FR2623848A1 - TOOL SUPPORT APPARATUS FOR UNDERWATER WORKS WITHOUT HUMAN INTERVENTION - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'accomplissement automatique de travaux sous-marins. Un appareil de support d'outils permettant d'accomplir des travaux sous-marins sans intervention humaine, comprend un bâti en charpente métallique 1 équipé de jambes 2 et de dispositifs de retenue 3 pour des câbles de guidage 4. Des moyens de préhension 12, prévus pour la fixation d'un outil, sont montés sur l'appareil. Une ligne de commande et de liaison 7 est reliée à l'appareil pour commander son fonctionnement et pour assurer son alimentation électrique. Application à l'exploitation pétrolière sous-marine.The invention relates to the automatic completion of underwater work. A tool support device making it possible to perform underwater work without human intervention, comprises a metal frame frame 1 equipped with legs 2 and with retaining devices 3 for guide cables 4. Gripping means 12, intended for fixing a tool, are mounted on the device. A control and link line 7 is connected to the device to control its operation and to ensure its power supply. Application to underwater oil exploitation.
Description
La présente invention concerne un appareil de sup-The present invention relates to an apparatus for
port d'outils pour l'accomplissement de différentes opéra- carrying tools for the accomplishment of different opera-
tions en relation avec l'exécution de travaux sous-marins in connection with the performance of underwater works
sans intervention humaine.without human intervention.
Dans l'exploitation de pétrole et de gaz provenant de puits situés au fond de la mer, avec des profondeurs d'eau croissantes, on sera conduit à travailler à partir d'installations disposées au fond. D'autre part, avec des installations dites satellites situées au fond, il peut être économiquement favorable de relier des dépôts périphériques à une plateforme existante. Dans le cas d'installations situées au fond, il serait favorable à de nombreux égards d'utiliser un équipement automatique aussi bien pour la mise en place que pour la maintenance des installations. A de In the exploitation of oil and gas from wells at the bottom of the sea, with increasing water depths, we will be driven to work from facilities located at the bottom. On the other hand, with so-called satellite facilities located at the bottom, it can be economically favorable to connect peripheral depots to an existing platform. In the case of underground installations, it would be favorable in many respects to use automatic equipment both for the installation and for the maintenance of the installations. A of
grandes profondeurs, il serait absolument nécessaire d'uti- great depths, it would be absolutely necessary to use
liser un équipement automatique pour la mise en place et la automatic equipment for setting up and
maintenance des installations situées au fond, pour l'ex- maintenance of the underground facilities, for the ex-
ploitation de pétrole et de gaz.oil and gas operations.
Pour pouvoir accomplir en mer plusieurs opérations différentes télécommandées et sans présence humaine, au To be able to perform at sea several different operations remotely controlled and without human presence, at
moyen d'installations situées au fond de la mer, pour l'ex- means of installations located at the bottom of the sea, for the ex-
ploitation de pétrole et de gaz, on a fabriqué un appareil oil and gas operations, a device was manufactured
de support d'outils présentant une grande souplesse d'utili- tool carrier with great flexibility of use.
sation, qu'on peut employer pour surveiller des systèmes et avec différents outils pour des opérations d'inspection, de mise en place, de réparation, de remplacement d'organes, de commande et de maintenance, etc. , d'installations situées sation, which can be used to monitor systems and with various tools for inspection, set-up, repair, organ replacement, control and maintenance operations, etc. , of facilities located
au fond; L'appareil de support d'outils comprend essentiel- basically; The tool support apparatus essentially comprises
lement un bâti en charpente métallique avec des jambes, des accessoires et des dispositifs de retenue pour des câbles de guidage. L'appareil de support d'outils est en outre équipé d'un système de commande, d'un système de lancement et d'un système d'alimentation. Une ligne de commande et de liaison relie l'appareil de support d'outils à un équipement de travail et à une alimentation sur un navire de surface ou a metal frame frame with legs, accessories and retainers for guidewires. The tool support apparatus is further provided with a control system, a launching system and a feed system. A control and link line connects the tool support apparatus to work equipment and power on a surface vessel or
une plate-forme. La ligne de liaison est dimensionnée de fa- a platform. The connecting line is dimensioned
çon à pouvoir soulever jusqu'à la surface l'appareil de sup- to be able to lift to the surface the
port d'outils ainsi que les outils, à partir de l'emplace- tools as well as the tools, from the
ment d'installation au fond.installation at the bottom.
La partie consistant en un bâti en charpente métal- lique avec les jambes, doit avoir une grande étendue dégagée The part consisting of a frame made of metal frame with the legs, must have a large unobstructed area
dans les directions avant et arrière, pour permettre l'ac- in the forward and reverse directions, to enable
complissement de différents travaux dans une plage de tra- completion of various works within a range of
vail étendue, avec le support d'outils en position. Le bâti avec les jambes doit être dimensionné de façon à avoir une flottabilité élevée, et il doit être conçu de façon à offrir une grande souplesse dans le positionnement d'outils et de extended range, with the tool holder in position. The leg frame must be dimensioned to have a high buoyancy, and it must be designed to provide great flexibility in the positioning of tools and
leurs systèmes de commande et d'alimentation. their control and power systems.
L'appareil de support d'outils conforme à l'inven- The tool support apparatus according to the invention
tion comprend une partie consistant en un bâti en charpente métallique auquel sont fixées des jambes. Le bâti supporte It comprises a portion consisting of a metal frame frame to which legs are attached. Mount supports
un module de commande et un module d'alimentation. Des dis- a control module and a power supply module. Dis
positifs de retenue de câbles de guidage sont fixés de façon amovible au bâti ou, selon une variante, aux jambes. Des bras de manipulateurs peuvent être fixés aux jambes. Des Positive guide wire retainers are removably attached to the frame or, alternatively, to the legs. Manipulator arms can be attached to the legs. of the
moyens pour l'accouplement d'outils et des organes de conne- means for coupling tools and connecting parts
xion pour la transmission de signaux et d'énergie vers les outils sont fixés à la partie centrale du bâti. Les jambes sont conçues de façon qu'on puisse leur fixer un outil et xion for the transmission of signals and energy to the tools are attached to the central part of the frame. The legs are designed so that you can attach a tool and
qu'on puisse monter des jambes de support supplémentaires. we can mount additional support legs.
L'appareil de support d'outils, en association avec différents outils, permet d'accomplir différents travaux, par exemple le montage et le démontage de vannes disposées horizontalement et verticalement, le montage et le démontage d'un module de commande, des opérations d'inspection, de test de pression et d'usinage, le raccordement de tuyaux, la coupure de tuyaux, le treuillage, l'enlèvement de ciment The tool support apparatus, in combination with various tools, allows different tasks to be carried out, for example the mounting and dismantling of horizontally and vertically arranged valves, the mounting and dismounting of a control module, operations inspection, pressure testing and machining, pipe connection, pipe cutting, winching, cement removal
autour de tuyaux, et la manipulation de diverses pièces, ap- around pipes, and the handling of various parts,
partenant par exemple à la tête d'éruption. L'appareil de support d'outils est conçu et dimensionné de manière a être capable de soulever et de manipuler des modules dans une gammé de poids étendue, en association avec les différents outils. Sur le navire de surface ou la plate-forme, on équipe l'appareil de support d'outils avec un outil appro- prié pour l'opération prévue. On fait ensuite descendre jusqu'à l'installation située au fond l'appareil de support d'outils avec l'outil. Au moyen d'un équipement de commande se trouvant sur le navire de surface ou la plate-forme, on commande et on contrôle le travail qui est effectué au fond, avec la ligne de commande et de liaison reliée à l'appareil for example at the head of eruption. The tool support apparatus is designed and dimensioned to be able to lift and manipulate modules in a large weight range, in combination with the various tools. On the surface vessel or platform, the tool support apparatus is equipped with a tool suitable for the intended operation. Then, down to the installation located at the bottom of the tool support apparatus with the tool. By means of control equipment on the surface vessel or the platform, the work done on the bottom is controlled and checked with the control and connection line connected to the device.
de support d'outils. Lorsque le travail est terminé, on ra- of tool support. When the work is done, we will
mène l'appareil de support d'outils sur le navire de surface ou la plateforme, à l'aide de la ligne de commande et de leads the tool support apparatus to the surface vessel or platform, using the command line and
liaison.link.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la The invention will be better understood on reading the
description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à description which follows of an embodiment, given in
titre d'exemple non limitatif. La suite de la description as a non-limitative example. The rest of the description
se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 montre un appareil de support d'outils, La figure 2 montre un appareil de support d'outils, Referring to the accompanying drawings in which: Fig. 1 shows a tool support apparatus; Fig. 2 shows a tool support apparatus;
en vue de côté, avec un outil amarré contre une tête d'érup- in side view, with a tool moored against a head of erup-
tion, La figure 3 montre un appareil de support d'outils, avec un outil pour la manipulation horizontale d'une vanne placée horizontalement, La figure 4 montre un appareil de support d'outils avec un outil pour la manipulation verticale d'une vanne placée verticalement, La figure 5 montre un appareil de support d'outils avec un outil prévu pour l'introduction d'un dispositif de nettoyage, La figure 6 montre un appareil de support d'outils avec un outil prévu pour l'enlèvement de ciment autour de tuyaux; et La figure 7 montre un dispositif de préhension pour Figure 3 shows a tool support apparatus with a tool for horizontal handling of a horizontally positioned valve. Figure 4 shows a tool support apparatus with a tool for vertical handling of a valve. placed vertically, Figure 5 shows a tool support apparatus with a tool provided for the introduction of a cleaning device, Figure 6 shows a tool support apparatus with a tool provided for the removal of cement around pipes; and Figure 7 shows a gripping device for
un appareil de support d'outils.a tool support apparatus.
La figure 1 montre comment un appareil de support d'outils comprend un bâti 1 avec des jambes 2. Les jambes pQuventêtre fixées de façon réglable au bâti 1. Des disposi- tifs de retenue de câbles de guidage 3 sont reliés au bâti 1. Des câbles de guidage 4 relient le navire de surface à Figure 1 shows how a tool support apparatus comprises a frame 1 with legs 2. The legs may be adjustably attached to the frame 1. Guiding wire retainers 3 are connected to the frame 1. guide cables 4 connect the surface vessel to
l'installation située au fond. Avec les dispositifs de re- the installation located at the bottom. With the devices of
tenue de câbles de guidage 3 autour des câbles de guidage 4, holding guide cables 3 around the guide cables 4,
on peut faire descendre de façon simple l'appareil de sup- the device can be lowered easily
port d'outils 1, 2 vers l'installation située au fond, sans avoir à utiliser des éléments de lestage supplémentaires, et on peut ensuite ramener l'appareil au moyen de la ligne de commande qui est fixée au bâti, sans avoir à utiliser des tool port 1, 2 to the installation at the bottom, without having to use additional weighting elements, and can then be brought back by means of the command line which is fixed to the frame, without having to use of the
corps flottants supplémentaires.additional floating bodies.
Les systèmes fonctionnels qui sont présents à bord du navire de surface sont capables de compenser, dans de The functional systems that are present on board the surface vessel are able to compensate, in
larges limites, la houle que peut subir le navire de surfa- broad limits, the swell that the ship of surface
ce. Avec ce type d'appareil de support d'outils, lorsque les câbles de guidage sont fixés à l'installation située au fond, on peut positionner l'appareil de support d'outils de this. With this type of tool support apparatus, when the guide cables are attached to the installation at the bottom, it is possible to position the tool support apparatus
façon exacte par rapport à l'installation, pour l'accomplis- exactly in relation to the installation, for the accomplishment
sement d'un travail. Un appareil de support d'outils pouvant se déplacer librement présente des limitations considérables en ce qui concerne la manoeuvrabilité, à cause des courants work. A freely movable tool support apparatus has considerable limitations in terms of maneuverability, because of the currents
sous-marins, malgré l'utilisation de propulseurs. La capaci- submarines, despite the use of thrusters. The capacity
té de levage est également fortement limitée, du fait que des corps flottants très lourds sont nécessaires pour avoir des forces de levage élevées. Avec des câblesde guidage, on peut manoeuvreraisément un appareil de support d'outils dans Lifting tee is also severely limited, as very heavy floating bodies are required to have high lifting forces. With guiding cables, it is possible to maneuver a tool support apparatus into
la plage prévue, et cet appareil- peut avoir une grande capa- the intended range, and this device can have a large capacity
cité de levage.lifting city.
Un module de commande de fonctionnement 5 et un mo- An operation control module 5 and a module
dule d'alimentation 6 sont montés sur le bâti 1 de l'appa- 6 power supply are mounted on the frame 1 of the appa-
reil de support d'outils, et ces modules sont conçus de fa- tools, and these modules are designed to
çon à contrôler et à commander les travaux, en association avec les différents outils. Une ligne de commande et de liaison 7 est fixée au bâti 1 pour la transmission de si-' to control and control the work, in combination with the various tools. A control and connecting line 7 is fixed to the frame 1 for transmitting the signal.
gnaux de commande vers le module de commande de fonctionne- control commands to the operation control module.
ment 5 et pour le transport de l'appareil de support d'ou- tils avec des outils et éventuellement une pièce qui a été enlevée. Les pieds des jambes 2 peuvent être conçus d'une manière appropriée, en fonction du type d'opération. Des bras de manipulateurs 8 peuvent également être fixés aux jambes 2 lorsque certains travaux doivent être effectués, éventuellement avec un outil fixé à ces bras. Pour contrôler les travaux, l'appareil de support d'outils est équipé d'une ou de plusieurs caméras de télévision et de projecteurs, et 5 and for transporting the tool support apparatus with tools and possibly a part that has been removed. The legs 2 feet can be designed in a suitable manner, depending on the type of operation. Manipulator arms 8 can also be attached to the legs 2 when certain work needs to be done, possibly with a tool attached to these arms. To control the work, the tool support apparatus is equipped with one or more television cameras and projectors, and
éventuellement d'un autre système de contrôle, comme un sys- possibly another control system, such as a system
tème de contrôle à ultrasons, pour déterminer la position de différents organes dans la plage dans laquelle un travail ultrasound control system, to determine the position of different organs in the range in which a work
est effectué.is done.
La figure 2 montre par une vue de côté comment un appareil de support d'outils 1, 2 est amarré contre une tête d'éruption 9 dans une installation sous-marine.L'appareil de FIG. 2 shows in a side view how a tool support apparatus 1, 2 is moored against an eruption head 9 in an underwater installation.
support d'outils est conçu de façon à fonctionner en coopé- tool carrier is designed to operate in cooperation with
ration avec des éléments existants qu'on appelle des colon- ration with existing elements called colonists
nes de guidage ou des organes de guidage, 11. L'outil 10, qui est par exemple un outil de remplacement de vanne, peut 11, which is, for example, a valve replacement tool, can
être placé dans différentes positions. Il est en outre pos- to be placed in different positions. It is also possible
sible que l'amarrage de l'appareil de support d'outils soit sible that the mooring of the tool support
effectué au choix horizontalement ou verticalement. made either horizontally or vertically.
La figure 3 montre par une vue de face comment un appareil de support d'outils 1, 2 est équipé de moyens 12 FIG. 3 shows in a front view how a tool support apparatus 1, 2 is equipped with means 12
pour l'accouplement à un outil, pour la manipulation hori- for coupling to a tool, for horizontal manipulation
zontale et le remplacement d'une vanne placée horizontale- and replacing a valve placed horizontally
ment. La figure 4 montre par une vue de face comment l'appareil de support d'outils 1, 2 est équipé d'un outil is lying. FIG. 4 shows in a front view how the tool support apparatus 1, 2 is equipped with a tool
13 pour le levage d'une vanne verticale. Un bras de manipu- 13 for lifting a vertical valve. An arm of manipulation
lateur 14 est fixé à une jambe 2. Selon une variante, l'ou- 14 is attached to a leg 2. According to a variant, the
til 13 peut être équipé d'un dispositif 15 pour le raccorde- til 13 may be equipped with a device 15 for connection
ment de tuyaux. Pour pouvoir faire face à un dégagement éventuel par rapport aux câbles de guidage 4, l'appareil de support d'outils est équipé de propulseurs 16 qui sont fixés of pipes. In order to be able to cope with a possible clearance with respect to the guide cables 4, the tool support apparatus is equipped with thrusters 16 which are fixed
aux Jambes 2.to the legs 2.
La figure 5 montre comment un appareil de support Figure 5 shows how a support device
d'outils 1, 2, avec un module de travail 19 prévu pour l'in- of tools 1, 2, with a working module 19 provided for the in-
sertion d'un dispositif de nettoyage, a atteint sa position inférieure, avec les manchons de guidage 17 guidés vers l'installation sous-marine. Dans l'angle supérieur du bâti 1, se trouvent des manchons de guidage 18 pour les câbles de guidage 4. Pour garantir une distance correcte entre les a cleaning device has reached its lower position, with the guide sleeves 17 guided to the underwater installation. In the upper corner of the frame 1, there are guide sleeves 18 for the guide cables 4. To ensure a correct distance between the
manchons de guidage tubulaires 17, ces derniers sont proté- tubular guide sleeves 17, the latter are protected against
gés par des moyens d'absorption de chocs. On choisit des ressorts et des amortisseurs de façon à obtenir un freinage by shock absorbing means. We choose springs and dampers so as to obtain a braking
progressif du mouvement.progressive movement.
La figure 6 montre comment un appareil de support d'outils 1, 2 est adapté pour l'enlèvement de béton se trouvant sur un tuyau 20. Un outil 21 pour l'enlèvement de FIG. 6 shows how a tool support apparatus 1, 2 is adapted for the removal of concrete from a pipe 20. A tool 21 for the removal of
béton est fixé au bâti 1 de l'appareil de support d'outil. concrete is attached to the frame 1 of the tool support apparatus.
Dans ce cas, l'appareil de support d'outils est également équipé de quatre jambes de support réglables 22. Un module d'orientation équipé d'un propulseur de déplacement et aìentatian 16 est monté sur chaque jambe 2, de façon qu'on puisse manoeuvrer l'appareil de support d'outils après In this case, the tool support apparatus is also equipped with four adjustable support legs 22. An orientation module equipped with a displacement propeller and aientatian 16 is mounted on each leg 2, so that can maneuver the tool holder after
qu'il a été libéré, sans câbles de guidage. that it was released without guiding wires.
La figure 7 montre comment un appareil de support d'outils peut être équipé de moyens de préhension 23 prévus seulement pour soulever un dispositif ou pour la fixation de différents outils, chaque dispositif et outil étant équipé d'un organe 24 adapté aux moyens de préhension. Dans FIG. 7 shows how a tool support apparatus can be equipped with gripping means 23 provided only for lifting a device or for fixing various tools, each device and tool being equipped with a member 24 adapted to the gripping means . In
les cas dans lesquels le dispositif ou l'outil exige égale- cases in which the device or tool also requires
ment une alimentation électrique, l'appareil de support power supply, the support device
d'outils est équipé d'un connecteur d'alimentation, à l'en- of tools is equipped with a power connector, at the
droit auquel le dispositif ou l'outil correspondant comporte right to which the corresponding device or tool comprises
un dispositif de connexion correspondant. a corresponding connection device.
Il va de soi que de nombreuses modifications peu- It goes without saying that many modifications can
vent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. can be made to the apparatus described and shown without departing from the scope of the invention.
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