FR2748293A1 - Installation d'exploitation petroliere incorporant des socles de support de manifold, socle et procede de pose - Google Patents
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Abstract
L'invention est relative à une installation d'exploitation pétrolière off-shore (1) comportant deux socles (6, 8) reposant sur le fond sous-marin, chaque socle (6, 8) supportant un manifold (10; 10') relié à deux extrémités à deux embouts terminaux de tronçons de conduite flexible respectifs (5, 7; 7, 9) fixés au manifold (10; 10') sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, chaque manifold (10; 10') comportant en outre une bride (11) pour le raccordement étanche à une conduite (12) provenant d'une structure sous-marine telle qu'une tête de puits (2; 3), les manifolds (10; 10') des deux socles (6; 8) étant reliés entre eux à une extrémité par un tronçon de conduite flexible (7) et reliés, à l'autre extrémité, par des tronçons de conduite flexible respectifs (5, 9), à une installation d'exploitation en surface (4).
Description
La présente invention concerne l'exploitation pétrolière off-shore, et plus particulièrement une installation d'exploitation pétrolière utilisant des conduites flexibles pour le transport de fluides sous pression tels que des hydrocarbures provenant de têtes de puits sous-marins.
Les conduites utilisées pour le transport des hydrocarbures peuvent s'encrasser et se boucher suite à la formation d'un dépôt sur la surface interne des conduites, ce qui arrive fréquemment lorsque les hydrocarbures ont un taux de paraffine élevé.
On peut dans ce cas procéder périodiquement à un nettoyage des conduites, encore appelé "pigging", en exerçant une action mécanique sur la surface interne des conduites.
Afin de réaliser cette opération de nettoyage, on isole les têtes de puits sous-marins des tronçons de conduite flexible servant au transport des hydrocarbures jusqu'à la surface et on relie ces tronçons de conduite flexible entre eux de manière à former une boucle permettant d'injecter, depuis une installation d'exploitation en surface, un dispositif de nettoyage à une extrémité de la boucle et de récupérer ce dispositif de nettoyage à l'autre extrémité de la boucle.
Pour permettre d'isoler plus facilement les têtes de puits sous-marins des tronçons de conduite flexible servant au transport des hydrocarbures jusqu'à la surface, il est connu de disposer les manifolds de raccordement permettant d'établir une connexion étanche entre les conduites de courte longueur et de faible diamètre provenant des têtes de puits et les tronçons de conduite flexible de grande longueur et de plus grand diamètre servant au transport jusqu'à la surface sur des socles reposant sur le fond sous-marin.
L'utilisation de tels socles facilite le raccordement des conduites de différents diamètres, par exemple le raccordement entre une conduite flexible de 6" de diamètre interne et une conduite de 4" de diamètre interne, dans la mesure où il serait difficile d'incorporer un manifold à cet effet sur la tête de puits elle-même compte-tenu de sa structure.
Ces socles peuvent en outre supporter les vannes permettant d'isoler les têtes de puits et de faire communiquer les différents tronçons de conduite flexible entre eux pour former la boucle nécessaire à l'opération de nettoyage.
Pour relier, lors de l'opération de nettoyage, deux tronçons de conduite flexible utilisés lors de l'exploitation pour acheminer les hydrocarbures depuis les têtes de puits respectives jusqu'à l'installation d'exploitation en surface, on a proposé d'utiliser un socle supportant un raccord rigide en forme de U, relié à ses extrémités à deux tronçons de conduite flexible.
Le raccord en U est isolé par une vanne lors de l'exploitation des puits de sorte que les hydrocarbures produits par chacune des têtes de puits parcourent deux tronçons de conduite flexible distincts jusqu'à l'installation d'exploitation en surface pour effectuer le nettoyage, on isole chaque tête de puits et l'on fait communiquer les deux tronçons de conduite flexible par le raccord en U, ce qui permet de constituer une boucle permettant le passage, dans les deux tronçons de conduite flexible, d'un dispositif de nettoyage.
Toutefois, l'utilisation d'un socle supportant un raccord en U relié à deux tronçons de conduite flexible juxtaposés rend délicate et coûteuse la pose de l'installation, dans la mesure où l'un des deux tronçons de conduite flexible est relié à un deuxième socle qui doit être mis à l'eau tout en gérant simultanément le déroulement en chaînette des deux tronçons de conduite flexible.
Une deuxième solution consisterait à poser sur le fond les socles et d'effectuer in situ le raccordement des conduites flexibles sur les manifolds.
Toutefois, une telle solution n'est pas aisée à mettre en oeuvre dans la mesure où il est difficile de déplacer horizontalement des éléments à assembler sur le fond sous-marin.
L'invention a notamment pour objet de rendre plus aisée la pose d'une installation d'exploitation pétrolière comportant des socles de support de manifold relié à des tronçons de conduite flexible.
Selon une caractéristique de l'invention, l'installation d'exploitation pétrolière comporte deux socles reposant sur le fond sous-marin, chaque socle supportant un manifold relié à deux extrémités à deux embouts terminaux de tronçons de conduite flexible respectifs, fixés au manifold sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, chaque manifold comportant en outre une bride pour le raccordement étanche à une conduite provenant d'une structure sous-marine telle qu'une tête de puits sous-marin, les manifolds des deux socles étant reliés entre eux à une extrémité par un tronçon de conduite flexible et reliés à l'autre extrémité, par des tronçons de conduite flexible respectifs, à une installation d'exploitation en surface.
Il faut comprendre que les embouts terminaux de tronçons de conduite flexible sont fixés au manifold sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre lorsque les tronçons de conduite flexible quittent le socle sur lequel est fixé ledit manifold dans des directions sensiblement opposées.
La pose sur le fond sous-marin de l'installation d'exploitation pétrolière peut alors s'effectuer sans qu'il soit nécessaire de gérer la mise à l'eau simultanée de deux conduites flexibles, car il est possible grâce à l'invention de commencer par mettre à l'eau un premier tronçon de conduite flexible, de mettre ensuite à l'eau un premier socle, puis un deuxième tronçon de conduite flexible, un deuxième socle et enfin un troisième tronçon de conduite flexible.
Avantageusement, les portions des conduites flexibles proches des embouts terminaux fixés sur le manifold peuvent coulisser chacune dans un organe limiteur de courbure solidaire dudit socle.
Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, ledit organe limiteur de courbure est constitué par un ensemble de vertèbres fixé à une extrémité audit socle et à l'intérieur duquel peut coulisser ladite portion de conduite flexible proche de l'embout terminal fixé sur le manifold.
Avantageusement. lesdits manifolds ont chacun une forme générale de T, ladite bride de raccordement à la conduite provenant de la structure sous-marine associée étant portée par la branche centrale du T.
Avantageusement, l'un des deux socles supporte une vanne permettant de faire communiquer ou d'isoler les manifolds situés sur les deux socles.
Avantageusement, l'installation comporte un réseau de lignes de télécommande d'organes sous-marins tels que des vannes, constitué de conduites de type ombilical, ce réseau comportant un premier ombilical reliant l'installation d'exploitation de surface à un premier socle et un deuxième ombilical reliant le premier socle au second socle.
L'invention a également pour objet un procédé de pose d'une installation d'exploitation pétrolière, cette installation comportant deux socles destinés à reposer sur le fond sous-marin, chaque socle supportant un manifold destiné à être relié à deux extrémités à deux tronçons de conduite flexible respectifs fixés au manifold sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, chaque manifold comportant en outre une bride pour le raccordement étanche à une conduite provenant d'une structure sous-marine telle qu'une tête de puits, les manifolds étant destinés à être reliés entre eux à une extrémité par un tronçon de conduite flexible et reliés à l'autre extrémité par des tronçons de conduite flexible respectifs à une installation d'exploitation de surface, ce procédé comprenant les étapes consistant à, successivement
- dérouler, à partir d'un point de départ, sur le fond sous-marin un premier tronçon de conduite flexible au moyen d'un navire de pose,
- mettre à l'eau un premier socle préalablement raccordé au premier tronçon et à un deuxième tronçon tout en déroulant le début du deuxième tronçon en même temps que la fin du premier,
- dérouler sur le fond ledit deuxième tronçon de conduite flexible,
- mettre à l'eau le deuxième socle préalablement raccordé au deuxième tronçon et à un troisième tronçon tout en déroulant le début du troisième tronçon en même temps que la fin du deuxième,
- dérouler sur le fond ledit troisième tronçon de conduite flexible, le navire de pose effectuant sensiblement une boucle lors de la pose des trois tronçons de conduite flexible entre ledit point de départ et un point d'arrivée.
- dérouler, à partir d'un point de départ, sur le fond sous-marin un premier tronçon de conduite flexible au moyen d'un navire de pose,
- mettre à l'eau un premier socle préalablement raccordé au premier tronçon et à un deuxième tronçon tout en déroulant le début du deuxième tronçon en même temps que la fin du premier,
- dérouler sur le fond ledit deuxième tronçon de conduite flexible,
- mettre à l'eau le deuxième socle préalablement raccordé au deuxième tronçon et à un troisième tronçon tout en déroulant le début du troisième tronçon en même temps que la fin du deuxième,
- dérouler sur le fond ledit troisième tronçon de conduite flexible, le navire de pose effectuant sensiblement une boucle lors de la pose des trois tronçons de conduite flexible entre ledit point de départ et un point d'arrivée.
Avantageusement, la mise à l'eau de chaque socle s'effectue alors que le socle est relié par deux câbles au navire de pose, un premier câble étant attaché à l'arrière du socle et un deuxième câble étant attaché à un portique rigide articulé sur le socle, seul le câble relié à l'arrière du socle servant à soutenir le socle dans un premier temps de la descente, la tension dans ce câble étant relâchée lorsque le socle atteint une certaine profondeur, le câble attaché au portique servant alors à amener le socle dans une position sensiblement horizontale et ensuite à le retenir jusqu'à sa pose sur le fond sous-marin.
Avantageusement, le portique est fixé de manière amovible au socle de façon à pouvoir être récupéré après la pose d'un socle et servir à la pose du socle suivant.
Avantageusement, le portique comporte au moins un organe d'actionnement rotatif destiné à être actionné par un robot manipulateur, cet organe d'actionnement rotatif étant relié par une transmission à un mécanisme apte à transformer la rotation dudit organe en un mouvement de déverrouillage d'un crochet de fixation du portique sur le socle.
Par ailleurs, on a proposé d'effectuer le raccordement entre la tête de puits sous-marin et la bride de raccordement du manifold porté par le socle au moyen d'une conduite rigide réalisée sur mesure après une observation in situ des orientations de ladite bride de raccordement et d'une deuxième bride de raccordement prévue sur la tête de puits et de leur position relative.
Cette manière de procéder est relativement longue et coûteuse.
Pour faciliter le raccordement entre une structure sous-marine telle qu'une tête de puits sous-marin et la bride de raccordement prévue sur le manifold porté par le socle, on propose, selon l'invention, un nouveau socle de support de manifold pour une installation d'exploitation pétrolière.
Ce nouveau socle est destiné à reposer sur le fond sous-marin et supporte un manifold pour établir un raccordement étanche entre une conduite provenant d'une structure sous-marine telle qu'une tête de puits sous-marin et au moins une partie terminale d'au moins un tronçon de conduite flexible, le manifold comportant une bride de raccordement à ladite conduite et le socle et/ou le manifold comportant des moyens pour orienter l'axe de la bride de raccordement dans une direction choisie avant d'établir le raccordement avec ladite conduite lorsque le socle repose sur le fond sous-marin.
Un tel socle facilite la pose d'une conduite entre le manifold prévu sur le socle et la tête de puits, dans la mesure où il n'est plus nécessaire de réaliser sur mesure une conduite et un tel socle rend en outre possible la pose de l'installation sur un fond sous-marin présentant des dénivelés importants tout en utilisant des conduites équipées de raccords comportant un organe de verrouillage pouvant venir en position de verrouillage par l'effet de la gravité, auquel cas ladite direction choisie précitée correspond à la verticale, avec une tolérance angulaire inférieure ou égale à 100 et de préférence inférieure ou égale à 50.
Dans une réalisation particulière, le socle comporte un bâti fixe destiné à reposer sur le fond sous-marin et un plateau orientable par rapport au bâti et sur lequel est fixé ledit manifold.
Dans une réalisation particulière, ledit plateau est relié audit bâti par une articulation de type cardan.
Avantageusement, le socle comporte des moyens permettant d'orienter et de maintenir dans la position choisie ladite bride de raccordement.
Avantageusement, le socle comporte en outre des moyens permettant la fixation amovible sur le socle d'un portique utilisé pour la pose et/ou la récupération du socle.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation d'exploitation pétrolière conforme à un exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un socle conforme à un exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue en élévation latérale du socle représenté sur la figure 2, les conduites flexibles n'étant pas représentées,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, après mise en place des conduites flexibles et des boîtes de raccordement des ombilicaux de commande,
- la figure 5 est une vue de dessus du socle représenté sur la figure 4,
- la figure 6 est une vue schématique de dessus du plateau de support du manifold porté par le bâti du socle représenté sur les figures 2 à 5,
- la figure 7 montre isolément un élément de l'articulation permettant d'orienter dans une position choisie le plateau représenté sur la figure 6,
- la figure 8 est une vue en coupe selon le trait de coupe VIII-VIII de la figure 6,
- la figure 9 est une section selon le trait de coupe
IX-IX de la figure 6,
- la figure 10 est une section selon le trait de coupe
X-X de la figure 6,
- la figure 11 est une vue schématique de dessus du manifold porté par le socle représenté sur la figure 2, des conduites flexibles seuls les embouts de raccordement étant représentés,
- la figure 12 est une vue schématique représentant un ensemble de vertèbres,
- la figure 13 est une vue schématique en élévation latérale représentant un portique utilisé pour la pose d'un socle,
- la figure 14 est une vue de dessus du portique représenté sur la figure 13,
- la figure 15 est une vue en élévation frontale du portique représenté sur la figure 13,
- la figure 16 représente un détail du mécanisme de fixation amovible du portique sur le socle,
- les figures 17 à 21 illustrent différentes étapes de la pose d'un socle et,
- la figure 22 illustre la pose d'une boîte de raccordement d'ombilicaux de commande sur un support de boîte de raccordement fixé sur un socle.
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation d'exploitation pétrolière conforme à un exemple de réalisation de l'invention,
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- la figure 15 est une vue en élévation frontale du portique représenté sur la figure 13,
- la figure 16 représente un détail du mécanisme de fixation amovible du portique sur le socle,
- les figures 17 à 21 illustrent différentes étapes de la pose d'un socle et,
- la figure 22 illustre la pose d'une boîte de raccordement d'ombilicaux de commande sur un support de boîte de raccordement fixé sur un socle.
On a représenté de façon schématique sur la figure 1 une installation 1 conforme à un exemple particulier de réalisation de l'invention.
Cette installation 1 est destinée à l'exploitation de deux têtes de puits de pétrole sous-marins 2,3 par un bâtiment de surface 4 tel qu'un navire à positionnement dynamique.
Dans l'exemple décrit, la différence de profondeur entre le puits sous-marin 2 et le puits sous-marin 3 est de l'ordre de 150 m, la pente moyenne entre les deux puits étant de l'ordre de 70.
L'installation 1 comporte un premier tronçon 5 de conduite flexible pour relier le navire 4 à un manifold 10 supporté par un premier socle 6, ce manifold servant au raccordement de la tête de puits sous-marin 2 audit premier tronçon de conduite flexible 5.
Un deuxième tronçon de conduite flexible 7 relie le manifold 10 à un deuxième manifold 10' situé sur un deuxième socle 8.
Un troisième tronçon de conduite flexible 9 relie le manifold 10' situé sur le deuxième socle 8 et le navire 4.
Les tronçons de conduite flexible 5,7 et 9 présentent dans l'exemple de réalisation décrit un diamètre interne de 6" et sont du type "flow line".
Chaque manifold 10, 10' comporte un raccord en T, ce raccord portant sur sa branche centrale une bride 11 pour le raccordement étanche à une conduite 12 provenant de la tête de puits 2, 3 associée au socle considéré et constituée dans l'exemple décrit par une conduite flexible de diamètre interne 4", cette conduite 12 étant encore appelée "jumper".
Chaque raccord en T est muni sur sa branche portant la bride il d'une vanne 13 permettant d'isoler la conduite 12 pour une opération de nettoyage des tronçons de conduite 5, 7 et 9 comme cela sera précisé dans la suite.
Le manifold 10' supporté par le socle 8 comporte en outre une vanne 14 permettant d'isoler le raccord en T du tronçon de conduite flexible 7 lors de l'exploitation des têtes de puits 2 et 3.
On remarquera que les brides de raccordement opposées de chaque manifold 15 et 16 ont des axes sensiblement parallèles, ce qui permet aux portions terminales respectives 17 et 18 des tronçons de conduite flexible 5 et 7 de se situer sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre.
Les socles 6 et 8 supportent également des boîtes de raccordement d'ombilicaux de commande.
I1 faut comprendre par l'expression "ombilical de commande", un ou plusieurs câbles de transport d'informations, d'énergie électrique ou d'énergie hydraulique.
Plus précisément, le socle 6 supporte deux boîtes de raccordement 22, 23 et le socle 8 supporte une boîte de raccordement 24.
La boîte de raccordement 22 permet de raccorder un ombilical de commande 25 provenant du navire 4, un ombilical de commande 26 relié à la tête de puits 2 et un ombilical de commande 27 relié à la boîte de raccordement 23. Cette dernière permet de raccorder l'ombilical de commande 27 et une extrémité d'un ombilical de commande 28 relié à l'autre extrémité à la boîte de raccordement 24. La boîte de raccordement 23 est également reliée par l'ombilical de commande à la vanne 13 pour la commande de l'ouverture ou de la fermeture de cette dernière, La boîte de raccordement 24 permet de raccorder l'ombilical de commande 28, un ombilical de commande 29 provenant de la tête de puits 3 et deux ombilicaux de commande respectivement reliés aux vannes 13, 14 pour la commande de leur ouverture ou de leur fermeture.
L'ombilical de commande 27 est fixé à demeure sur le socle 6, et il est posé sur le fond sous-marin simultanément à celui-ci.
Sur la figure 1, toute la partie s'étendant au dessus de la ligne en pointillés F repose sur le fond de la mer tandis que la partie située en-dessous s'étend entre le fond sous-marin et le navire 4.
Une arche 30 est placée sur le trajet des tronçons de conduite flexible s'étendant entre le navire 4 et le fond sous-marin, les tronçons de conduite flexibles reposant sur cette arche 30 selon une configuration connue en elle-même et du type "lazy-S".
Les tronçons de conduite flexible 5 et 9 sont constitués sur leur portion s'étendant entre le fond sous-marin et le navire 4, par des conduites flexibles spécialement adaptées à la remontée des hydrocarbures et du type "riser".
Lors de l'exploitation des têtes de puits 2, 3, les vannes 13 sont ouvertes et la vanne 14 est fermée.
Les hydrocarbures sous pression provenant de la tête de puits 2 sont acheminés au navire 4 par le tronçon de conduite flexible 5 tandis que les hydrocarbures sous pression provenant de la tête de puits 3 sont acheminés au navire 4 par le tronçon de conduite flexible 9.
Dans le cas où les hydrocarbures produits sont riches en paraffine, un colmatage progressif des tronçons de conduite flexible 5 et 9 se produit, obligeant à procéder à un nettoyage périodique de ces derniers.
Pour ce faire, on ferme les vannes 13 de manière à isoler les têtes de puits 2 et 3 et l'on ouvre la vanne 14 de manière à réunir les tronçons de conduite 5, 7 et 9 et former une boucle permettant l'injection par une extrémité de l'un des tronçons 5 et 9 d'un dispositif de nettoyage depuis le navire 4.
Le dispositif de nettoyage peut comporter de façon connue en soi une brosse et/ou tout autre système de raclage.
On a représenté sur la figure 2 en perspective schématique, le socle 6.
Le socle 8 est sensiblement identique au socle 6 à l'exception près qu'il ne porte qu'un support de boîte de raccordement d'ombilicaux de commande et qu'il porte en plus la vanne 14. Le socle 6 n'a pas été représenté de façon détaillée sur le dessin.
Le socle 6 comporte un bâti 31, réalisé en métal dans l'exemple décrit, et un plateau 32 de support de manifold 10, ce plateau 32 pouvant avantageusement être orienté dans une position choisie par rapport au bâti 31 comme cela sera précisé dans la suite.
On distingue sur la figure 2 deux supports 33 destinés à recevoir les boîtes de raccordement 22 et 23. Chaque support 33 est muni de rails de guidage 33a permettant de centrer la boîte de raccordement lors de sa descente sur le support et d'un guide 33b pour l'introduction d'une broche prolongeant inférieurement la boîte de raccordement. Le guide 33b présente en partie supérieure une ouverture évasée facilitant l'introduction de la broche.
Le bâti 31 présente une forme généralement aplatie et rectangulaire.
On a représenté sur la figure 3, en élévation latérale, le socle 6, les portions terminales des tronçons de conduite flexibles n'étant pas illustrées sur cette figure.
On a représenté sur la figure 4, en élévation latérale, le socle 6 lorsque les portions terminales 17 et 18 des tronçons de conduite flexible sont fixées au raccord en T du manifold 10. Sont également représentées très schématiquement sur la figure 4 les boîtes de raccordement 22 et 23 et les ombilicaux de commande 25 et 28.
Comme indiqué plus haut, le plateau 32 est orientable par rapport au bâti 31. Plus précisément, dans l'exemple de réalisation décrit, le plateau 32 est relié au bâti 31 par une articulation de type cardan permettant de faire osciller le plateau 32 autour d'un premier axe géométrique de rotation X sensiblement parallèle au côté de plus grande dimension du bâti 31 et d'un deuxième axe géométrique de rotation Y, perpendiculaire et sécant avec l'axe X. L'intersection des axes X et Y correspond sensiblement au centre de gravité du plateau de sorte que ce dernier peut être réglé en position relativement aisément.
L'articulation du plateau 32 sur le bâti 31 s'effectue au moyen d'une croix 33', représentée isolément sur la figure 7, comportant un tube 34 d'axe X et un tube 35 d'axe Y fixé au tube 34 par une structure d'assemblage 36 située au centre de la croix.
En se reportant maintenant plus particulièrement aux figures 6 à 10. le plateau 32 est solidaire sur sa face inférieure d'un tourillon 37 d'axe X, engagé dans une extrémité 38 du tube 34 et pouvant pivoter dans cette dernière autour de l'axe géométrique de rotation X.
Le plateau 32 est solidaire, du côté opposé, d'un palier 39 d'axe X, pouvant pivoter autour d'un tourillon 40 engagé dans l'extrémité 41 du tube 34 opposée à l'extrémité 38. Le tourillon 40 est immobilisé en rotation dans le tube 34, et il est solidaire à son extrémité opposée au tube 34 d'une fourchette 42, présentant deux parois parallèles entre lesquelles peut pivoter un écrou 43 autour d'un axe de rotation Z parallèle à l'axe X.
Cet écrou 43 est en prise sur une tige filetée 44 montée à rotation sur le plateau 32 autour d'un axe géométrique de rotation K perpendiculaire et sécant à l'axe Z.
La tige filetée 44 est munie à son extrémité supérieure d'une molette 45 conformée pour pouvoir être actionnée en rotation par un robot manipulateur. La rotation de la tige filetée 44 provoque la montée ou la descente de l'écrou 43 et l'entraînement en rotation du plateau autour de l'axe géométrique de rotation X puisque le tourillon 40 est fixe par rapport au bâti 31.
Le tube 35 de la croix 33' est monté à rotation autour de l'axe Y sur le bâti 31. Plus précisément, le tube 35 est monté libre en rotation à une extrémité 46 sur le bâti 31 au moyen d'un tourillon 90 solidaire du bâti 31. Le tube est solidaire à l'autre extrémité d'un tourillon 91 supporté à rotation par un palier du bâti 31. Le tourillon 91 est solidaire à son extrémité opposée à celle engagée dans le tube 35 d'une fourchette 47 comportant deux branches portant à rotation autour d'un axe parallèle à l'axe Y un écrou 48 en prise avec une tige filetée 49 montée à rotation sur le bâti 31 autour d'un axe W sensiblement perpendiculaire au plan du bâti 31. La tige filetée 49 est munie à son extrémité supérieure d'une molette 50 conformée pour être entraînée en rotation par un robot manipulateur. La rotation de la tige 49 provoque la montée ou la descente de l'écrou 48 et le pivotement du plateau 32 autour de l'axe Y.
Un niveau à bulle 51 est fixé sur la face supérieure du plateau 32 pour permettre de positionner le plateau 32 à l'horizontale, avec l'axe H de la bride 11 sensiblement à la verticale, comme représenté sur la figure 6.
Ainsi, après la pose du socle 6 ou 8, il est possible de modifier l'orientation de la bride de racccordement 11 avant de rapporter sur cette dernière le raccord équipant l'extrémité de la conduite 12.
Lorsque le fond sous-marin sur lequel est posé le socle 6 ou 8 est incliné, on peut ainsi positionner le plan de joint de la bride 11 sensiblement à l'horizontale, l'axe H de la bride étant alors sensiblement vertical, aux tolérances près autorisées pour le raccordement à la conduite 12. Cette dernière est avantageusement équipée d'un raccord comportant un organe de verrouillage pouvant venir en position de verrouillage par l'effet de la gravité, auquel cas il est particulièrement important que le plan de joint de la bride 11 soit le plus horizontal possible. Dans l'exemple de réalisation décrit, on peut faire pivoter le plateau 32 de 100 environ autour de chaque axe X et Y, et assurer la verticalité de l'axe H de la bride 11 avec une tolérance angulaire meilleure que 50, et de préférence meilleure que 30.
On a représenté sur la figure 11 le manifold 10 en vue de dessus.
On a référencé 52 et 53 les embouts de raccordement des parties terminales 17 et 18 des tronçons de conduite flexible 5 et 7.
Le raccordement des embouts 52 et 53 et des brides 15 et 16 s'effectue au moyen de joints 54 et 55 de type connu en soi sous la dénomination "Grayloc".
De manière à éviter une courbure excessive des portions terminales 17 et 18 de conduite flexible, ces dernières sont engagées chacune dans des organes limiteur de courbure constitués dans l'exemple décrit par un ensemble 56 de vertèbres.
Ces vertèbres ne sont pas représentées sur la figure 11 dans un souci de clarté du dessin.
On a représenté sur la figure 12 un ensemble 56 de vertèbres constitué par l'assemblage, de façon connue en soi, de vertèbres 57 et 58 présentant une forme symétrique de révolution et constituées par des éléments tubulaires présentant en coupe dans un plan contenant leur axe de symétrie, une forme en U à bords tournés vers l'intérieur pour les vertèbres 57 ou à bords tournés vers l'extérieur pour les vertèbres 58, l'assemblage de deux vertèbres 58 s'effectuant au moyen d'une vertèbre 57.
La portion terminale de chaque tronçon de conduite flexible engagée dans un ensemble de vertèbres 56 est libre de coulisser à l'intérieur de celui-ci. Chaque ensemble de vertèbres 56 est fixé, à son extrémité adjacente au manifold 10, au plateau 32 au moyen d'un collier 59. Ainsi, la reprise des efforts de flexion est effectuée par les ensembles 56 de vertèbres fixés au plateau et le raccord en T n'est pas soumis à des contraintes importantes qui seraient susceptibles d'endommager autrement les joints de type "grayloc" ou le raccord lui-même.
On a représenté sur les figures 13 à 15 un portique 60 utilisé lors de la pose d'un socle 6 ou 8, comme cela décrit plus loin.
Ce portique 60 comporte un cadre rigide en forme de U dont les montants 61 sont fixés de manière pivotante sur le bâti 31, autour d'un axe géométrique de rotation V parallèle à l'axe géométrique
Y. Plus précisément, chaque montant 61 est fixé à son extrémité inférieure de manière amovible sur le bâti 31 au moyen d'un mécanisme de verrouillage 62 comportant un organe rotatif 63 monté à rotation sur le montant 61 et relié par une transmission à joints de cardan 64 à un mécanisme 65. Ce mécanisme 65 permet d'actionner un crochet 66 venant en prise sur l'extrémité 67 d'un axe fixé au bâti 31, pour retenir le portique 60 sur le bâti 31 tout en permettant sa rotation.
Y. Plus précisément, chaque montant 61 est fixé à son extrémité inférieure de manière amovible sur le bâti 31 au moyen d'un mécanisme de verrouillage 62 comportant un organe rotatif 63 monté à rotation sur le montant 61 et relié par une transmission à joints de cardan 64 à un mécanisme 65. Ce mécanisme 65 permet d'actionner un crochet 66 venant en prise sur l'extrémité 67 d'un axe fixé au bâti 31, pour retenir le portique 60 sur le bâti 31 tout en permettant sa rotation.
Le débattement angulaire du bâti est limité pour le socle 8 par des butées 61a disposées d'un côté de l'axe Y et par des câbles 61k reliant la traverse du portique 60 et le bâti 31, ces câbles 61b étant attachés à proximité du bord libre du bâti 31 du même côté que les butées 61a. Les câbles 61k sont tendus lorsque le portique est disposé sensiblement à la perpendiculaire du plan du bâti 31. Les câbles 61k permettent de maintenir le portique sensiblement perpendiculaire au socle même dans le cas où le centre de gravité de ce dernier n'est pas dans le demi-plan vertical délimité supérieurement par l'axe géométrique de rotation du portique. Le socle 6 qui comporte deux supports 33 de boîte de raccordement d'ombilicaux de commande est mieux équilibré que le socle 8 et le débattement angulaire du bâti est limité par des butées 61a disposées de part et d'autre de l'axe Y.
Le mécanisme 65 comporte un écrou 68 en prise sur une tige filetée 69 entraînée en rotation par la transmission 64. L'écrou 68 est articulé, autour d'un axe parallèle à l'axe V, à une extrémité 70 d'une biellette reliée au crochet 66, lui-même articulé en 69 autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe V. La rotation de l'organe 63 provoque par l'intermédiaire de la transmission 64 la rotation de la tige fileté
On bascule ensuite la rampe 73 comme illustré sur la figure 18. La chaussette 71 sui supporte la conduite 9 permet d'éviter l'apparition de mouvements de flexion qui seraient susceptibles d'endommager sinon le raccordement entre la conduite 9 et le manifold 10'.
La portion terminale 20 de conduite flexible est maintenue au moyen d'une gouttière 76 suspendue par une grue pour minimiser les moments de flexion exercés sur les extrémités des conduites flexibles.La rampe 73 est munie en partie haute d'une poulie de renvoi 77 sur laquelle passe le câble 74, qui soutient le socle 8 lorsque ce dernier est progressivement descendu dans l'eau en position sensiblement verticale. Le câble 74 reprend la quasi-totalité du poids du socle 8 lors de sa mise à l'eau.
Le socle 8 est ensuite descendu dans l'eau et lorsqu'il atteint une profondeur de quelques dizaines de mètres, on procède au détachement de la chaussette 71 à l'aide d'un robot manipulateur (R.O.V) comme illustré sur la figure 19. Le câble 75 relié au portique 60 n'est pas tendu. Le poids du socle 8 et du tronçon de conduite flexible situé sous ce dernier sont repris par le câble 74.
On procède ensuite au basculement progressif du socle 8 pour l'amener en position horizontale. Pour cela. on diminue progressivement la tension du câble 74 en augmentant celle du câble 75 et lorsque ce dernier est tendu, on détache le câble 74 au moyen d'un robot manipulateur. On se trouve alors dans la configuration de la figure 20, le socle 8 se situant à une dizaine de mètres de hauteur par rapport au fond. On a représenté sur cette figure par des hachures l'emplacement sur lequel le socle 8 doit être déposé.
Après la pose du socle 8 sur le fond sous-marin, on donne du mou au câble 75 avant de détacher le portique 60 du bâti 31 du socle 8 comme représenté sur la figure 21.
Pour détacher le portique 60, on fait tourner les organes rotatifs 63 au moyen d'un robot manipulateur de manière à dégager les crochets 66 des extrémités 67. Grâce à la distance séparant les organes rotatifs 63 du fond sous-marin, les organes rotatifs 63 se situent lors de leur actionnement à une hauteur du fond sous-marin suffisante pour que les éventuels nuages de particules soulevés par les hélices du robot manipulateur ne gênent pas la visibilité de ce dernier.
Après détachement du portique 60, ce dernier est récupéré et mis en place sur le socle 6 qui est posé d'une manière similaire.
Pour mener à bien la pose des tronçons 5, 7 et 9 et des socles 6 et 8, le navire de pose a décrit une boucle sans avoir à faire de marche arrière, On ne sort pas du cadre de l'invention en procédant en sens inverse, c'est-à-dire en posant d'abord le tronçon 5.
Pour effectuer la pose des boîtes de raccordement des ombilicaux de commande, on amène au bout d'un câble la boîte de raccordement au-dessus du support correspondant et l'on engage dans le guide 33k de ce dernier une chaîne prolongeant inférieurement la broche de centrage associée, comme illustré sur la figure 22.
Après la pose des boîtes de raccordement, on effectue à l'aide d'un robot manipulateur les opérations de raccordement des ombilicaux entre eux.
Avant d'effectuer le raccordement de la bride 11 avec la conduite 12 associée, on corrige si nécessaire l'orientation de l'axe H de la bride 11 en tournant à l'aide d'un robot manipulateur les molettes 45 et 50. On observe grâce à une caméra placée sur le robot manipulateur, le niveau à bulle 51 qui renseigne sur l'horizontalité du plateau 32.
On remarquera à l'examen de la figure 2 notamment que la bride 11 est située au fond d'une structure de guidage comportant deux panneaux pila, llo servant à positionner le raccord équipant la conduite 12 avant sa descente sur la bride 11. Un guide lic permet le passage d'un câble utilisé pour plaquer si nécessaire ledit raccord contre les panneaux lla et llb avant sa descente sur la bride 11.
On remarquera sur la figure 5 que les panneaux lia et lld sont reliés par un arceau lid qui n'entrave pas l'accès du robot manipulateur à la bride 11, aux molettes 45 et 50 et permet au robot manipulateur de voir le niveau à bulle 51.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit.
On pourrait notamment, dans une variante de réalisation non représentée, monter le plateau 32 sur trois pieds disposés comme les sommets d'un triangle sur le bâti 31, et dont la hauteur serait réglable, de manière à pouvoir positionner le plateau avec une orientation choisie par rapport au bâti.
On pourrait encore, dans une autre variante non représentée, fixer sur le bâti le manifold pour le raccordement des conduites flexibles et de la conduite provenant de la tête de puits, en montant simplement la bride pour le raccordement de la conduite provenant du puits sous-marin sur un joint orientable du type joint sphérique, qui serait positionné avec l'orientation voulue à l'aide d'un robot manipulateur avant d'effectuer le raccordement.
Claims (16)
1 - Socle (6;8) de support de manifold pour une installation d'exploitation pétrolière, ce socle étant destiné à reposer sur le fond sous-marin et supportant un manifold (10;10') pour établir un raccordement étanche entre une conduite (12) provenant d'une structure sous-marine (2;3) telle qu'une tête de puits sous-marin et au moins une partie terminale (17;18;20;21) d'au moins un tronçon (5,7,9) de conduite flexible, le manifold (10;10') comportant en outre une bride de raccordement (11) à ladite conduite (12) provenant de ladite structure sous-marine (2;3) et le socle et/ou le manifold comportant des moyens pour orienter l'axe (H) de ladite bride de raccordement (11) dans une direction choisie avant d'établir le raccordement avec ladite conduite (12).
2 - Socle de support de manifold selon la revendication 1, ladite conduite (12) étant équipée d'un raccord comportant un organe de verrouillage pouvant venir en position de verrouillage par l'effet de la gravité, caractérisé par le fait que ladite direction choisie correspond à la verticale, avec une tolérance angulaire inférieure ou égale à 100 et de préférence inférieure ou égale à 5 .
3 - Socle de support de manifold selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un bâti fixe (31) destiné à reposer sur le fond sous-marin et un plateau (32) orientable par rapport au bâti et sur lequel est fixé ledit manifold (10;10').
4 - Socle de support de manifold selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit plateau (32) est relié audit bâti (31) par une articulation de type cardan.
5 - Socle de support de manifold selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour positionner et maintenir dans la position choisie ladite bride de raccordement (11).
6 - Socle de support de manifold selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour la fixation amovible (67) d'un portique (60) utilisé pour la pose et/ou la récupération du socle posé sur le fond sous-marin.
7 - Installation d'exploitation pétrolière off-shore (1) comportant deux socles (6,8), dont au moins un socle tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, chaque socle reposant sur le fond sous-marin, et supportant un manifold (10;10') relié à deux extrémités à deux embouts terminaux de tronçons de conduite flexible respectifs (5,7;7,9) fixés au manifold (10;10') sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, chaque manifold (10;10') comportant en outre une bride (11) pour le raccordement étanche à une conduite (12) provenant d'une structure sous-marine telle qu'une tête de puits (2;3), les manifolds (10;10') des deux socles (6;8) étant reliés entre eux à une extrémité par un tronçon de conduite flexible (7) et reliés, à l'autre extrémité, par des tronçons de conduite flexible respectifs (5,9), à une installation d'exploitation en surface (4).
8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les portions des conduites flexibles proches des embouts fixés sur le manifold peuvent coulisser chacune dans un organe limiteur de courbure (56) solidaire dudit socle (6;8).
9 - Installation selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit organe limiteur de courbure (56) est constitué par un ensemble (56) de vertèbres (57,58) fixé à une extrémité audit socle (6.8) et à l'intérieur duquel peut coulisser ladite portion de conduite proche de l'embout fixé au manifold.
10 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée par le fait que lesdits manifolds ont chacun une forme général de T, ladite bride (11) de raccordement à la conduite (12) provenant de la structure sous-marine associée étant portée par la branche centrale du T.
11 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée par le fait que l'un (8) des deux socles supporte une vanne (14) permettant de faire communiquer ou d'isoler les manifolds (10,10') situés sur les deux socles (6,8).
12 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, comportant un réseau de lignes de télécommande d'organes sous-marins tels que des vannes, constitué de conduites de type ombilical, caractérisé par le fait que ce réseau comporte un premier ombilical reliant l'installation d'exploitation de surface et un premier socle (6) et un deuxième ombilical reliant le premier socle au second socle (8).
13 - Procédé de pose d'une installation pétrolière, cette installation comportant deux socles (6.8) destinés à reposer sur le fond sous-marin, dont au moins un socle tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 6. chaque socle (6.8) supportant un manifold (10;10') destiné à être relié à deux extrémités à deux tronçons de conduite flexible respectifs (5,7;7.9) fixés sur le manifold (10:10') sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, chaque manifold comportant en outre une bride (11) pour le raccordement étanche à une conduite (12) provenant d'une structure sous-marine (2;3) telle qu'une tête de puits, lesdits manifolds étant destinés à être reliés entre eux à une extrémité par un tronçon de conduite flexible (7) et à l'autre extrémité par des tronçons de conduite flexible respectifs (5,9) à une installation d'exploitation en surface (4).
le navire de pose effectuant sensiblement une boucle pour poser les trois tronçons de conduite (9,7,5).
- dérouler sur le fond ledit troisième tronçon de conduite flexible,
- mettre à l'eau le deuxième socle (16) préalablement raccordé au deuxième tronçon et à un troisième tronçon de conduite flexible, tout en déroulant le début du troisième tronçon et la fin du deuxième,
- dérouler sur le fond ledit deuxième tronçon de conduite flexible (7),
- mettre à l'eau un premier socle (8) préalablement raccordé au premier tronçon et à un deuxième tronçon, tout en déroulant le début du deuxième tronçon et la fin du premier,
- dérouler sur le fond au moyen d'un navire de pose un premier tronçon de conduite flexible (9),
ce procédé de pose comprenant les étapes consistant à, successivement
14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la mise à l'eau de chaque socle (6,8) s'effectue alors que le socle est relié par deux câbles (74,75) au navire de pose, un premier câble (74) étant attaché à l'arrière du socle et un deuxième câble (75) étant attaché à un portique rigide (60) articulé sur le socle, seul le câble (74) relié à l'arrière du socle servant à soutenir le socle dans un premier temps de la descente, la tension dans ce câble étant relâchée lorsque le socle atteint une certaine profondeur. le câble (75) attaché au portique (60) servant alors à amener le socle dans une position sensiblement horizontale et ensuite à le retenir jusqu'à sa pose sur le fond sous-marin.
15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le portique (60) est fixé de manière amovible au socle de façon à pouvoir être récupéré après la pose du socle et servir à la pose du socle suivant.
16 - Procédé selon la revendication 15. caractérisé par le fait que le portique (60) comporte au moins un organe d'actionnement rotatif (63) destiné à être actionné par un robot manipulateur, cet organe d'actionnement rotatif étant relié par une transmission (64) à un mécanisme apte à transformer la rotation dudit organe (63) en un mouvement de déverrouillage d'un crochet (66) de fixation du portique (60) sur le socle.
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