FR2591655A1

FR2591655A1 - Installation with J-shaped rising pipes for the offshore production of oil and gas; its combination with a manifold; method of connecting the manifold

Info

Publication number: FR2591655A1
Application number: FR8509938A
Authority: FR
Inventors: Norman R Wallace
Original assignee: Bechtel International Corp
Current assignee: Bechtel International Corp
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-06-19

Abstract

Each rising pipe comprises a horizontal section 18, a vertical section 22 and a bend section 16 joining the horizontal and vertical sections. The horizontal section 18 is joined, at one end, to an underwater manifold 12 and leaves the latter while being held by friction on the sea bed 20. The vertical section comprises a vertical end part joined to the ship 14 at the surface. The ship may be held in position by propellers 32 and/or mooring ropes 30, and it remains stationary by applying a horizontal traction force to the pipe 10. This traction force is compensated for by friction forces between the horizontal portion 18 and the sea bed 20. Applications : extraction from sea deposits.

Description

Installation à conduites montantes de conformation en J pour la production d'hydrocarbures au large des côtes sa combinaison avec un manifold ; procédé de raccordement du manifold.Installation with rising J-shaped conduits for the production of offshore hydrocarbons, its combination with a manifold; manifold connection process.

La présente invention concerne des perfectionnements au transport d'hydrocarbures, à partir de manifolds et de têtes de puits sous-marins jusqu'à un navire de production, et elle concerne plus particulièrement une conduite montante perfectionnée par laquelle s'écoulent ces hydrocarbures. The present invention relates to improvements in the transport of hydrocarbons from manifolds and submarine well heads to a production vessel, and more particularly relates to an improved riser through which these hydrocarbons flow.

On connait et on utilise depuis longtemps des conduites montantes verticales pour transporter des hydrocarbures, parmi lesquels le pétrole et le gaz naturel, depuis des manifolds ou des têtes de puits sous-marins, jusqu'à des navires de production en surface. Un problème fondamental se pose alors pour le navire de production couplé à une telle conduite montante, celui de rester stationnaire. De plus, une tension doit être appliquée à une conduite montante de production verticale par des dispositifs de tension, pour l'empêcher de faire des boucles ou de se plier, notamment en eau profonde. La tension appliquée à une conduite montante verticale peut atteindre des valeurs relativement élevées, surtout par gros temps. Vertical risers have been known and used for a long time to transport hydrocarbons, including petroleum and natural gas, from manifolds or submarine well heads to production vessels on the surface. A fundamental problem then arises for the production vessel coupled with such a riser, that of remaining stationary. In addition, tension must be applied to a vertical production riser by tensioning devices to prevent it from curling or bending, especially in deep water. The voltage applied to a vertical riser can reach relatively high values, especially in heavy weather.

De plus, cette tension relativement élevée nécessite d'utiliser des compensateurs de pilonnement, et elle oblige en outre à procéder fréquemment à des inspections et à des remplacements de tronçons de conduite montante, en raison de la fatigue.In addition, this relatively high tension requires the use of heave compensators, and it also makes it necessary to carry out frequent inspections and replacements of riser sections, due to fatigue.

Un autre grave problème lié à l'utilisation d'une conduite montante de production verticale est celui de l'usure de la jonction entre son extrémité inférieure et un manifold sous-marin. Lorsque la mer est agitée ou dans d'autres situations d'urgence, il s'avère souvent nécessaire de séparer la conduite montante de son raccord près du fond de la mer. Cela oblige à réenrouler la conduite montante, ce qui, en même temps que la flexion de la conduite séparée, peut la détériorer, de même que le navire de production, à l'extrémité supérieure de la conduite montante. Another serious problem related to the use of a vertical production riser is that of the wear of the junction between its lower end and an underwater manifold. When the sea is rough or in other emergency situations, it often proves necessary to separate the riser from its fitting near the bottom of the sea. This requires rewinding the riser, which, at the same time that the bending of the separate pipe, can damage it, as can the production vessel, at the upper end of the riser.

D'autres limitations à l'utilisation d'une conduite montante verticale sont : l'incitation à utiliser un navire de production semi-submersible pour obtenir une réduction des mouvements provoqués par les vagues, au détriment de la capacité de chargement ; la nécessité de réduire le champ. angulaire du navire de production à l'intérieur d'un cercle lorsque la longueur de la conduite montante augmente ; et la nécessité d'une installation de contrôle élaborée pour le navire-citerne voisin du navire de production, pour éviter l'application de charges latérales au navire de production et à la conduite montante, dues à la présence du navire-citerne. Other limitations to the use of a vertical riser are: the incentive to use a semi-submersible production vessel to obtain a reduction in the movements caused by the waves, to the detriment of the loading capacity; the need to narrow the field. angle of the production vessel inside a circle when the length of the riser increases; and the need for an elaborate control facility for the tanker adjacent to the production vessel, to avoid the application of lateral loads to the production vessel and the riser due to the presence of the tanker.

En raison des inconvénients précités, le besoin est apparu de perfectionner la construction et.la configuration des conduites montantes destinées à transporter les hydrocarbures, depuis les manifolds jusqu'aux navires de production en surface. La présente invention se rapporte à une conduite montante perfectionnée destinée à satisfaire ce besoin. Due to the aforementioned drawbacks, the need has arisen to improve the construction and configuration of the risers intended for transporting the hydrocarbons, from the manifolds to the surface production vessels. The present invention relates to an improved riser intended to satisfy this need.

Le brevet des Etats-Unis N0 3 266 256, délivré le 16 Abût 1966, décrit un procédé de pose de canalisations scus-marines. United States Patent No. 3,266,256, issued August 16, 1966, describes a process for laying marine pipelines.

La présente invention se rapporte à un système de conduites montantes de production perfectionnées, utilisées pour relier un manifold sous-marin à un navire de production en surface. Ce système peut comprendre une ou plusieurs conduites montantes, selon l'application à laquelle le système est destiné ou selon le nombre de canalisations de distribution du manirold sous-marin auquel la ou les conduites du système sont reliées. The present invention relates to a system of improved production risers, used to connect an underwater manifold to a surface production vessel. This system may include one or more risers, depending on the application for which the system is intended or according to the number of distribution pipes of the underwater manirold to which the system pipe (s) are connected.

Canaque conduite montante du système présente une configuration en J et comprend un tronçon horizontal susceptible d'être posé sur le fond marin et d'être relié par son extrémité extérieure, à une boîte de raccordement située sur un manifold sous-marin préalablement posé. Un tronçon de coude relie l'autre extrémité du tronçon horizontal à un tronçon vertical qui monte rejoindre le navire de production en surface. The rising riser of the system has a J-shaped configuration and includes a horizontal section capable of being placed on the seabed and of being connected by its outer end to a connection box located on a submarine manifold previously installed. A bend section connects the other end of the horizontal section to a vertical section which rises to join the production vessel on the surface.

Le tronçon horizontal d'une conduite montante unique ou de l'une des conduites d'un ensemble de conduites montantes multiples peut glisser avec frottement sur le fond marin, de sorte que les forces de frottement exercées par ce fond sur ce tronçon s'opposent à la tendance éventuelle du tronçon horizontal à se déplacer. La longueur du tronçon horizontal est choisie de façon que ces forces de frottement contrebalancent la plus grande partie, sinon la totalité, de la traction horizontale exercée sur la conduite montante par le navire de production. Le navire garde sa position grâce à des propulseurs et/ou à des amarres. The horizontal section of a single riser or one of the pipes of a set of multiple risers can slide with friction on the seabed, so that the friction forces exerted by this bottom on this section are opposed the possible tendency of the horizontal section to move. The length of the horizontal section is chosen so that these frictional forces counterbalance most, if not all, of the horizontal traction exerted on the riser by the production vessel. The ship keeps its position thanks to thrusters and / or moorings.

En restant en station, le navire applique une traction horizontale à la conduite montante, tout en faisant face aux vagues, lorsque les hydrocarbures sont transportés du manifold au navire de production par l'intermédiaire de la conduite montante.By remaining stationary, the ship applies horizontal traction to the riser, while facing the waves, when the oil is transported from the manifold to the production vessel via the riser.

La conduite montante selon l'invention résout donc le problème fondamental posé par le fait que le navire de production doit rester stationnaire dans le cas d'une conduite montante de production classique, pour empêcher que celle-ci ne subisse un bouclage ou une flexion, notamment en eau profonde. The riser according to the invention therefore solves the fundamental problem posed by the fact that the production vessel must remain stationary in the case of a riser of conventional production, to prevent it from undergoing looping or bending, especially in deep water.

L'invention a principalement pour objet un système de- conduites montantes perfectionnées, constitué par une conduite montante unique ou plusieurs conduites, destinées à relier un manifold sous-marin ou un ensemble de têtes de puits à un navire de production en surface, chaque conduite montante du système ayant une configuration en J en présentant un tronçon horizontal et un tronçon vertical, le tronçon horizontal de la conduite montante unique ou de l'une des conduites montantes d'un système à conduites multiples étant conçu pour glisser avec frottement sur le fond marin, tandis que le tronçon vertical est conçu pour être relié au navire de production.Ainsi, la traction horizontale appliquée aux conduites alors que le navire de production fait face aux vagues est contrebalancée par les forces de frottement exercées sur le tronçon horizontal de la conduite montante, lequel tronçon glisse avec frottement sur le fond marin, ce qui résout le problème du maintien en station du navire et évite des contraintes de flexion excessives, avec#une tension minimale appliquée à la conduite montante. The main object of the invention is a system of improved risers, consisting of a single riser or several pipes, intended to connect an underwater manifold or a set of well heads to a surface production vessel, each pipe riser of the system having a configuration in J by presenting a horizontal section and a vertical section, the horizontal section of the single riser or one of the risers of a multiple-pipe system being designed to slide with friction on the bottom marine, while the vertical section is designed to be connected to the production vessel; thus, the horizontal traction applied to the pipes while the production ship faces the waves is counterbalanced by the frictional forces exerted on the horizontal section of the pipe rising, which section slides with friction on the seabed, which solves the problem of keeping the ship stationary and quickly excessive bending stresses, with # a minimum tension applied to the riser.

L'invention a également pour objet un système de conduites montantes du type décrit ci-dessus en combinaison avec un manifold sous-marin et un navire de production, le système de conduites montantes comportant un tronçon de conduite montante horizontal glissant avec frottement sur le fond marin, lorsque les hydrocarbures sont transportés du manifold au navire de production par l'intermédiaire du système de conduites montantes et que les forces horizontales appliquées au système par le navire sont contrebalancées par les forces de frottement entre le fond marin et ledit tronçon horizontal. The invention also relates to a riser system of the type described above in combination with an underwater manifold and a production vessel, the riser system comprising a horizontal riser section sliding with friction on the bottom marine, when the oil is transported from the manifold to the production vessel via the riser system and the horizontal forces applied to the system by the vessel are offset by the frictional forces between the seabed and said horizontal section.

D'autres objets de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en regard du dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, et dans lequel
la figure 1 est une vue en élévation latérale schématique d'un navire de surface comportant une seule conduite montante de production qui en descend pour rejoindre un manifold sous-marin et est reliée au manifold, cette vue montrant un premier stade de la pose de la conduite montante en J selon l'invention ;;
la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, mais montrant l'augmentation de longueur de la conduite montante et son inclinaison pendant une phase ultérieure de sa pose
la figure 3 est une vue analogue à celle des figures 1 et 2, mais montrant la conduite montante en J totalement posée et apte à fonctionner
la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1, mais représentant une technique perfectionnée de raccordement d'une conduite montante unique à un manifold sous-marin
la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, mais représentant un stade ultérieur du raccordement de la conduite montante au manifold
la figure 6 est une vue analogue à celle des figures 4 et 5, mais montrant la conduite montante reliée au manifold et formant une configuration en J
la figure 7 est une vue en perspective partielle d'un système de conduites montantes multiples et du raccord situé sur un manifold sous-marin, destiné à recevoir les extrémités inférieures des conduites montantes du système, lorsqu'on les guide dans le raccord
la figure 8 est une vue en perspective de l'ex- trémité supérieure des conduites montantes d'un système à conduites multiples, montrant la façon dont on les réunit en un faisceau
la figure 9 est une vue en bout des extrémités supérieures des conduites montantes des figures 7 et 8 ;;et
la figure 10 est une vue en élévation latérale partielle d'un groupe de conduites montantes d'un système à conduites multiples, montrant la façon dont les conduites forment une configuration en J après leur raccordement au manifold sous-marin.Other objects of the invention will emerge from the detailed description which follows, with reference to the appended drawing given solely by way of nonlimiting example, and in which
Figure 1 is a schematic side elevational view of a surface vessel having a single riser production which descends to join an underwater manifold and is connected to the manifold, this view showing a first stage of the installation of the riser in J according to the invention ;;
Figure 2 is a view similar to that of Figure 1, but showing the increase in length of the riser and its inclination during a subsequent phase of its installation
Figure 3 is a view similar to that of Figures 1 and 2, but showing the riser in J completely laid and able to operate
Figure 4 is a view similar to that of Figure 1, but showing an improved technique for connecting a single riser to an underwater manifold
Figure 5 is a view similar to that of Figure 4, but showing a later stage of the connection of the riser to the manifold
Figure 6 is a view similar to that of Figures 4 and 5, but showing the riser connected to the manifold and forming a configuration in J
Figure 7 is a partial perspective view of a multiple riser system and the fitting located on an underwater manifold, intended to receive the lower ends of the risers of the system, when guided in the fitting
Figure 8 is a perspective view of the upper end of the risers of a multi-pipe system, showing how they are joined in a bundle
FIG. 9 is an end view of the upper ends of the risers of FIGS. 7 and 8; and
Figure 10 is a partial side elevation view of a group of risers in a multi-pipe system, showing how the pipes form a J-shape after connection to the submarine manifold.

Un premier mode d'exécution d'un système de conduites montantes de production en mer (au large des côtes) à configuration en J selon l'invention est désigné globalement en 8 et comprend une seule conduite montante 10 utilisée pour relier un manifold sous-marin 12 à un navire en surface 14, pour permettre de transporter des hydrocarbures ou autres depuis le manifold jusqu'au navire. La conduite montante 10 est spécialement conçue pour être utilisée au large en eau profonde, par exemple à des profondeurs de plus de 300 m. Elle convient également particulièrement pour être utilisée dans des eaux envahies par la glace, du fait que la conduite montante unique 10 du système 8 peut être posée sur le fond marin et que le navire de production peut s'éloigner si les forces engendrées par la glace deviennent menaçantes. A first embodiment of a system of risers for production at sea (offshore) with a J configuration according to the invention is generally designated at 8 and comprises a single riser 10 used to connect a sub-manifold. sailor 12 to a ship on the surface 14, to allow transport of oil or other from the manifold to the ship. The riser pipe 10 is specially designed to be used offshore in deep water, for example at depths of more than 300 m. It is also particularly suitable for use in ice-infested waters, since the single riser 10 of the system 8 can be laid on the seabed and the production vessel can move away if the forces generated by the ice become threatening.

La conduite montante 10 est constituée par un train de tronçons de conduite qui sont soudés, vissés ou assemblés autrement bout à bout. Les tronçons de conduite peuvent avoir n'importe quel diamètre, mais ils ont en général un diamètre de l'ordre de 30 cm ou plus pour transporter la production de plusieurs puits. The riser pipe 10 consists of a train of pipe sections which are welded, screwed or otherwise assembled end to end. The pipe sections can have any diameter, but they generally have a diameter of the order of 30 cm or more for transporting the production of several wells.

La conduite montante 10 comporte un tronçon de coude 16 entre ses extrémités, l'une des extrémités se raccordant au manifold et l'autre extrémité au navire de surface 14. Un tronçon horizontal 18 de la conduite montante 10, se raccordant au tronçon de coude 16, peut glisser en frottant sur le fond marin 20. Un second tronçon vertical 22 monte à partir du tronçon de coude 16 et se raccorde au navire 14. La forme globale de la portion suspendue de la conduite montante est celle d'une chaînette raidie. L'extré mité supérieure du tronçon 22 est désignée en 24 et est maintenue dans une position verticale ou presque verticale, grâce à un limiteur de couple vertical 26 porté par le navire en surface et en descendant, comme indiqué sur les figures 1 à 3.Le limiteur est utilisé en liaison avec une tourelle ou une plaque tournante pour permettre au navire de tourner par rapport à la conduite montante. En variante, on peut fixer la conduite montante au navire de production dans un derrick à suspension à la Cardan ou une rampe inclinée pivotante, que l'on utilise également en liaison avec une tourelle ou une plaque tournante rotative. The riser pipe 10 has a bend section 16 between its ends, one end connecting to the manifold and the other end to the surface vessel 14. A horizontal section 18 of the riser pipe 10, connecting to the bend section 16, can slide while rubbing on the seabed 20. A second vertical section 22 rises from the elbow section 16 and connects to the ship 14. The overall shape of the suspended portion of the riser is that of a stiff chain . The upper end of the section 22 is designated at 24 and is maintained in a vertical or almost vertical position, by virtue of a vertical torque limiter 26 carried by the vessel on the surface and descending, as indicated in FIGS. 1 to 3. The limiter is used in conjunction with a turret or turntable to allow the vessel to rotate relative to the riser. Alternatively, the riser can be attached to the production vessel in a Cardan suspension derrick or a swiveling inclined ramp, which is also used in conjunction with a turret or a rotating turntable.

Le manifold 12 est de n'importe quelle structure classique. Il repose sur le fond marin 20 et comporte une boîte de raccordement 28 à laquelle est relié le tronçon horizontal terminal adjacent 18. Manifold 12 is of any conventional structure. It rests on the seabed 20 and includes a connection box 28 to which the adjacent adjacent horizontal section 18 is connected.

En cours d'utilisation, la conduite montante 10 transporte des hydrocarbures, par exemple du pétrole et/ou du gaz naturel, depuis le manifold 12 jusqu'au navire en surface 14. En principe, le gaz naturel est séparé du pétrole au niveau du navire en surface 14 et réinjecté dans le fond marin 20, utilisé comme gaz combustible ou brûlé, tandis que le pétrole est en principe dirigé vers un bateau-citerne (non représenté), amarré ou relié autrement au navire en surface 14. En variante, on peut combiner le stockage et la production dans un seul navire ou bien canaliser les hydrocarbures se trouvant au fond de la mer vers un autre navire amarré ou vers la côte. In use, the riser 10 transports hydrocarbons, for example petroleum and / or natural gas, from the manifold 12 to the ship on the surface 14. In principle, natural gas is separated from petroleum at the level of the ship on the surface 14 and reinjected into the seabed 20, used as combustible or burnt gas, while the oil is in principle directed to a tanker (not shown), moored or otherwise connected to the ship on the surface 14. As a variant, storage and production can be combined in a single vessel, or the oil found at the bottom of the sea can be channeled to another moored vessel or to the coast.

Pendant le transport des hydrocarbures par la conduite montante 10, le navire 14 est maintenu dans une position pratiquement fixe par rapport au manifold 12 par des amarres 30. Lorsque les conditions atmosphériques sont difficiles, un ou plusieurs propulseurs 32 du navire 14 peuvent être utilisés pour exercer une traction horizontale. During the transportation of the hydrocarbons by the riser 10, the ship 14 is kept in a practically fixed position relative to the manifold 12 by moorings 30. When the atmospheric conditions are difficult, one or more thrusters 32 of the ship 14 can be used to exert horizontal traction.

Dans les deux cas, qu'on utilise des amarres 30 ou des pro pulseurs 32, la traction horizontale est de l'ordre de 450 kg à 68 tonnes.In both cases, whether mooring lines 30 or propellants 32 are used, the horizontal traction is of the order of 450 kg to 68 tonnes.

Ainsi, en utilisant une conduite montante 10 selon l'invention, on peut supprimer le problème fondamental de la fixité du navire de surface et réduire au minimum la tension appliquée à la conduite montante 10. On y parvient principalement en utilisant les forces de frottement entre le fond marin et le tronçon horizontal 18 de la conduite montante 10 pour éliminer pratiquement la totalité de la traction horizontale exercée sur le manifold et son raccord. Cet effet protège le raccordement de la conduite montante 10 avec le manifold 12 et garantit que la navire 14 reste stationnaire, en appliquant une traction horizontale à la conduite montante tout en faisant face aux vagues lorsque les hydrocarbures sont transportés du manifold au navire par l'intermédiaire de la conduite montante. Thus, by using a riser 10 according to the invention, it is possible to eliminate the fundamental problem of the fixity of the surface vessel and to minimize the tension applied to the riser 10. This is mainly achieved by using the friction forces between the seabed and the horizontal section 18 of the riser 10 to virtually eliminate all of the horizontal traction exerted on the manifold and its connector. This effect protects the connection of the riser 10 with the manifold 12 and ensures that the vessel 14 remains stationary, by applying horizontal traction to the riser while facing the waves when the oil is transported from the manifold to the vessel by the riser intermediate.

Pour mettre en place la conduite montante 10, on guide verticalement une conduite rigide verticale constituée par des tronçons de tube soudés, vissés ou reliés autrement entre eux, depuis le navire de surface 14 jusque dans la boîte de raccordement 28 du manifold 12. On ajoute alors des tronçons de conduite supplémentaires à la conduite et on éloigne le navire de la position alignée verticalement avec le manifold, comme indiqué sur la figure 1. To install the riser pipe 10, a vertical rigid pipe is guided vertically consisting of sections of tube welded, screwed or otherwise connected to each other, from the surface vessel 14 as far as in the connection box 28 of the manifold 12. We add then additional pipe sections to the pipe and the ship is moved away from the position vertically aligned with the manifold, as shown in Figure 1.

Comme le montre la figure 2, la longueur de conduite augmente, un coude se forme et le navire 14 passe dans une position intermédiaire latérale par rapport à une position alignée verticalement avec le manifold 12. La tension est maintenue à l'extrémité supérieure de la conduite montante au cours de cette étape de la pose. Enfin, lorsque des tronçons supplémentaires sont ajoutés à la conduite, la longueur de celle-ci augmente et, en raison de sa flexibilité inhérente, une portion de cette conduite, c'est-à-dire le tronçon horizontal 18, est posée progressivement sur le fond marin. La longueur du tronçon horizontal 18 est calculée pour garantir que la plus grande partie, sinon la totalité, de la traction horizontale provenant du navire 14, est compensée par les forces de frottement entre le fond marin et ce tronçon.Le navire demeure alors en position, les amarres 30 lui étant fixées et en descendant pour rejoindre des positions d'ancrage (non représentées). As shown in FIG. 2, the length of the pipe increases, a bend is formed and the vessel 14 passes into an intermediate lateral position relative to a position vertically aligned with the manifold 12. The tension is maintained at the upper end of the riser during this stage of installation. Finally, when additional sections are added to the pipe, the length of the latter increases and, due to its inherent flexibility, a portion of this pipe, that is to say the horizontal section 18, is laid progressively on the seabed. The length of the horizontal section 18 is calculated to ensure that most, if not all, of the horizontal traction from the ship 14 is compensated for by the frictional forces between the seabed and this section. The ship then remains in position , the moorings 30 being fixed to it and descending to join anchoring positions (not shown).

On peut utiliser les propulseurs 32 avec les amarres dans des mers agitées. La conduite montante en J représentée sur la figure 3 peut garder cette configuration indéfiniment pendant que des hydrocarbures sont transportés à travers la conduite montante et que le navire de surface ne supporte que le poids de cette conduite et de son contenu, et maintient une traction horizontale.Thrusters 32 can be used with moorings in rough seas. The J riser shown in Figure 3 can keep this configuration indefinitely while oil is transported through the riser and the surface vessel only supports the weight of that riser and its contents, and maintains horizontal traction .

Une autre technique possible de pose de conduite montante unique consiste à établir sa configuration en J en fixant son extrémité inférieure au fond marin ou au manifold par un câble. On déploie alors la conduite montante avec application d'une traction horizontale, selon la description précédente.- On peut alors relier l'extrémité inférieure de la conduite montante au manifold alors, on peut poursuivre la pose de la conduite sur le fond marin, jusqu'à ce que la proportion désirée de la traction horizontale ait été compensée p-ar les forces de frottement au contact du fond. Another possible technique for laying a single riser consists in establishing its configuration in J by fixing its lower end to the seabed or to the manifold by a cable. The riser pipe is then deployed with the application of horizontal traction, as described above. We can then connect the lower end of the riser pipe to the manifold, then we can continue laying the pipe on the seabed, until 'that the desired proportion of horizontal traction has been compensated for by the friction forces in contact with the bottom.

Cette variante de technique est représentée sur les figures 4 à 6, sur lesquelles un navire de surface 14 fait descendre un câble 32 sur le fond marin 20, l'extré- mité inférieure de ce câble étant ancrée par des moyens appropriés situés sur le manifold. Par exemple, le câble peut être ancré au fond marin 20, par exemple au moyen d'une poulie de retenue 36 fixée à un pieu enfoncé dans le fond marin. L'une des extrémités du câble est reliée à une bouée 38 qui flotte à la surface de l'eau et l'autre extrémité du câble est fixée au navire 14. This variant technique is shown in FIGS. 4 to 6, in which a surface vessel 14 lowers a cable 32 onto the seabed 20, the lower end of this cable being anchored by suitable means located on the manifold . For example, the cable can be anchored to the seabed 20, for example by means of a retaining pulley 36 fixed to a stake driven into the seabed. One end of the cable is connected to a buoy 38 which floats on the surface of the water and the other end of the cable is fixed to the ship 14.

Selon un autre mode d'exécution, le câble peut passer par la boîte de raccordement 28 du manifold 12. Ainsi, cette boîte ne doit pas nécessairement être rotative, comme il le faut pour mettre en oeuvre la technique décrite en regard des figures 1 à 3. Ainsi, on évite les problèmes de paliers ou d'autres problèmes structuraux associés à la boîte de raccordement en appliquant la technique représentée sur les figures 4 à 6. According to another embodiment, the cable can pass through the connection box 28 of the manifold 12. Thus, this box does not necessarily have to be rotatable, as is necessary to implement the technique described with reference to FIGS. 1 to 3. Thus, the bearing problems or other structural problems associated with the junction box are avoided by applying the technique shown in FIGS. 4 to 6.

A mesure que le navire 14 se déplace dans la direction de la flèche 40, la conduite est déposée de façon continue et est contrainte de suivre le câble. Cela nécessite que la longueur du câble augmente. Tandis que le navire 14 continue à se déplacer, la portion horizontale 42 de la conduite montante se trouve au fond de la mer. Alors, on libère le câble de la bouée 38 et on le relie à un autre navire de surface 44 qui se déplace dans le sens de la flèche 46, en provoquant le rapprochement de la conduite montante de la boîte de raccordement 28 et son raccordement à celle-ci. On libère alors le câble du navire 14 et on l'enroule sur le navire 44.Ensuite, la conduite montante continue à être posée par le navire 14, jusqu'à ce que la longueur désirée soit en contact avec le fond marin, pour lui appliquer la force de frottement désirée et compenser ainsi la traction du navire 14. As the ship 14 moves in the direction of the arrow 40, the pipe is laid down continuously and is forced to follow the cable. This requires the length of the cable to increase. As the vessel 14 continues to move, the horizontal portion 42 of the riser is at the bottom of the sea. Then, the cable is released from the buoy 38 and it is connected to another surface vessel 44 which is moving in the direction of arrow 46, by bringing the riser of the connection box 28 together and its connection thereto. The cable from the ship 14 is then released and it is wound on the ship 44. Then the riser continues to be laid by the ship 14, until the desired length is in contact with the seabed, for it apply the desired friction force and thus compensate for the traction of the vessel 14.

Si l'on compare les caractéristiques de fonctionnement de la conduite montante 10 en J à celles d'une conduite montante verticale classique, on peut obtenir plusieurs caractéristiques désirables absentes lorsqu'on utilise une conduite montante verticale avec la conduite 10. If one compares the operating characteristics of the riser pipe 10 in J with those of a conventional vertical riser pipe, one can obtain several desirable characteristics absent when using a vertical riser pipe with the pipe 10.

Par exemple, avec une conduite montante verticale, il-faut appliquer une tension pouvant atteindre 270 tonnes par mauvais temps pour empêcher la flexion de la conduite montante. Avec la conduite montante 10, lorsqu'on utilise des amarres 30 ou des propulseurs, la traction horizontale peut descendre dans l'intervalle de 0,45 à 63 tonnes. Pour compenser le pilonnement, un navire de surface utilisant une conduite montante verticale doit comporter des dispositifs de tension qui soient des compensateurs de pilonnement actifs. Par comparaison, lorsqu'on utilise la conduite montante 10, il n'y a pas besoin de tels dispositifs de tension.For example, with a vertical riser, a tension of up to 270 tonnes must be applied in bad weather to prevent the riser from bending. With the riser 10, when using mooring lines 30 or thrusters, the horizontal traction can drop in the range of 0.45 to 63 tonnes. To compensate for heaving, a surface vessel using a vertical riser must have tensioning devices which are active heave compensators. By comparison, when the riser 10 is used, there is no need for such tensioning devices.

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale de structure classique, des forces de tension relativement importantes lui sont appliquées en permanence. Cela nécessite un contrôle fréquent de la conduite et le remplacement de certains de ses tronçons lorsqu'ils sont proches de leurs limites d'endurance. Par comparaison, la conduite montante 10 n'est pas soumise à une tension permanenteaussi élevée. Dans la conduite montante 10, les points subissant des contraintes sont situés au niveau du coude 16. On ne change la conduite touchée qu'occasionnellement, en ajoutant ou en retirant un ou plusieurs tronçons sur le navire de surface 14. When using a vertical riser of conventional structure, relatively large tension forces are applied to it continuously. This requires frequent control of driving and the replacement of some of its sections when they are close to their endurance limits. By comparison, the riser pipe 10 is not subjected to such a high permanent tension. In the riser 10, the points under stress are located at the elbow 16. The affected pipe is only changed occasionally, by adding or removing one or more sections on the surface vessel 14.

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale classique, il se présente souvent des problèmes d'usure pour l'articulation ou le joint à rotule au niveau du manifold se trouvant au fond de la mer. Il ne se présente pas de tels problèmes d'usure lorsqu'on utilise une conduite montante 10, du fait que le tronçon horizontal 18 est immobilisé, car il frotte sur le fond de la mer. Ainsi, il n'y aura pas de mouvement relatif entre le tronçon horizontal 18 de la conduite montante 10 et le manifold 12, ce qui élimine les problèmes d'usure associés aux articulations à rotule des conduites montantes classiques. When using a conventional vertical riser, there are often wear problems for the joint or the ball joint at the manifold at the bottom of the sea. There are no such problems. wear when using a riser 10, because the horizontal section 18 is immobilized because it rubs against the sea floor. Thus, there will be no relative movement between the horizontal section 18 of the riser 10 and the manifold 12, which eliminates the wear problems associated with the ball joints of conventional risers.

Avec une conduite montante verticale classique, il faut souvent séparer son extrémité inférieure du manifold, par exemple par mer agitée ou dans des circonstances analogues. Cela crée une situation dangereuse en eau profonde, en raison du décrochage de la conduite au-dessous du navire. La séparation provoque le réenroulement de la conduite, ce qui peut détériorer le navire de production aussi bien que la conduite. With a conventional vertical riser, it is often necessary to separate its lower end from the manifold, for example in rough seas or in similar circumstances. This creates a dangerous situation in deep water due to the stalling of the pipe below the ship. Separation causes the line to rewind, which can damage the production vessel as well as the line.

Avec la conduite montante 10 en J selon l'invention, il ne peut se présenter de problèmes de décrochage, car la conduite montante est posée sur le fond marin et n'a pas à être séparée du manifold par gros temps ou lorsque la glace apparaît. With the riser pipe 10 in J according to the invention, there can be no problems of stalling, because the riser pipe is laid on the seabed and does not have to be separated from the manifold in heavy weather or when the ice appears .

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale classique, la capacité du navire de surface auquel la conduite se raccorde est limitée et on choisit pour lui, en général, un type semi-submersible de façon à réduire les mouvements du navire. On le fait aux dépens de la capacité de chargement qui, pour un semi-submersible, a une limite supérieure de l'ordre de 6 000 à 7 000 tonnes. When using a conventional vertical riser, the capacity of the surface ship to which the pipe is connected is limited and a semi-submersible type is chosen for it so as to reduce the movements of the ship. This is done at the expense of the loading capacity which, for a semi-submersible, has an upper limit of the order of 6,000 to 7,000 tonnes.

Au contraire, le navire de surface 14 utilisant la conduite montante 10 en J selon l'invention peut avoir une coque classique pour augmenter la capacité. Cette capacité peut être de l'ordre de 100 000 tonnes ou plus. On the contrary, the surface vessel 14 using the riser pipe 10 in J according to the invention can have a conventional hull to increase the capacity. This capacity can be of the order of 100,000 tonnes or more.

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale classique, il existe un arc de cercle limité à l'intérieur duquel le navire peut se déplacer. Cependant, lorsque la longueur de la conduite montante augmente ou que la profondeur jusqu'à laquelle elle doit s'étendre augmente, il faut restreindre la zone à l'intérieur de laquelle le navire peut se déplacer pour éviter l'application de charges latérales trop élevées à la conduite. Lorsqu'on utilise une conduite montante 10 selon l'invention, il ne se pose pas de tels problèmes, du fait qu'elle peut supporter l'application d'un déplacement latéral relativement important, en corrélation avec la charge latérale, et doit sa stabilité dynamique et statique à la traction latérale appliquée. When using a conventional vertical riser, there is a limited arc within which the vessel can move. However, when the length of the riser increases or the depth to which it has to extend increases, the area within which the ship can move must be restricted to avoid applying excessive lateral loads high driving. When using a riser 10 according to the invention, such problems do not arise, since it can withstand the application of a relatively large lateral displacement, correlated with the lateral load, and must be dynamic and static stability to applied lateral traction.

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale classique, il y a des conditions de contrôle strictes du positionnement d'un bateau-citerne par rapport au navire de production auquel la conduite verticale est reliée. Si le bateau-citerne est amarré au navire de production, on impose des exigences sévères au système de commande du bateau-citerne pour éviter l'application de charges latérales à la fois au navire de production et à la conduite. When using a conventional riser, there are strict conditions for controlling the positioning of a tanker relative to the production vessel to which the riser is connected. If the tanker is moored to the production vessel, stringent requirements are placed on the control system of the tanker to avoid the application of lateral loads to both the production vessel and the pipeline.

Le contrôle du bateau-citerne est simplifié par l'utilisation d'une conduite montante 10 selon la présente invention par corrélation des forces latérales appliquées au navire de production et à la conduite avec le déplacement horizontal du navire de production. Ainsi, lorsqu'on utilise une conduite lo, on réalise le contrôle à un coût d'équipement et de main-d'oeuvre minimum, ce qui garantit le contrôle correct du bateau-citerne par rapport au navire de production.Control of the tanker is simplified by the use of a riser 10 according to the present invention by correlating the lateral forces applied to the production vessel and to the pipeline with the horizontal displacement of the production vessel. Thus, when a lo line is used, control is carried out at minimum equipment and labor cost, which guarantees correct control of the tanker relative to the production vessel.

Lorsqu'on utilise une conduite montante verticale classique, il ne peut y avoir de production pendant le reconditionnement du puits. Avec la conduite montante 10 selon l'invention, on peut poursuivre la production, dans la mesure où un navire séparé effectue le reconditionnement et ne gêne pas le transport des hydrocarbures vers le navire de production lui-même. When using a conventional vertical riser, there can be no production during the reconditioning of the well. With the riser 10 according to the invention, production can be continued, insofar as a separate ship performs the reconditioning and does not interfere with the transport of the hydrocarbons to the production ship itself.

Un système à conduites montantes de production multiples 50 est représenté sur les figures 7 à 10 et comprend plusieurs conduites 52 formées de la façon décrite précédemment à propos de la conduite montante 10. Chaque conduite 52 est reliée de n'importe quelle façon appropriée en un faisceau avec des conduites montantes 52 adjacentes, par exemple par entretoises 54 en différents emplacements de la longueur des conduites montantes. Le faisceau de conduites montantes 52 peut présenter n'importe quelle configuration, telle que celle représentée sur les figures 8 et 9 où une conduite montante centrale 52 est entourée par un groupe de conduites 52. Pour des raisons de clarté, le faisceau représenté sur les figures 8 et 9 comporte seulement neuf conduites montantes 52. A multiple production riser system 50 is shown in Figures 7-10 and includes a plurality of risers 52 formed as described previously with respect to riser 10. Each riser 52 is connected in any suitable manner in a bundle with risers 52 adjacent, for example by spacers 54 at different locations along the length of risers. The riser bundle 52 may have any configuration, such as that shown in FIGS. 8 and 9 where a central riser 52 is surrounded by a group of pipes 52. For reasons of clarity, the bundle shown in the Figures 8 and 9 has only nine risers 52.

Les extrémités inférieures des conduites montantes 52 sont guidées dans un raccord 56 (figure 7) d'un manifold sous-marin. Dans ce but, le raccord 56 est monté de façon à pouvoir tourner sur un arbre 60 faisant saillie latéralement du manifold 58. Le raccord 56 comporte un élément distributeur 62 comportant des alésages 64 destinés à recevoir les extrémités inférieures de conduites montantes 52 respecti#ves, lorsque les conduites montantes sont guidées dans les alésages. Chaque alésage 64 comporte un tube 66 qui en part pour rejoindre un puits sous-marin afin d'en recevoir l'hydrocarbure. The lower ends of the risers 52 are guided in a fitting 56 (Figure 7) of an underwater manifold. For this purpose, the connector 56 is mounted so as to be able to rotate on a shaft 60 projecting laterally from the manifold 58. The connector 56 comprises a distributor element 62 comprising bores 64 intended to receive the lower ends of riser pipes 52 respecti # ves , when the risers are guided in the bores. Each bore 64 has a tube 66 which leaves to join an underwater well in order to receive the hydrocarbon therefrom.

Le raccord 56 peut tourner autour de l'axe longitudinal de l'arbre 60 à partir d'une position dans laquelle l'élément 62 est à l'extrémité supérieure de sa trajectoire de déplacement, de sorte que les extrémités ouvertes des alésages 64 sont alignées verticalement avec les conduites montantes 52 respectives. Ainsi, tandis que les conduites montantes descendent d'un navire de surface situé au-dessus d'elles, elles peuvent pénétrer dans des alésages 64 respectifs et être ainsi reliées à des tubes 66 correspondants aboutissant aux différents puits sous-marins auxquels lesdits tubes 66 sont reliés. Le raccord 56 peut alors tourner par rapport au manifold 58, tandis que le navire de surface auquel les conduites montantes 52 sont reliées se déplace dans une certaine direction par rapport au manifold 58. The connector 56 can rotate around the longitudinal axis of the shaft 60 from a position in which the element 62 is at the upper end of its displacement path, so that the open ends of the bores 64 are vertically aligned with the respective risers 52. Thus, while the risers descend from a surface vessel situated above them, they can penetrate into respective bores 64 and thus be connected to corresponding tubes 66 ending in the various underwater wells to which said tubes 66 are related. The connector 56 can then rotate relative to the manifold 58, while the surface vessel to which the risers 52 are connected moves in a certain direction relative to the manifold 58.

Les figures 1 à 3 représentent séquentiellement la façon dont le navire peut passer d'une position située juste au-dessus du manifold à une position qui en est écartée.Figures 1 to 3 show sequentially how the ship can move from a position just above the manifold to a position that is away from it.

Lorsqu'on utilise le système 50, le raccord 56 est initialement dans la position représentée sur la figure 7. Ainsi, tandis que les conduites montantes 52 sont posées à partir du navire de surface, on les fait descendre de façon que leurs extrémités inférieures pénètrent dans les alésages 64 correspondants, ce qui les relie aux tubes 66 respectifs. Alors, le navire de surface se déplace latéralement par rapport au manifold 58 et, ce faisant, les conduites montantes 52 commencent à s'incliner de la façon représentée sur la figure 2. En fin de compte, les conduites montantes seront disposées de la façon représentée sur la figure 10, certains de leurs tronçons, les tronçons 52a, ayant une direction générale horizontale, et les tron çons 52b ayant une direction générale inclinée vers le navire.L'un au moins des tronçons horizontaux 52a frottera sur le fond marin, comme indiqué sur la figure 10, de sorte que la tendance éventuelle des tronçons 52a ) se déplacer est combattue par les forces de frottement exercées par le fond marin sur le manifold horizontal 52 qui est en contact avec le fond marin. La longueur du tronçon horizontal en contact avec le fond marin est choisie de façon que ces forces de frottement contrebalancent la plus grande partie, sinon la totalité, de la traction horizontale exercée sur la conduite montante par le navire de production. Le navire est maintenu en position avec des propulseurs et/ou des amarres. En restant stationnaire, le navire applique une traction horizontale aux conduites montantes 52 tout en faisant face aux vagues lorsque les hydrocarbures sont transportés du manifold au navire de production par l'intermédiaire des différentes conduites montantes. When using the system 50, the connector 56 is initially in the position shown in FIG. 7. Thus, while the risers 52 are laid from the surface vessel, they are lowered so that their lower ends penetrate in the corresponding bores 64, which connects them to the respective tubes 66. Then, the surface vessel moves laterally with respect to the manifold 58 and, in doing so, the risers 52 begin to tilt as shown in Figure 2. Ultimately, the risers will be arranged in the way represented in FIG. 10, some of their sections, the sections 52a, having a general horizontal direction, and the sections 52b having a general direction inclined towards the ship. At least one of the horizontal sections 52a will rub against the seabed, as shown in Figure 10, so that the possible tendency of the sections 52a) to move is combated by the friction forces exerted by the seabed on the horizontal manifold 52 which is in contact with the seabed. The length of the horizontal section in contact with the seabed is chosen so that these friction forces counterbalance most, if not all, of the horizontal traction exerted on the riser by the production vessel. The ship is held in position with propellers and / or moorings. By remaining stationary, the ship applies horizontal traction to the risers 52 while facing the waves when the hydrocarbons are transported from the manifold to the production vessel via the various risers.

Claims

1. Installation intended to be used for transporting hydrocarbon fluids from underwater well heads or from an underwater manifold to a production vessel (14), characterized in that it comprises a riser (10) to horizontal section (18), an elbow section (16) and a vertical section (22), the horizontal section (18) comprising means for fixing the riser pipe (10) to the underwater manifold 112), the end upper part of the vertical section (22) comprising means for connecting it to the production vessel (14), the elbow (16) defining a continuous transition between the horizontal section (18) and the vertical section (22), the horizontal section (18 ) being designed to slide with friction on the seabed (20).

2. Installation according to claim 1, characterized in that the riser pipe (10) comprises several sections of pipe interconnected, said elbow section (16) being curved.

3. Combination of an underwater manifold comprising: a connection box (28); a surface ship (14); and a J-shaped riser system comprising a riser (22) extending between the manifold (12) and the surface vessel (14), the riser (10) having a horizontal section (18) connected to the connection box (28) of the manifold (12) and capable of sliding with friction on the seabed (20) in the vicinity of the manifold (12).

4. Combination according to claim 3, characterized in that the riser (10) comprises a curved elbow section (16) connecting its horizontal (18) and vertical (22) sections.

5. Combination according to claim 3 or 4, characterized in that said system of pipes comprises several risers (52) and means (54) connecting the risers (52) to each other in a bundle.

6. Combination according to claim 5, characterized in that the underwater manifold (58) comprises a connection box (56) mounted so as to be able to rotate on the manifold (58) and comprising several bores (64) intended to receive the lower ends of corresponding risers (52).

7. Combination according to claim 6, characterized in that the surface vessel comprises means for supporting the upper end of the vertical section of the riser and allowing the vessel to rotate relative to it.

8. A method of connecting a manifold for submarine hydrocarbons comprising a connection box to a surface vessel, characterized in that it comprises the following operations: a system of risers descending from the surface vessel is formed; connecting the lower end of the pipe system to the connection box of the submarine manifold; and increasing the length of the riser system while moving the surface vessel laterally and while the pipe system remains connected to the junction box, this increase in length comprising the operation of laying a section of the system of conduct on the seabed while the ship is moving to a fixed position relative to the manifold.

9. Method according to claim 8, characterized in that it comprises the operation of forming a bend in the system of risers, while laying said horizontal section on the seabed.

10. The method of claim 8 or 9, characterized in that it comprises the operation of maintaining the upper end of the riser system on the surface ship and allowing the ship to rotate relative to said system.