigides 30. Le tronçon àflotteur comprenant les chambres 31, la poutre 33, les structures 35 de support et les bras 34 peuvent être fixés à l'enveloppe 27 et mis en place simultanément. Des capuchon

protecteurs utilisés au cours de l'installation ou des dé-

bris sont retirés des extrémités supérieures de chaque con-

duite rigide 30 par des plongeurs. Un ensemble de connexion à col de cygne est abaissé sur l'outil 50 dans la rigole respective 39 placée sur le tronçon 26 à flotteur. Le conduit 36 en coi de cygne est placé sur le châssis 51 de l'outil de manière qu'il soit convenablement aligné sur la rigole correspondante et le conduit rigide 30 lorsque les enton- noirs 52 du châssis 51 coopèrent avec les montants 40 de guidage sur les chambres 31 après abaissement le long des lignes de guidage fixées au montant 40. Lorsque le conduit 36 est abaissé dans la rigole 39, les surfaces 47a de came des organes 47 de verrouillage coopèrent avec un flasque 39a (figure 7) de la rigole 39 et déplacent les organes 47 vers l'extérieur jusqu'à ce qu'ils s'enclenchent sous le

flasque 39a et verrouillent ainsi le conduit 36 sur la ri-

gole 39. Simultanément, le raccord 42 se déplace sur l'ex-

trémité supérieure du conduit 30 et un dispositif de comman-

de du raccord 42 est formé par connexion hydraulique avec

la surface par l'intermédiaire du mandrin 49.

Lorsque le raccord 42 a été commandé, le conduit 36 et le raccord 42 sont testés en pression par ouverture de la vanne à sphérique 43 soit manuellement par un plongeur soit à l'aide de la-canalisation hydraulique 43a (figure 6) et par transmission de fluide hydraulique sous pression par la canalisation 59. Après la fin des essais, le raccord

61 d'essai est retiré de l'extrémité mâle 45 par la canali-

sation 60. Le raccord 61 est accroché à l'outil 50 par une ligne 62 afin qu'il soit retiré avec l'outil 50. Des cols 38 de repêchage du manchon 32 sont libérés des cloches 53 formées sur l'outil 50 et ce dernier est retiré afin d'être

réutilisé pour la mise en place d'autres cols de cygne 36.

Comme l'indique la figure 8, plusieurs cols de cygne 36 peu-

vent être montés en une seule opération.

Lorsqu'il faut de l'énergie électrique et/ou hydrau-

lique pour la commande ou les instruments au fond 23 de la mer, un ou plusieurs faisceaux d'éléments de commande (par

exemple 30a sur la figure 2) peuvent être placés dans l'en-

veloppe 27 et peuvent passer sur un châssis 37 de support de manière que leur extrémité supérieure 41a (figure 12) se

termine à peu près à la même position que les conduits 36.

Lorsque tous les conduits 36 sont en position de travail sur le tronçon 26 à flotteur, le tronçon souple supérieur

22 est mis en place.

Selon une technique de montage et de mise en place du tronçon souple 22, les conduites souples 70 et le câble électrique 70a (figure 12) sont conservés sur des rouleaux commandés par des moteurs (non représentées) montés sur le navire 22a. Une première extrémité de chaque conduit 70 et du câble électrique 70a est raccordée à un bouchon 101 qui est abaissé en étant retourné dans le puits A du navire 22a.Le bouchon 101 peut être transvasé entre les puits A et B à l'aide d'une ligne 102. Dans une variante, le bouchon ou une partie de celui-ci peut être placé préalablement, les

lignes souples étant transvasées individuellement et fixées.

Des fils 80 de support qui peuvent être les poutres 75 peu-

vent être fixés au bouchon 101 et dévidés avec les conduites, 70. Les poutres d'écartement sont montées sur les conduites lorsqu'elles sont dévidées,ou chaque conduit 70 peut être placé séparément dans le guide respectif 77 de la poutre par un plongeur après que chaque poutre 75 a pénétré dans l'eau. Après que le bouchon 101 et/ou les conduites souples

ont été transvasés vers le puits B, l'ensemble 82 de rac-

cordement peut être monté aux extrémités des conduites 70

et des câbles électriques 70a comme représenté sur les fi-

gures 19a à 19d.

Après montage du tronçon souple 22, le bouchon rotatif 101 est tiré dans le puits B du navire 22a et peut y être fixé. Le dispositif 82 de raccordement est abaissé à l'aide de câbles 110 (figures 12 et 19A-19D) en position qui se trouve juste au-dessous des bras 34 montés sur le tronçon 26 (figure 19B). Un plongeur D sort de la cloche 111 de plongée et fixe des câbles d'accrochage 112 (figure 19D) aux lignes de guidage 113. A l'aide d'un treuil (non représenté) monté sur le tronçon 26 à flotteur et des lignes d'accrochage 112, le plongeur D tire les lignes 113 dans les patins 115 de guidage (figures 11 et 12) qui sont fendus I '

ou articulés afin que les lignes 113 puissent y pénétrer.

Les lignes 113 sont alors tendues afin qu'elles tirent l'en-

semble 82 de raccordement en position sur les bras 34. Lors-

que l'ensemble 82 est tiré vers le haut, des supports supé-

rieurs 87a des ensembles 87 (figures 11 et 12) passent dans

des fentes 34a des bras 34 (figures 2 et 4). Des vérins hy-

drauliques 87b sont commandés afin qu'ils déplacent des barres transversales 87c en coopération entre les bras 34 si bien que l'ensemble 82 est verrouillé en position sur le tronçon 26.

Les vérins 98 (figures 13 à 17) sont alors comman-

dés afin qu'ils déplacent le raccord 90 en position de coo-

pération avec l'extrémité mâle 45 du conduit 36 et le rac-

cord 90 est commandé afin qu'il assure la connexion entre le conduit 36 et la conduite 70. Le plongeur D fait alors la connexion électriquehydraulique entre les câbles 41a

et 70a afin que l'installation soit terminée.

Dans une variante, les conduites d'écoulement peu-, vent être montées sur l'ensemble 82 de raccordement lorsque celui-ci a été placé dans l'eau. Cette opération est utilisée pour la mise en place initiale ou le remplacement individuel

des conduites souples.

Sur les figures 13 à 18, le portillon 85 porté

par l'ensemble 82 est déplacé en position d'ouverture (fi-

gures 13 et 14) par un vérin hydraulique 90. Des lignes 103 de guidage sont fixées au portillon 85 par des tampons 104 qui passent dans des tiges creuses 100 de positionnement placées sur le portillon 85 et sont maintenues en place par des goupilles 105 (figure 18). Les lignes 103 coopèrent avec des orifices de la plaque 94 et guident la conduite 70 dans

le portillon 95. Un embout 106 (figure 13) est fixé au rac-

cord 90 et la ligne inférieure 107 est fixée à l'embout 106.

La conduite 70 est abaissée sur les lignes 103 par la ligne 107 au-dessus du portillon 85 qui porte le poids de la conduite jusqu'au raccordement. Des orifices formés dans la plaque rotative 94 coopèrent avec les tiges 100 de positionnement du portillon 85 et les logent. La conduite

249726À

est alors abaissée jusqu'à ce que la plaque 87 d'appui vienne contre la plaque 95 de "Delrin". Le vérin 86 ferme alors le portillon 85 (figures 15 et 16) et les goupilles a sont introduites par un plongeur afin qu'elles bloquent le portillon en position de fermeture. Les lignes 103 peu- vent alors être retirées du portillon 85, et l'embout 106 peut être libéré du raccord 90 afin qu'il soit récupéré avec

la ligne 107.

Lorsqu'une conduite 70 doit être réparée ou rempla-

cée,elle peut être remplacée individuellement par déconne-

xion du conduit 36 correspondant et ouverture du portillon sur l'ensemble 82 de raccordement. La ligne 107 est fixée

au raccord 90 afin que la conduite 70 puisse être récupérée.

Les portillons 77 des poutres d'écartement sont ouverts suc-

cessivement afin qu'ils permettent le retrait de la conduite défectueuse 70. Dans les eaux très profondes, l'utilisation

de plongeurs peut ne pas être possible en pratique; cepen-

dant, les espaces importants entre les guides d'écartement

et les conduites souples et rondes peuvent permettre le pas-

sage de la conduite et de sa partie terminale eans les orifi ces des orifices d'écartement, à partir d'une extrémité du faisceau, après déconnexion. Une conduite 70 de remplacement peut être placée dans le tronçon souple 22 d'une manière

analogue à la mise en place initiale.

En cas d'urgence, le tronçon souple 22 peut être libéré facilement du tronçon 26 à flotteur. Chaque conduit est libéré du conduit 36 en col de cygne par libération du raccord principal 90 ou, lorsque celui-ci est défectueux, par libération du raccord secondaire 91. Les barres transvei sales 87c de raccordement des ensembles 87 sont mises en retrait afin que l'ensemble 82 de raccordement puisse être libéré des bras 34. Les ensembles 87 sont réalisés de manié: que, lorsqu'une seule barre 87c est retirée et lorsque l'au ensemble 87 est en panne, l'ensemble 82 de raccordement tom: par l'extrémité libérée et tire la barre défectueuse 87c

lors de sa chute.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Colonne montante marine souple destinée à relier

une base placée au fond de la mer à une installation de sur-

face, caractérisée en ce qu'elle comprend un tronçon vertical (21) de conduit comprenant plusieurs conduites d'écoulement (30) disposées entre le fond de la mer et un tronçon à flotteur immergé (26), un ensemble de raccordement (82) monté sur le tronçon à flotteur, un tronçon (22) de conduits souples comprenant

plusieurs conduites souples d'écoulement en forme de chat-

nettes distantes les unes des autres à une première extrémité

et disposées en direction sensiblement verticale dans l'en-

semble de raccordement, et plusieurs conduits rigides (36) en col de cygne

supportés par le tronçon à flotteur (26) et assurant la com-

munication des fluides entre les conduits d'écoulement du

tronçon vertical et les conduites souples d'écoulement sup-

portées par l'ensemble de raccordement.

2. Colonne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque conduit rigide en col de cygne (36) comporte,

à une première extrémité, un raccord (90) à commande hydrau-

lique reliant le conduit à une conduite d'écoulement du tron-

çon vertical (22) et, à l'autre extrémité, une partie termi-

nale raccordée à une conduite souple d'écoulement (70) sup-

portée dans l'ensemble de raccordement (82).

3. Colonne selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que le conduit en col de cygne (36) est supporté par le tronçon à flotteur (26) dans un châssis qui comprend une rigole (39) destinée à loger et supporter le

conduit (36) en col de cygne.

4. Colonne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le châssis comprend aussi un dispositif (46) de verrouillage et de retenue du conduit en col de cygne dans

la rigole.

5. Colonne selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisée en ce que chaque conduite souple d'écou-

lement (70) est suspendue à l'ensemble de raccordement (82)

avec une inclinaison correspondant pratiquement à une chaî-

nette.

6. Procédé de mise en place d'une colonne montante marine souple en eau profonde, selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend-

la fixation d'un tronçon (21) de colonne compre-

nant plusieurs conduites d'écoulement(30) en direction sen-

siblement verticale à une base placée au fond de la mer afin qu'elle assure le raccordement à une source d'hydrocarbures fluides, le tronçon de colonne se terminant à son extrémité supérieure à un tronçon à flotteur immergé (26),

le montage d'un tronçon (22) à conduit souple com-

prenant plusieurs conduites souples d'écoulement (70) fixées

à une première extrémité à une installation (22a) placée--

à la surface de la mer et un ensemble de raccordement (82)-

dans lequel les conduites d'écoulement (70) sont supportées

près de leurs autres extrémités afin qu'elles soient dis-

tantes, la fixation de l'ensemble de raccordement i82)_ au tronçon à flotteur (26) avec les conduites souples qui

sont suspendues à l'ensemble de raccordement avec une incli-

naison correspondant à l'inclinaison normale d'une chaînette, l'alignement de plusieurs conduits rigides (36) en col de cygne sur les conduites d'écoulement (70) du tron-.i çon souple (22), et le raccordement des conduits (36) en col de cygne avec les conduites correspondantes afin que le fluide puisse

circuler dans la colonne montante..