FR2932215A1 - Installation d'exploitation de fluide dans une etendue d'eau, et procede associe - Google Patents

Abstract

Cette installation comprend une structure supérieure (12), et un conduit flexible (16) mobile à travers l'étendue d'eau (11 B) entre une configuration supérieure raccordée et une configuration inférieure déconnectée. L'installation comprend une structure inférieure (14) présentant une base (60) s'étendant à l'écart du fond (11 A) de l'étendue d'eau (11 B). La structure supérieure (12) est mobile par rapport à la structure inférieure (14) entre une position d'exploitation et une position d'évacuation. La base (60) définit un passage (68) de circulation du conduit flexible (16) lors de son déplacement entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée et une butée (74) de retenue d'une tête de raccordement (92) du conduit (14), disposée dans le passage de circulation (68), pour maintenir la tête de raccordement (92) à l'écart du fond (11 A) de l'étendue d'eau (11 B) dans la configuration inférieure déconnectée.

Description

Installation d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau, et procédé associé. La présente invention concerne une installation d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau, du type comprenant : - une structure supérieure s'étendant au moins en partie au-dessus de la surface de l'étendue d'eau ; - au moins un conduit flexible s'étendant à travers l'étendue d'eau, le conduit flexible comprenant une tête de raccordement à un collecteur placé sur la structure supérieure, le conduit flexible étant mobile à travers l'étendue d'eau entre une configuration supérieure raccordée sur le collecteur et une configuration inférieure déconnectée. Une telle installation comprend généralement une structure flottante telle qu'une plateforme disposée au-dessus de l'étendue d'eau, et une pluralité de conduites flexibles montantes (désignées par le terme anglais riser ) qui raccordent des têtes de puits situées au fond de l'étendue d'eau à la structure flottante. Une telle installation est par exemple destinée à l'exploitation de gisements d'hydrocarbures situés sous le fond d'une étendue d'eau comme un lac, une mer, ou un océan, dans des conditions dans lesquelles un arrêt de la production et une mise en sécurité rapide de l'installation d'exploitation peuvent être nécessaires. Ces conditions sont rencontrées notamment dans les régions où l'étendue d'eau est couverte temporairement ou de manière permanente par une couche de glace, comme les régions polaires. Dans ces régions, la couche de glace présente à la surface de l'étendue d'eau est relativement mobile. Elle peut donc endommager partiellement la structure flottante lorsque celle-ci est ancrée sur le fond de l'étendue d'eau. Pour pallier ce problème, on connaît des installations munies de moyens brise-glace entraînés en rotation autour de la structure flottante pour maintenir la structure flottante dans des conditions acceptables d'exploitation.

Il est par ailleurs connu de briser la glace localement autour de la structure flottante, par exemple en utilisant une plate-forme de type colonne flottante avec un étranglement médian, en déplaçant verticalement la structure flottante pour casser la glace autour de l'étranglement médian.

Toutefois, lorsque les conditions atmosphériques deviennent trop difficiles ou lorsqu'une masse de glace de grand volume, telle qu'un iceberg, se dirige vers l'installation, celle-ci doit être mise en sécurité très rapidement. A cet effet, les conduites flexibles sont déconnectées à l'écart de la structure flottante et la structure flottante est convoyée depuis sa position d'exploitation vers une position d'évacuation dans des eaux plus sûres. Pour déconnecter rapidement les conduites flexibles à l'écart de la structure flottante, on connaît par exemple de EP-A-1 849 701 une installation du type précité comprenant une navette solidarisant les têtes de raccordement de plusieurs conduites flexibles. La navette est montée de manière éjectable sur un pont prolongeant extérieurement la structure flottante en regard et à l'écart de l'étendue d'eau. Lors de conditions normales d'exploitation, la navette est fixée sur le pont prolongeant la structure et les conduites flexibles sont raccordées à des collecteurs situés sur ce pont. En cas d'urgence, la navette portant les têtes de raccordement est éjectée vers le bas à partir du pont et tombe alors en chute libre dans l'étendue d'eau pour libérer les conduites flexibles vers leur configuration déconnectée. Une telle solution donne partiellement satisfaction pour mettre rapidement l'installation en sécurité. Toutefois, le risque est très élevé que les conduites flexibles s'abîment lors de la descente, ou qu'elles soient difficiles à localiser une fois déconnectées, ce qui peut retarder la remise en exploitation de l'installation. Un but de l'invention est de disposer d'une installation d'exploitation de fluide qui peut être mise en sécurité très rapidement par déconnexion des conduites flexibles d'exploitation, l'installation pouvant être remise en production simplement et dans les plus brefs délais. A cet effet, l'invention a pour objet une installation du type précité, caractérisée en ce que l'installation comprend : - une structure inférieure totalement immergée dans l'étendue d'eau et présentant une base s'étendant à l'écart du fond de l'étendue d'eau et des moyens de maintien en position de la base par rapport au fond de l'étendue d'eau, la structure supérieure étant mobile par rapport à la structure inférieure entre une position d'exploitation située sensiblement en regard et au dessus de la structure inférieure et une position d'évacuation située à l'écart de la structure inférieure, la base définissant, pour le ou chaque conduit flexible, au moins un passage de circulation du conduit flexible lors de son déplacement entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée et au moins une butée de retenue de la tête de raccordement disposée dans le passage de circulation, pour maintenir la tête de raccordement à l'écart du fond de l'étendue d'eau dans la configuration inférieure déconnectée. L'installation selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - la base flotte au-dessus du fond de l'étendue d'eau au moins lorsque la structure supérieure occupe sa position d'évacuation et lorsque le conduit flexible occupe sa configuration inférieure déconnectée ; - la base est montée rigidement fixe sur le fond de l'étendue d'eau par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation rigide posé sur le fond de l'étendue d'eau ; - l'installation comprend une pluralité de conduits flexibles, la base définissant, pour chaque conduit flexible, un passage individuel de circulation du conduit flexible recevant un conduit flexible unique, les conduits flexibles étant mobiles indépendamment les uns des autres entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée ; - elle comprend une pluralité de conduits flexibles, chaque conduit flexible présentant une tête de raccordement à un collecteur placé sur la structure supérieure, l'installation comprenant un organe commun de liaison des têtes de raccordement de chaque conduit flexible pour déplacer conjointement les têtes de raccordement de chaque conduit flexible lors du passage de chaque conduit flexible entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée ; - elle comprend des moyens de guidage du conduit flexible entre sa configuration supérieure raccordée et sa configuration inférieure déconnectée, les moyens de guidage s'étendant entre un premier point situé sur la structure supérieure et un deuxième point situé sur la structure inférieure lorsque la structure supérieure occupe sa position d'exploitation ; - les moyens de guidage comprennent un guide solidaire de la structure inférieure et de la structure supérieure et un organe guidé solidaire de la conduite flexible, l'organe guidé étant monté coulissant par rapport au guide lors du passage du conduit flexible entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée ; - le guide comprend un tube de guidage qui comporte une partie supérieure solidaire de la structure supérieure et une partie inférieure solidaire de la structure inférieure, l'organe guidé étant monté coulissant dans le tube de guidage ; - le tube de guidage présente une région supérieure éloignée de la butée de retenue, la région supérieure présentant une première section transversale, et le tube de guidage présente une région inférieure située au voisinage de la butée de retenue et présentant une deuxième section transversale inférieure à la première section transversale ; - le guide comprend au moins une ligne de guidage solidaire d'une part de la structure supérieure et d'autre part de la structure inférieure, l'organe guidé étant monté coulissant autour de la ligne de guidage ; - le ou chaque collecteur est disposé en permanence dans un volume de gaz délimité sur la structure supérieure lorsque la structure supérieure occupe sa position d'exploitation, la butée de retenue étant disposée dans un volume de liquide immergé dans l'étendue d'eau ; - elle comprend au moins une arche disposée au voisinage de la structure inférieure, le conduit flexible étant engagé au-dessus de l'arche pour présenter un tronçon en forme de vague à une sortie du passage de circulation ; - l'arche est portée par la structure inférieure ; et - l'arche est indépendante de la structure inférieure, l'arche comprenant une bouée et des moyens d'ancrage de la bouée dans le fond de l'étendue d'eau. L'invention a également pour objet un procédé de déconnection d'une installation d'exploitation de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - maintien d'une installation d'exploitation telle que définie ci-dessus dans une étendue d'eau, la conduite flexible étant disposée dans sa configuration supérieure raccordée sur le collecteur solidaire de la structure supérieure, la structure supérieure occupant sa position d'exploitation ; - déconnection à l'écart du collecteur de la tête de raccordement de la conduite flexible ; - passage de la conduite flexible de sa configuration supérieure de raccordement à sa configuration inférieure déconnectée, la conduite flexible circulant à travers le passage de circulation dans la structure inférieure ; - immobilisation de la tête de raccordement contre la butée de réception pour immobiliser la tête de raccordement sur la structure inférieure à l'écart du fond de l'étendue d'eau ; - déplacement de la structure supérieure par rapport à la structure inférieure depuis sa position d'exploitation vers sa position d'évacuation. Plus généralement, l'invention a également pour objet une installation d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau comprenant : - une structure supérieure s'étendant au moins en partie au-dessus de la surface de l'étendue d'eau ; - au moins un conduit flexible s'étendant à travers l'étendue d'eau, le conduit flexible comprenant une tête de raccordement à un collecteur placé sur la structure supérieure, le conduit flexible étant mobile à travers l'étendue d'eau entre une configuration supérieure raccordée sur le collecteur et une configuration inférieure déconnectée, l'installation comprenant des moyens de guidage de la conduite flexible entre sa configuration supérieure raccordée sur le collecteur et sa configuration inférieure déconnectée, les moyens de guidage comprenant un guide solidaire de la structure supérieure et un organe guidé solidaire de la conduite flexible, l'organe guidé étant monté coulissant par rapport au guide lors du passage du conduit flexible entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée, le guide s'étendant entre un premier point situé en permanence dans un volume de gaz délimité par la structure supérieure autour du collecteur et un deuxième point immergé dans l'étendue d'eau. Une telle installation peut alors être dépourvue de structure inférieure, le guide étant situé à son extrémité inférieure au niveau de la surface la plus inférieure de la structure supérieure, ou faisant saillie vers le bas à partir de la surface la plus inférieure. L'extrémité supérieure du guide est avantageusement située au dessus de la surface de l'étendue d'eau.

Cette installation peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques énoncées ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe partielle suivant un plan vertical médian d'une première installation d'exploitation de fluide selon l'invention, les conduites flexibles d'exploitation occupant leur configuration raccordée sur la structure supérieure ; - la Figure 2 est une vue schématique d'un détail d'un poste de raccordement de l'installation de la Figure 1, dans la configuration raccordée des conduites flexibles ; - la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1, lors du passage des conduites flexibles de leur configuration raccordée sur la structure supérieure à leur configuration déconnectée en butée sur la structure inférieure ; - la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 2, illustrant le déplacement de la structure supérieure de l'installation des Figures 1 et 2 vers une position d'évacuation ; - la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1 d'une deuxième installation d'exploitation selon l'invention ; - la Figure 6 est une vue d'un détail de l'installation de la Figure 5, lors de la descente d'une conduite flexible dans un tube de guidage ; - la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 6, représentant une conduite flexible en butée dans la structure inférieure ; - la Figure 8 est une vue analogue à la Figure 1 d'une troisième installation selon l'invention ; et - la Figure 9 est une vue analogue à la Figure 1 d'une quatrième installation selon l'invention.

Une première installation 10 d'exploitation de fluide selon l'invention est représentée sur les Figures 1 à 4. Cette installation 10 est destinée par exemple à l'exploitation d'hydrocarbures liquides ou gazeux situés sous le fond 11A d'une étendue d'eau 11B.

Comme illustré par les Figures, cette installation 10 comprend une structure supérieure flottante 12, mobile en cas d'urgence entre une position d'exploitation et une position d'évacuation, et une structure inférieure 14 maintenue en position par rapport au fond 11A lorsque la structure 12 est déplacée vers sa position d'évacuation.

L'installation comporte en outre une pluralité de conduites flexibles d'exploitation 16 s'étendant depuis le fond 11A de l'étendue d'eau 11B à travers la structure inférieure 14 et la structure supérieure 12, les conduites flexibles 16 étant mobiles entre une configuration supérieure raccordée sur la structure supérieure 12 et une configuration inférieure déconnectée, maintenue en appui dans la structure inférieure 14. L'installation 10 comprend de plus des moyens 18 de guidage des conduites flexibles 16 à travers la structure supérieure 12 et à travers la structure inférieure 14 entre leur configuration raccordée et leur configuration déconnectée et des moyens 20 de conformation de chaque conduite flexible 16 sous la structure inférieure 14. L'étendue d'eau 11B est par exemple un lac, une mer ou un océan. Elle repose sur le fond 11A de l'étendue d'eau 11B et présente une profondeur, prise entre la surface 22 et le fond 11A comprise par exemple entre 300 m et 3000 m. L'étendue d'eau 11B peut être couverte par une couche de glace en surface 22.

Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, la structure supérieure 12 et la structure inférieure 14 forment deux parties d'une plateforme flottante de type colonne montante partiellement immergée dans l'étendue d'eau 11B, communément désignée par l'acronyme anglais SPAR . En variante, la structure supérieure 12 est une barge flottante de production, liquéfaction, stockage et déchargement d'hydrocarbures liquéfiés (désignés en anglais par le terme Floating Production Storage and Off-loading unit ou FPSO ), placée au voisinage d'un site de production d'hydrocarbures en pleine mer.

En variante encore, la structure supérieure 12 est une unité flottante de stockage et de regazéification (désignée en anglais par le terme Floating Storage and Regas Unit ou FSRU ) ou encore une plateforme de type semi-submersible, comme par exemple une plateforme semi-submersible à fort tirant d'eau du type de celles désignées en anglais par le terme Extended Draft Platform ou EDP . En référence à la Figure 1, la structure supérieure 12 comprend, de haut en bas sur la Figure, une installation de surface 24 disposée au-dessus de la surface 22 de l'étendue d'eau 11B, et une colonne flottante 26 disposée sous l'installation de surface 24 et partiellement immergée dans l'étendue d'eau 22. La structure supérieure 12 comprend en outre un poste 28 de raccordement des conduites flexibles 16, disposé sur une surface sèche dans un volume de gaz, et des lignes supérieures flexibles 30 d'ancrage temporaire de la structure supérieure 12 sur le fond 11A de l'étendue d'eau 11B.

L'installation de surface 24 comporte un pont 32, disposé au-dessus de la colonne 26, le pont 32 portant des équipements de surface tels que des grues 34. La colonne 26 est de forme généralement tubulaire d'axe vertical X-X'. Elle présente une partie supérieure 36 disposée au-dessus de la surface 22 de l'étendue d'eau, une partie intermédiaire 38 délimitant un étranglement annulaire et une partie inférieure 40 immergée sous l'étendue d'eau. La hauteur de la partie inférieure 40 immergée est très supérieure à la hauteur de la partie supérieure 36, prise le long de l'axe vertical X-X', par exemple au moins deux fois supérieure à cette hauteur. La colonne 26 définit, sous le poste de raccordement 28, au moins un passage central supérieur 42 d'axe X-X'. Le passage 42 débouche vers le haut en regard du poste de raccordement 28, et débouche vers le bas dans une surface inférieure 43 de la colonne 26, située axialement en regard de la structure inférieure 14, lorsque la structure supérieure 12 est disposée dans sa position d'exploitation au-dessus de la structure 14. Le passage central 42 est au moins partiellement rempli d'eau. La colonne 26 délimite en outre, dans la partie inférieure 40 autour du passage central 42, une pluralité de compartiments de flottaison 44 propres à être remplis d'eau ou de gaz, de manière sélective, pour régler la flottabilité de la structure supérieure 12. Le remplissage des compartiments 44 par de l'eau diminue la flottabilité de la structure 12 et provoque la descente et l'immersion d'une plus grande hauteur de la colonne 26. L'injection de gaz dans les compartiments 44 augmente la flottabilité de la structure 12 et provoque la remontée de la colonne 26 par rapport à la surface de l'étendue d'eau 22. Il est ainsi possible de déplacer verticalement la partie intermédiaire 28 d'étranglement par rapport à la surface 22 de l'étendue d'eau vers le haut ou vers le bas pour briser éventuellement la couche de glace pouvant être présente sur la surface 22. Comme précisé plus haut, le poste de raccordement 28 est disposé dans un volume gazeux au sein de la colonne 26. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le poste de raccordement 28 est disposé dans la partie intermédiaire 38 au-dessus de la surface 22 de l'étendue d'eau. En variante, le poste 28 est disposé sous la surface 22 de l'étendue d'eau 11B, mais est isolé de manière étanche de l'étendue d'eau 11B pour rester à sec dans un volume gazeux. Comme illustré par la Figure 2, le poste 28 comprend une pluralité de collecteurs de raccordement 50 pour une conduite flexible 16, disposés dans le volume gazeux et un treuil 51 de manipulation des conduites 16. Les collecteurs 50 sont généralement désignés par le terme anglais manifold . De manière classique, chaque collecteur 50 est muni d'une vanne obturant sélectivement le passage de fluide à travers le collecteur 50 et est raccordé par exemple à un réservoir de fluide situé sur la structure 12, ou à une unité de traitement ou/et de distribution de fluide à des navires en surface. Les lignes supérieures d'ancrage 30 sont fixées à leur extrémité supérieure sur la partie supérieure 36 de la colonne 26. Elles sont déployées à partir de la partie supérieure 36 vers le fond 11A de l'étendue d'eau 11B. Elles comprennent, à leur extrémité inférieure, un moyen d'ancrage (non représenté) sur le fond 11A de l'étendue d'eau 11B.

Les lignes supérieures d'ancrage 30 sont propres à maintenir la structure supérieure 12 globalement immobile par rapport au fond 11A de l'étendue d'eau dans la position d'exploitation. Elles peuvent être rétractées sur la colonne 26 ou coupées en cas d'urgence pour permettre le déplacement de la structure supérieure 12 vers sa position d'évacuation. Par globalement immobile , on entend que la structure supérieure 12 est apte à subir par rapport à sa position d'équilibre des déplacements latéraux d'amplitude maximale inférieure à 15% de la profondeur d'eau La structure inférieure 14 comprend une base 60 flottante, disposée à l'écart et au-dessus du fond 11A de l'étendue d'eau 11B, et des lignes inférieures flexibles 62 d'ancrage de la base 60 sur le fond 11A de l'étendue d'eau 11B. Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 à 4, la base 60 est de forme tubulaire d'axe X-X', de section horizontale sensiblement conjuguée à celle de la partie inférieure 40.

La base 60 définit une surface supérieure 64 d'arrimage de la structure supérieure 12, une surface inférieure 66 destinée à être disposée en regard et à l'écart du fond 11A de l'étendue d'eau 11B, et un passage central inférieur 68 de circulation des conduites flexibles 16, débouchant dans la surface supérieure 64 et dans la surface inférieure 66.

La base 60 définit en outre, autour du passage central inférieur 68 des compartiments inférieurs de flottaison 70 destinés à être remplis au moins partiellement de gaz. La base 60 est totalement immergée dans l'étendue d'eau 11B. Sa surface supérieure 64 est toujours placée à une profondeur suffisante, par exemple supérieure à 150 m pour permettre le passage d'objets flottants, tels que des icebergs au dessus de la structure inférieure 14, sans risque de collision. Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 à 4, la surface supérieure 64 est destinée à recevoir en appui la surface inférieure 43 de la structure supérieure 12, lorsque la structure supérieure 12 occupe sa position d'exploitation. La surface supérieure 64 porte des moyens libérables 72 de fixation de la structure supérieure 12 sur la structure inférieure 14. Le passage central inférieur 68 s'étend le long de l'axe X-X' dans le prolongement axial du passage central supérieur 42 lorsque la structure supérieure 12 occupe sa position d'exploitation. Il présente un contour sensiblement fermé sur au moins une section horizontale. Le passage central 68 est totalement rempli d'eau La base 60 comporte en outre, dans le passage central inférieur 68, une butée radiale 74 de retenue des conduites flexibles 16, comme on le verra plus bas. La butée de retenue 74 fait saillie transversalement par rapport à l'axe X-X' dans le passage 68. Les compartiments 70 assurent à la structure 14 une flottabilité propre. Comme on le verra plus bas, la structure inférieure 14 flotte spontanément à l'écart du fond 11A de l'étendue d'eau 11B, en particulier lorsque la structure supérieure 12 est disposée dans sa position d'évacuation, à l'écart de la structure inférieure 14 et lorsque les conduites flexibles 16 sont supportées par la structure inférieure 14. Les lignes d'ancrage inférieures 62 sont fixées sur la base 60 à leurs extrémités supérieures, et sont fixées dans le fond 11A de l'étendue d'eau à leurs extrémités inférieures par des moyens d'ancrage (non représentés). Les lignes 62 empêchent tout déplacement horizontal significatif de la structure inférieure 14 dans un plan horizontal. Par déplacement horizontal significatif , on entend un déplacement sur une distance au moins égale à 15% de la profondeur d'eau. Comme précisé plus haut, la structure supérieure 12 est mobile transversalement par rapport à la structure inférieure 14 entre une position d'exploitation disposée en regard de la structure inférieure 14, représentée sur la Figure 1, et une position évacuée à l'écart de la structure 14, représentée sur la Figure 4. Dans la position d'exploitation, la structure supérieure 12 est disposée sur la base 60. Les moyens de fixation 72 sont activés, et les lignes supérieures d'ancrage 30 maintiennent la structure supérieure 12 globalement immobile. Le passage central supérieur 42 de circulation débouche en regard du passage central inférieur 68 de circulation, pour définir un passage continu s'étendant entre le poste de raccordement 28 et la surface inférieure 66 de la base 60.

Dans la position évacuée, la structure supérieure 12 a été déplacée totalement à l'écart de la structure inférieure 14, hors du volume délimité verticalement au dessus de la surface supérieure 64 de la structure 14. La surface supérieure 64 est disposée à l'écart de la surface inférieure 43. Les moyens de fixation 72 sont libérés. Le passage central supérieur 42 s'étend transversalement à l'écart du passage central inférieur 68. Les moyens 20 de conformation comprennent, pour chaque conduite flexible 16, une arche 80 disposée sous la base 60, au voisinage de sa surface périphérique.

Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, chaque arche 80 est portée par la base 60 en étant raccordée à la base 60 par un bras de liaison 82 fixé sur la base 60 Chaque arche 80 présente une surface supérieure d'appui d'un conduit flexible 16, convexe vers le haut.

Pour simplifier le dessin, seules deux conduites flexibles 16 sont représentées sur les Figures 1 à 4. Toutefois, le nombre de conduites flexibles 16 peut être supérieur à 2, par exemple compris entre 2 et 50. Dans cet exemple, chaque conduite flexible 16 comprend une conduite montante 90 de transport de fluide, désignée par le terme anglais riser , et une tête de raccordement 92 disposée à l'extrémité supérieure de la conduite montante 90. On entend par conduites flexibles , celles décrites dans les documents normatifs publiés par l'American Petroleum Institute (API), API 17J et API RP 17B, bien connues de l'homme du métier. Cette définition englobe indifféremment les conduites flexibles de type non lié ( unbonded en anglais) ou lié ( bonded en anglais). Plus généralement, et en variante, certaines conduites flexibles 16 peuvent être un faisceau composite de type bundle , un ensemble d'ombilicaux ou de câbles électriques ou optiques disposés dans une gaine tubulaire, et propres à transporter un fluide, une puissance électrique ou hydraulique, ou une information entre le fond 11A de l'étendue d'eau 11B et l'installation de surface 24. Dans la présente demande, le terme conduite flexible englobe notamment les ombilicaux sous-marins décrits dans le document normatif API 17 E Specification for Subsea Umbilicals publié par l'American Petroleum Institute. La tête 92 comprend, de manière connue, un connecteur de raccordement à un collecteur 50 du poste 28, et une vanne d'obturation propre à empêcher la pénétration de liquides dans la conduite 90 lorsque cette conduite 90 est immergée. Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 à 4, les têtes 92 des conduites flexibles 16 sont montées solidaires d'une butée de ligne 94, pour être déplacées conjointement.

Chaque conduite 16 comprend un tronçon inférieur 100 disposé sur le fond 11A, ou enfoui à faible profondeur sous le fondl 1A de l'étendue d'eau 11B pour être raccordé à une tête de puits (non représentée), un tronçon montant 102 s'étendant entre le fond 11A de l'étendue d'eau 11B et l'arche 80, un tronçon 104 en forme de vague ou de S s'étendant autour de l'arche 80 jusqu'à la structure inférieure 14 et un tronçon supérieur 106 s'étendant à travers la structure inférieure 14 et propre à s'étendre à travers la structure supérieure 12. Chaque conduite flexible 16 est ainsi déplaçable par rapport aux structures 12, 14, entre une configuration supérieure raccordée sur un collecteur 50 du poste de raccordement 28 et une configuration inférieure déconnectée, visible sur la Figure 4, dans laquelle chaque tête 92 repose en appui contre la butée de retenue 74 de la structure inférieure. Dans la configuration de raccordement, représentée sur la Figure 1, la butée de ligne 94 est disposée au voisinage du poste de raccordement 28. Chaque tête 92 est raccordée sur un collecteur 50 associé du poste 28.

Dans cette configuration, le tronçon supérieur 106 de chaque conduite flexible 16 présente une longueur maximale. Il s'étend à travers le passage central 68 de la structure inférieure 14 et le passage central 42 de la structure supérieure 12, parallèlement à l'axe X-X'. La longueur du tronçon en forme de vague 104 est alors minimale.

Dans la configuration inférieure déconnectée, représentée sur la Figure 4, la butée de ligne 94 et chaque tête 92 de raccordement est disposée dans le passage central 68 de la structure inférieure 14, à l'écart du passage central 42 de la structure supérieure 12 sous la structure inférieure.

La longueur du tronçon supérieur 106 est minimale et la longueur du tronçon en forme de vague 104 est maximale. Toutefois, la distance qui sépare la surface inférieure 66 de la base 60 du fond 11A de l'étendue d'eau 11B est choisie pour que le point 108 le plus bas du tronçon en forme de vague 106 soit disposé à l'écart du fond 11A de l'étendue d'eau 11B, ce qui limite le risque de détérioration de la conduite 16. Les moyens de guidage 18 comprennent un guide tubulaire 120 s'étendant entre le poste de raccordement 28 et la butée de retenue 74 située sur la structure inférieure 14, et un organe guidé 122 monté coulissant dans le guide tubulaire 120. Dans cet exemple, l'organe guidé 122 est formé par la butée de ligne 74. Le guide tubulaire 120 comprend un tube commun à toutes les conduites flexibles 16. Le tube comprend une partie supérieure 124 solidaire de la structure supérieure 12 et une partie inférieure 126 solidaire de la structure inférieure 14.

La partie supérieure 124 du tube commun délimite le passage central supérieur 42 et la partie inférieure 126 délimite le passage central inférieur 68. Le guide tubulaire 120 présente, dans sa partie supérieure 124 et dans sa partie inférieure 126, une section analogue à la section horizontale périphérique de la butée de ligne 94.

La partie inférieure 126 présente, au voisinage de la butée de retenue 74, une région de section transversale, prise perpendiculairement à l'axe X-X', inférieure à la section transversale d'une région supérieure du tube, ce qui forme un moyen de freinage de la butée de ligne 94 dans le guide 120. La butée de ligne 94 est ainsi montée coulissante dans le guide 120 lors du passage de chaque conduite flexible 16 depuis sa configuration raccordée à sa configuration déconnectée. Le fonctionnement de la première installation 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Initialement, lors de conditions normales d'exploitation, la structure supérieure 12 est maintenue dans sa position d'exploitation placée en regard de la structure inférieure 14.

Dans cette position, la surface supérieure 64 de la base 60 est appliquée contre la surface inférieure 43 de la colonne 26 et les moyens de fixation libérables 72 sont activés. Comme décrit précédemment, les lignes d'ancrage supérieures 30 maintiennent la structure supérieure 12 globalement immobile dans cette position. En outre, les conduites flexibles 16 occupent leur configuration raccordée sur le poste 28. Les têtes de lignes 92 sont raccordées sur les collecteurs 50. Du fluide peut alors être transporté dans la conduite montante 90 depuis le fond 11A de l'étendue d'eau, à travers le tronçon montant 102, le tronçon en forme de vague 104 et le tronçon supérieur 106 disposé dans le passage central 68 de la structure inférieure 14 et dans le passage central 42 de la structure supérieure 12. La longueur du tronçon 106 est maximale. Si une couche de glace significative commence à se former sur la surface 22 de l'étendue d'eau 11B, la structure supérieure 12 peut être déplacée verticalement par modification de sa flottabilité dans les caissons 44 comme décrit plus haut. Toutefois, lorsque des conditions nécessitant un déplacement de la structure supérieure 12 vers sa position d'évacuation se produisent, par exemple si un iceberg se dirige vers la structure 12, la structure supérieure 12 est évacuée. A cet effet, les têtes de raccordement 92 de chaque conduite flexible 16 sont séparés des collecteurs 50 sur l'installation 28, et la butée de ligne 94 est libérée du poste 28. Sous l'effet de la gravité, la butée de ligne 94 descend conjointement avec les têtes 92 dans le guide tubulaire 120 à travers le passage central de la structure supérieure 12 et à travers le passage central 68 de la structure 94, le long de l'axe X-X'. La conduite 16 circule donc vers la bas à travers les passages 42, 68. Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 à 4, les têtes 92 et la butée de ligne 94 descendent sensiblement en chute libre dans le guide 120, sans être retenues par un organe de retenue situé au-dessus de la butée de ligne 94, comme par exemple le treuil 51. En variante, la descente de la butée de ligne 94 et de chaque tête 92 est pilotée par le treuil 51.

Lorsque la butée de ligne 94 atteint la partie inférieure 126 du guide tubulaire 120, et notamment la région de section réduite, elle est partiellement freinée par le pistonnage produit entre sa périphérie de la butée de ligne 94 et la surface intérieure du tube, qui limite l'écoulement de liquide autour de la butée de ligne 94. Ce ralentissement limite le risque de détérioration de la structure inférieure 14 lorsque la butée de ligne 94 atteint la butée de retenue 74. Lors de cette descente, la longueur du tronçon supérieur 106 diminue au fur et à mesure de la descente, alors que la longueur du tronçon 104 en forme de vague, prise le long de la conduite 90, augmente de manière correspondante. La butée de ligne 94 atteint alors la butée de retenue 74 et s'immobilise alors contre cette butée de retenue 74. Ceci empêche le déplacement vers le bas de chaque conduite 16. Ainsi, chaque tête 92 d'une conduite flexible 16 est retenue dans la structure inférieure 14 à l'écart du fond 11A de l'étendue d'eau dans le passage central 68. En outre, le tronçon en forme de vague 104 est maintenu avec son point le plus bas 108 à l'écart du fond 11A de l'étendue d'eau. Les moyens de fixation libérables 72 sont alors libérés pour désolidariser la structure supérieure 12 de la structure inférieure 14. Les lignes d'ancrage 30 supérieurs sont aussi libérées, par exemple par remontée des lignes d'ancrage 30 sur la structure 12 ou par sectionnement de ces lignes 30. Un navire remorqueur 130 est alors amené au voisinage de la structure supérieure 12 pour tracter cette dernière à l'écart de la structure inférieure 14 et l'amener vers une position d'évacuation en sécurité, comme illustré par la Figure 4. Alternativement, la structure supérieure 12 peut être dotée de moyens propres de propulsion. Toutefois, la tête 92 de chaque conduite 16 est maintenue immobilisée en position dans la structure inférieure 14, à l'écart du fond de l'étendue d'eau 11B, de sorte qu'elle peut être très facilement retrouvée lorsqu'il est nécessaire de reconnecter l'installation 10.

Lorsque la situation d'urgence se termine, la structure supérieure 12 est ramenée dans sa position d'exploitation, en regard de la structure inférieure 14 et est raccordée à cette structure par les moyens de fixation 72. Le treuil 51 présent dans le poste 28 est alors utilisé pour remonter la butée de ligne 94 et chaque tête 92 à travers le passage central 68 de la structure inférieure et le passage central 42 de la structure supérieure jusqu'au poste de raccordement 28. La déconnexion comme le raccordement ultérieur des conduites flexibles 16 sur le poste de raccordement 28 est donc très facile à effectuer et très rapide, ce qui limite le temps durant lequel l'installation 10 d'exploitation ne peut pas être utilisée pour extraire du fluide. Dans une première variante, représentée en pointillés sur la Figure 1, la conduite flexible 16 occupe une conformation en caténaire, en forme de J entre le fond 11A de l'étendue d'eau et la structure inférieure 14. Ainsi, la ligne 16 est dépourvue de tronçon 104 en forme de vague, de sorte que le tronçon montant 102 s'étend jusqu'au passage central 68. Le fonctionnement de cette variante d'installation est analogue à la celui de la première installation 10. Dans une autre variante, les moyens de conformation 20 sont déconnectés de la structure inférieure 14. A cet effet, et comme illustré par la Figure 8, ces moyens 20 comprennent une arche 80 comportant une bouée flottante et un câble d'ancrage 140 raccordant l'arche 80 au fond 11A de l'étendue d'eau. Le câble 140 est muni à son extrémité inférieure de moyens d'ancrage 142 dans le fond 11A de l'étendue d'eau 11 B. La conduite 16 adopte alors une configuration dite en S étendu , ou lazy-S . Dans une autre variante non représentée, les moyens de conformation 20 consistent en une série de bouées annulaires entourant et supportant la conduite 16 au niveau de la partie supérieure de la vague. Ces moyens de conformation 20 sont alors déconnectés à la fois de la structure 14 et du fond 11A, en étant dépourvus de moyens d'ancrage 142 sur le fond 11A. La conduite 90 adopte alors une configuration dite lazy wave . La flottabilité est généralement répartie sur une longueur relativement importante, en pratique d'au moins plusieurs dixaines de mètres, si bien que la configuration lazy wave est moins compacte que la configuration lazy S . Cependant, elle présente l'avantage d'être nettement plus facile à installer. Une deuxième installation 150 selon l'invention est représentée sur la Figure 5.

La deuxième installation 150 diffère de la première installation 10 en ce que chaque conduite 16 est déplaçable individuellement entre sa configuration raccordée et sa configuration déconnectée, les têtes de lignes 92 étant indépendantes les unes des autres. Les moyens de guidage 18 comprennent alors, pour chaque ligne 16, un guide tubulaire 120 individuel recevant exclusivement une ligne 16 et une butée de ligne individuelle 94 destinée à coopérer avec une butée 74 de retenue associée faisant saillie radialement dans chaque guide tubulaire 120, comme illustré par la Figure 7. En référence aux Figures 6 et 7, et comme décrit précédemment, la section S2 de chaque guide tubulaire 120, au voisinage de la butée inférieure de retenue 74 est inférieure à la section S1 du guide 120 dans une région supérieure pour assurer un freinage progressif de la butée de ligne 94 avant son contact avec la butée de retenue 74. Le fonctionnement de la deuxième installation 150 diffère du fonctionnement de la première installation 10 en ce que chaque conduite flexible 16 doit être connectée et déconnectée individuellement du poste 28, et passe entre sa configuration supérieure raccordée et sa configuration inférieure déconnectée, indépendamment des autres conduites 16. Une troisième installation 160 selon l'invention est représentée sur la Figure 8. Cette troisième installation 160 diffère de la première installation 10 en ce que dans la position d'exploitation, la structure supérieure 12 est disposée en regard et à l'écart de la structure inférieure 14, au dessus de cette structure 14. Le guide 120 des moyens de guidage est formé par des câbles 162 raccordant le poste de raccordement 28 sur la structure supérieure 12 à la structure inférieure 14. Les câbles 162 sont disposés sensiblement parallèlement à l'axe X-X' vertical.

La butée de ligne 94 comporte, pour chaque câble 162, une lumière verticale 164 de passage recevant à coulissement le câble 162. La lumière 164 débouche vers le haut et vers le bas, de sorte que la butée de ligne 94 est montée coulissante autour de chaque câble 162 le long de l'axe X-X'.

La butée de retenue 74 sur la structure inférieure 14 est formée par un épaulement 166 qui fait saillie dans le passage central 68 de la structure inférieure 14. La structure supérieure 12 et la structure inférieure 14 sont raccordées exclusivement par les câbles 162. Ainsi, il est très facile de déconnecter la structure supérieure 12 à l'écart de la structure inférieure 14, tout en assurant un guidage adéquat de la butée de ligne 94 lors de son déplacement entre la configuration supérieure raccordée de la ligne 16 et la configuration inférieure déconnectée, en butée contre la structure inférieure 14. Dans une variante de la troisième installation 150, l'installation 160 est dépourvue de moyens de guidage 18 de la butée de ligne 94. La butée de ligne 94 descend donc en chute libre, sans guidage vers la structure inférieure 14. La quatrième installation 170 selon l'invention, représentée sur la Figure 9, diffère des installations 10, 150, 160 en ce que la structure inférieure 14 est fixée rigidement sur le fond de l'étendue d'eau par l'intermédiaire de jambes rigides sensiblement verticales 172. La base 60 est alors dépourvue de moyens de flottaison. Chaque jambe 172 s'étend entre une extrémité supérieure 174 fixée sous la base 60 et une extrémité inférieure 176 fixée dans le fond sous-marin 11A. Le fonctionnement de la quatrième installation 160 selon l'invention est analogue à celui des autres installations. Dans une autre variante plus générale, les installations sont dépourvues de structure inférieure 14, le passage central 42 débouchant en regard d'un volume d'eau dégagé jusqu'au fond 11A de l'étendue d'eau 11B.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau (11 B), du type comprenant : - une structure supérieure (12) s'étendant au moins en partie au-dessus de la surface (22) de l'étendue d'eau (11 B); - au moins un conduit flexible (16) s'étendant à travers l'étendue d'eau (11 B), le conduit flexible (16) comprenant une tête (92) de raccordement à un collecteur (50) placé sur la structure supérieure (12), le conduit flexible (16) étant mobile à travers l'étendue d'eau (11 B) entre une configuration supérieure raccordée sur le collecteur (50) et une configuration inférieure déconnectée ; caractérisée en ce que l'installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) comprend : - une structure inférieure (14) totalement immergée dans l'étendue d'eau (11 B) et présentant une base (60) s'étendant à l'écart du fond (11A) de l'étendue d'eau (11 B) et des moyens (62) de maintien en position de la base (60) par rapport au fond (11A) de l'étendue d'eau (11B), la structure supérieure (12) étant mobile par rapport à la structure inférieure (14) entre une position d'exploitation située sensiblement en regard et au dessus de la structure inférieure (14) et une position d'évacuation située à l'écart de la structure inférieure (14), la base (60) définissant, pour le ou chaque conduit flexible (16), au moins un passage (68) de circulation du conduit flexible (16) lors de son déplacement entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée et au moins une butée (74) de retenue de la tête de raccordement (92) disposée dans le passage de circulation (68), pour maintenir la tête de raccordement (92) à l'écart du fond (11A) de l'étendue d'eau (11B) dans la configuration inférieure déconnectée.

   2.- Installation (10 ; 150 ; 160) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base (60) flotte au-dessus du fond (11A) de l'étendue d'eau (11 B) au moins lorsque la structure supérieure (12) occupe sa position d'évacuation et lorsque le conduit flexible (16) occupe sa configuration inférieure déconnectée.

   3.- Installation (170) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base (60) est montée rigidement fixe sur le fond (11A) de l'étendue d'eau (11B) par l'intermédiaire d'au moins un élément (172) de fixation rigide posé sur le fond (11A) de l'étendue d'eau (11B).

   4.- Installation (150 ; 170) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de conduits flexibles (16), la base (60) définissant, pour chaque conduit flexible (16), un passage individuel (68) de circulation du conduit flexible (16) recevant un conduit flexible (16) unique, les conduits flexibles (16) étant mobiles indépendamment les uns des autres entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée.

   5.- Installation (10 ; 160) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de conduits flexibles (16), chaque conduit flexible (16) présentant une tête de raccordement (92) à un collecteur (50) placé sur la structure supérieure (12), l'installation (10 ; 160) comprenant un organe commun (94) de liaison des têtes de raccordement (92) de chaque conduit flexible (16) pour déplacer conjointement les têtes de raccordement (92) de chaque conduit flexible (16) lors du passage de chaque conduit flexible (16) entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée.

   6.- Installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (18) de guidage du conduit flexible (16) entre sa configuration supérieure raccordée et sa configuration inférieure déconnectée, les moyens de guidage (18) s'étendant entre un premier point situé sur la structure supérieure (12) et un deuxième point situé sur la structure inférieure (14) lorsque la structure supérieure (12) occupe sa position d'exploitation.

   7.- Installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de guidage (18) comprennent un guide (120) solidaire de la structure inférieure (14) et de la structure supérieure (12) et un organe guidé (122) solidaire de la conduite flexible (16), l'organe guidé (122) étant monté coulissant par rapport au guide (120) lors du passage du conduit flexible (16) entre la configuration supérieure raccordée et la configuration inférieure déconnectée.

   8.- Installation (10 ; 150 ; 170) selon la revendication 7, caractérisée en ce que le guide (120) comprend un tube de guidage qui comporte une partie supérieure (124) solidaire de la structure supérieure (12) et une partie inférieure(126) solidaire de la structure inférieure (14), l'organe guidé (122) étant monté coulissant dans le tube de guidage.

   9.- Installation (10 ; 150 ; 170) selon la revendication 8, caractérisée en ce que le tube de guidage présente une région supérieure éloignée de la butée de retenue (74), la région supérieure présentant une première section transversale, et en ce que le tube de guidage présente une région inférieure située au voisinage de la butée de retenue (74) et présentant une deuxième section transversale inférieure à la première section transversale.

   10.- Installation (160) selon la revendication 7, caractérisée en ce que le guide (120) comprend au moins une ligne de guidage (162) solidaire d'une part de la structure supérieure (12) et d'autre part de la structure inférieure (14), l'organe guidé (122) étant monté coulissant autour de la ligne de guidage (162).

   11.- Installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou chaque collecteur (50) est disposé en permanence dans un volume de gaz délimité sur la structure supérieure (12) lorsque la structure supérieure (12) occupe sa position d'exploitation, la butée de retenue (74) étant disposée dans un volume de liquide immergé dans l'étendue d'eau (11 B).

   12.- Installation (10 ; 150 ; 160 ; 170) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une arche (80) disposée au voisinage de la structure inférieure (14), le conduit flexible (16) étant engagé au-dessus de l'arche (80) pour présenter un tronçon (104) en forme de vague à une sortie du passage de circulation (68).

   13.- Installation (10 ; 170) selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'arche (80) est portée par la structure inférieure (14).

   14.- Installation (150 ; 160) selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'arche (80) est indépendante de la structure inférieure, l'arche (80) comprenant une bouée et des moyens d'ancrage de la bouée dans le fond (11A) de l'étendue d'eau (11B).

   15.- Procédé de déconnection d'une installation d'exploitation de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - maintien d'une installation d'exploitation (10 ; 150 ; 160 ; 170) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans une étendue d'eau (11 B),la conduite flexible (16) étant disposée dans sa configuration supérieure raccordée sur le collecteur (50) solidaire de la structure supérieure (12), la structure supérieure (12) occupant sa position d'exploitation ; - déconnection à l'écart du collecteur (50) de la tête de raccordement (92) de la conduite flexible (16) ; - passage de la conduite flexible (16) de sa configuration supérieure de raccordement à sa configuration inférieure déconnectée, la conduite flexible (16) circulant à travers le passage de circulation (68) dans la structure inférieure (14) ; - immobilisation de la tête de raccordement (92) contre la butée de réception (74) pour immobiliser la tête de raccordement (92) sur la structure inférieure (14) à l'écart du fond (11A) de l'étendue d'eau (11 B) ; - déplacement de la structure supérieure (12) par rapport à la structure inférieure (12) depuis sa position d'exploitation vers sa position d'évacuation.15