FR2971762A1 - Systeme de transfert d'un fluide, notamment du gaz de petrole liquefie entre une premiere installation de surface et une deuxieme installation de surface - Google Patents

Abstract

Système de transfert de fluide (10) entre une première installation de surface (11) et une deuxième installation de surface (12) comprenant une conduite de transfert tubulaire (25) déployable entre les deux installations de surface dont la première extrémité (28) est connectée à une tuyauterie de la première installation de surface (11) tandis que la deuxième extrémité (29) est destinée à être connectée à un collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12), la conduite de transfert tubulaire (25) étant suspendue sous une structure de support et de guidage (40) par un lien (52). La conduite de transfert tubulaire (25) comprend une première section flexible (30) s'étendant en caténaire, une deuxième section flexible (32) s'étendant sensiblement verticalement, dont l'extrémité libre (29) débouchant vers le bas est pourvue d'un dispositif de connexion (27) destiné à être connecter au collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12) et un raccord coudé (31) disposé entre la première et la deuxième section flexible (32), la conduite de transfert tubulaire (25) étant suspendue sous la structure de support et de guidage (40) par un lien (52) reliant la structure support (40) et un point du raccord coudé (31).

Description

Système de transfert d'un fluide, notamment du gaz de pétrole liquéfié entre une première installation de surface et une deuxième installation de surface.

L'invention concerne un système de transfert d'un fluide entre une première installation de surface et une deuxième installation de surface flottant sur une étendue d'eau, telle qu'une mer ou un océan par exemple. Ce système de transfert comprend notamment une conduite tubulaire dont l'une des extrémités est connectée à la tuyauterie de la première installation de surface et dont l'autre extrémité est destinée à être connectée au collecteur (« manifold » en langue anglaise) d'une deuxième installation de surface. La conduite tubulaire est supportée par une structure support déployable entre une position de stockage sur la première installation de surface et une position déployée pour connecter l'extrémité de la conduite tubulaire au collecteur de la deuxième installation de surface. La première installation de surface est par exemple un navire de production, liquéfaction, stockage et déchargement d'hydrocarbures liquéfiés (« floating production storage and offloading ship » ou « FPSO » en langue anglaise).

La deuxième installation de surface est par exemple un navire de stockage et de transport d'hydrocarbures liquéfiés, notamment de gaz de pétrole liquéfié (GPL) afin de le transporter depuis l'usine de traitement flottante vers un site à terre.

Compte tenu des contraintes de sécurité imposées du fait de la dangerosité des fluides transportés, de l'environnement dans lequel s'opèrent ces transferts de fluides, le système de transfert de fluide doit être adapté pour supporter de fortes contraintes dynamiques sans risque d'endommagement du système de transfert de fluide.

On connait de WO02092422 des systèmes de ce type pour le transfert de gaz naturel liquéfié (GNL) entre deux installations. Ce dispositif comprend un flexible cryogénique qui se déploie en caténaire entre les deux installations de surface. Une extrémité du flexible cryogénique est connecté à la tuyauterie d'une première installation tandis que la deuxième extrémité libre est destinée à être connectée à un collecteur d'une deuxième installation de surface. L'extrémité libre de la conduite cryogénique est connectée à la première extrémité d'un bras articulé qui permet de guider l'extrémité libre de la conduite flexible cryogénique et de la connecter sur le collecteur de la deuxième installation de surface. Ce bras est suspendu sous la structure support fixe par ses extrémités aux moyens de câbles. La première extrémité du bras sur lequel est connectée la conduite flexible cryogénique est reliée à la structure support par un câble déroulable à partir d'un treuil situé sur la structure support fixe tandis que la deuxième extrémité du bras est reliée à la structure support fixe par un câble. Elle comprend aussi un contrepoids. L'extrémité de la conduite cryogénique est donc guidée pour être connectée au collecteur de la deuxième installation de surface par un bras articulé suspendue par ses extrémités à une structure fixe. La suspension du bras par un câble et un contrepoids à l'extrémité du bras assure un état d'équilibre stable et permet en outre une réduction des efforts de la manceuvre lors de la connexion au collecteur de l'installation de surface et des efforts sur ceux-ci, y compris pendant le transfert.

Cependant un inconvénient de ce système est qu'il n'est pas adapté lorsque le transfert s'effectue entre deux navires amarrés l'un à l'autre et que les hauteurs des francs bords des deux navires sont très différentes, comme c'est le cas par exemple entre un FPSO et un navire de stockage de gaz de pétrole liquéfié lors du transfert de GPL. En effet, la structure de support et notamment le bras articulé de guidage est encombrant et ne s'adapte pas aisément à la configuration mentionnée ci dessus. Un autre inconvénient de ce système est qu'il ne permet pas de compenser efficacement les mouvements principaux des bateaux principalement le pilonnement. En effet, le bras articulé présente une grande inertie de mouvement ce qui engendre des efforts importants au niveau du collecteur nécessitant le renforcement de celui-ci.

Le système de transfert de fluide selon l'invention est une amélioration du dispositif de l'art antérieur au nom de la demanderesse et a pour but de résoudre les inconvénients susmentionnés.

Le système de transfert de fluide selon l'invention entre une première installation de surface et une deuxieme installation de surface comprend une conduite de transfert tubulaire déployable entre les deux installations de surface dont la première extrémité est connectée à une tuyauterie de la première installation de surface tandis que la deuxième extrémité est destinée à être connectée à un collecteur de la deuxième installation de surface, la conduite de transfert tubulaire étant suspendue sous une structure de support et de guidage par un lien, par exemple un câble.

Le système de transfert de fluide selon la présente invention se caractérise en ce que la conduite de transfert tubulaire consiste en : - une première section flexible s'étendant en caténaire - une deuxième section flexible s'étendant sensiblement verticalement, dont l'extrémité libre débouchant vers le bas est pourvue d'un dispositif de connexion destiné à être connecté au collecteur de la deuxième installation de surface, - un raccord coudé disposé entre la première et la deuxième section flexible et en ce que la conduite de transfert tubulaire est suspendue sous la structure de support et de guidage par un lien reliant la structure support et un point du raccord coudé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième section flexible présente une longueur supérieure à 10 mètres.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le raccord coudé est rigide et muni de raccords flexible/rigide à chacune de ses extrémités opposées et présente deux sections rectilignes dont les axes forment un angle compris entre 30° et 120° Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la structure de support et de guidage est un bras articulé monté à rotation autour d'un axe horizontal sur la première installation de surface et porte un treuil pour déployer une longueur de lien donnée entre le bras articulé et un point du raccord coudé. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le bras articulé comprend un premier bras monté sur la première installation de surface et à l'extrémité de laquelle est monté à rotation un deuxième bras portant un contrepoids formant ainsi une balancelle et permettant de stabiliser un état d'équilibre lors de la connexion de l'extrémité de la deuxième conduite flexible sur le collecteur de la deuxième installation de surface.

D'autres détails caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation préféré de mise en oeuvre de l'invention faite en référence aux dessins schématiques annexés qui montrent : La figure 1 est une vue du système de transfert dans sa position de stockage sur la première installation de surface Les figures 2-5 sont des vues montrant les étapes successives du déploiement du système de transfert entre la première et la deuxième installation de surface. - La figure 6 est une vue montrant le système de transfert dans sa position connectée au dispositif collecteur (« manifold » en langue anglaise) de la deuxième installation de surface.

La figure 4 montre le système de transfert de fluide (10) déployé entre une première installation de surface (11) et une deuxième installation de surface (12). La première installation de surface (11) est par exemple un navire « FPSO » et la deuxième installation de surface (12) est par exemple un navire de stockage de gaz de pétrole liquéfié GPL (« LPG » ou « liquefied petroleum gas » en langue anglaise). Le système de transfert de fluide (10) permet aussi de transférer du GPL du navire de production et de traitement vers un navire de stockage afin de le convoyer vers un site d'utilisation à terre par exemple. Les deux navires sont amarrés bord à bord et des défenses d'accostage (16) sont interposées entre les coques des navires pour les protéger. Une distance de 4 à 5 mètres environ sépare les coques des deux installations de surface. La taille du navire de stockage de GPL est nettement plus petite que celle du navire FPSO de sorte qu'une différence de hauteurs de plusieurs mètres, par exemple 10 mètres existe entre les hauteurs de francs bords des deux installations. La FPSO dispose d'une tuyauterie (non représentée) tandis que le navire de stockage du LPG dispose d'un collecteur (20) à proximité du bord du navire. Le dispositif de transfert de fluide stocké sur le FPSO est déployé pour relier les deux organes de connexion fluidiques séparés de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, et assurer le chargement des cuves du navire de stockage de LPG.

Le système de transfert de fluide (10) comprend une structure de support et de guidage (40), un lien (52), un treuil (51) sur lequel est enroulé le lien (52)et une conduite de transfert tubulaire (25) présentant une première extrémité (28) connectée à la tuyauterie de la première installation de surface (11) et une deuxième extrémité (29) qui est destinée à être connectée au collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12). La conduite de transfert tubulaire (25) est suspendue par le lien (52) à la structure de support et de guidage (40).

La structure de support et de guidage (40) est montée sur le pont de la première installation de surface (11) dans un espace ménagé. La structure de support et de guidage (40) est montée sur une embase (46) sur le pont de la première installation de surface (11). Elle est rotative autour d'un axe de rotation horizontal et d'un axe vertical.

Cette structure support est constituée par un bras articulé (41) comprenant un premier bras (42) et un deuxième bras formant balancelle (43) comme on l'expliquera plus loin. Les deux bras (42, 43) sont interconnectés par une articulation à axe horizontal. Le premier bras (42) est incliné d'environ 60° par rapport à un axe horizontal tandis que le deuxième bras (43) forme un angle ouvert avec le premier segment de bras (42).35 Le deuxième bras (43) porte et un contrepoids (50) et un treuil (51) sur lequel est enroulé le lien (52). Ce lien est déployé de manière à ce qu'une partie du lien (52) s'étende verticalement vers le bas à partir de l'extrémité du deuxième bras articulé (43) à l'opposée de celle portant le contrepoids. Il est connecté à la conduite de transfert tubulaire (25). Le lien (52) est par exemple un câble métallique, un câble synthétique ou une chaine. Avantageusement, le lien (52) est un câble métallique.

La conduite de transfert tubulaire (25) est suspendue sous la structure de support et de guidage (40) par le lien (52) en un point de la conduite de transfert tubulaire (25) situé à distance de ses extrémités. La conduite de transfert tubulaire (25) comprend une première section flexible (30), une deuxième section flexible (32) et un raccord coudé (31) disposé entre la première et la deuxième section flexible (32).

La première section flexible (30) s'étend en caténaire à partir de son extrémité connectée à la tuyauterie de la première installation de surface (11). La deuxième section flexible (32) s'étend sensiblement verticalement. Son extrémité libre (29) est pourvue d'un dispositif de connexion (27) destiné à être connecté au collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12). Le dispositif de connexion comprend notamment un dispositif de déconnexion d'urgence (« Emergency release connector » ou « ERC » en langue anglaise) et un connecteur connu sous l'appellation anglaise de « quick connect and disconnect connector » ou « QCDC ».

Avantageusement, le dispositif de connexion est disposé sur un raccord coudé pour effectuer la connexion sur le collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12) dans un axe sensiblement horizontal.

La deuxième section flexible (32) est de grande longueur, par exemple supérieure à 10 mètres. En effet, comme il existe une différence de plusieurs mètres entre les hauteurs de franc bord des deux navires, le collecteur (20) du navire de stockage de la deuxième installation de surface (12) se situe très bas par rapport à la tuyauterie de la première installation de surface (11). L'accessibilité du collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12) est donc limitée à partir de la première installation de surface (11). La connexion est ainsi facilitée grâce à la grande longueur de la deuxième section flexible (32) qui s'étend verticalement à partir de la structure de support et de guidage (40). De plus l'extrémité (29) est libre dans les six degrés de liberté ce qui assure une flexibilité supplémentaire au dispositif de transfert de fluide et limite ainsi les efforts sur le collecteur (20). Les conduites flexibles sont des conduites cryogéniques pour le transport de LPG.

Un raccord coudé (31) est interposé entre la première et la deuxième section flexible (32). Il s'agit une petite section formant un U inversé, dont les extrémités sont orientées vers le bas. Le lien (52) du système de transfert de fluide (10) est connecté en un point sur ce raccord coudé (31). La conduite de transfert est alors suspendue sous la structure de support et de guidage (40) par le lien (52) connecté sur le raccord coudé (31).

Avantageusement, le raccord coudé (31) est rigide et comporte des raccords flexible/rigide (36) à ses extrémités opposées pour connecter les première et deuxième sections flexibles. Le rayon de courbure de ce raccord coudé (31) est très petit, avantageusement inférieur au rayon de courbure minimum d'une conduite flexible ce qui permet de disposer d'un dispositif de transfert de fluide très compact.

La longueur de lien (52) qui s'étend verticalement est ajustable en déroulant ou enroulant le lien (52) du treuil (51) afin de positionner adéquatement la deuxième extrémité (29) de la conduite tubulaire en vue de sa connexion sur le collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12).

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention (non représenté), le système de transfert de fluide (10) précédemment décrit et illustré par la figure 4 comprend en outre un joint tournant fluidique disposé sur la conduite de transfert tubulaire (25). Ainsi, elle comprend une première section flexible (30) déployée en caténaire, une deuxième section flexible (32) déployée verticalement et un raccord coudé (31) rigide. Selon le deuxième mode de réalisation, le raccord coudé comprend un joint tournant fluidique (« fluid swivel » en langue anglaise) qui permet à la deuxième section flexible (32) de tourner à 360 ° autour d'un axe sensiblement horizontal. Cette flexibilité additionnelle procurée à la deuxième section de conduite flexible (32) permet d'élargir davantage la fenêtre de travail pour opérer le transfert de fluide sans imposer de contraintes inacceptables en termes de sécurité au dispositif de transfert de fluide. Ce joint tournant disposé judicieusement sur le raccord coudé de la conduite de transfert (25) permet de réduire d'avantage les probabilités de déconnexion d'urgence comparé au premier mode de réalisation et au système de déconnexion de l'art antérieur.

Un mode de fonctionnement de ce système de transfert de fluide (10) va maintenant être décrit au regard des figures 1 à 6 illustrant différentes étapes de la méthode de connexion. La figure 1 montre le système de transfert de fluide (10) dans sa position de stockage sur la première installation de surface (11), par exemple un FPSO. Il comprend la conduite de transfert tubulaire (25) suspendue sous la structure de support et de guidage (40). Le système de transfert de fluide (10) est stocké dans un espace ménagé à cet effet sur la première installation de surface (11). Le bras articulé (41) est replié à l'intérieur. Le premier bras (42) s'étend sensiblement verticalement et le deuxième bras (43) s'étend dans le prolongement du premier bras (42) en formant un angle d'ouverture maximale avec le premier bras (42). La deuxième extrémité (29) de conduite de transfert tubulaire (25) est fixée à un connecteur (60) pour immobiliser la deuxième extrémité (29) de conduite flexible et drainer la conduite tubulaire (25). En effet, le connecteur (60) est en communication fluidique avec les cuves de stockage de la première installation de surface (11). Sur les figures 1 et 2, la première section de conduite flexible en caténaire n'est pas représentée par soucis de clarté des figures.

Dans une première étape illustrée par la figure 2, la deuxième extrémité (29) de conduite de transfert tubulaire (25) est déconnectée du connecteur (60) de la première installation de surface (11). Le lien (52) est enroulé sur le treuil (51) de manière à dégager la deuxième extrémité (29) libre de la conduite de transfert tubulaire (25). La structure de support et de guidage (40) est ensuite orientée par rotation du premier bras (42) autour de son axe vertical pour se mettre dans l'axe du plan de chargement.

Dans une deuxième étape illustrée par la figure 3, la structure de support et de guidage (40) est déployée en faisant pivoter le bras articulé (41). Le premier bras (42) est incliné en le faisant pivoter autour de son axe de rotation horizontal, par exemple d'un angle de 60° pour amener le deuxième bras (43) au-delà de la coque. La deuxième section flexible (32) est alors suspendue au dessus de la surface de l'eau et des défenses d'accostage (16).

Dans une troisième étape illustrée par la figure 4, la position selon l'axe vertical de la deuxième conduite flexible verticale (32) est ajustée en déployant une longueur de lien (52) adéquate afin d'abaisser la deuxième extrémité (29) de la conduite de transfert 2971762 s tubulaire (25) et ainsi la rapprocher du collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12).

Dans une quatrième étape illustrée par la figure 5, le premier bras (42) est incliné encore 5 jusqu'à former un angle de 45° par rapport à l'horizontal amenant ainsi le dispositif de connecteur de la deuxième extrémité (29) de conduite de transfert tubulaire (25) face au dispositif de connecteur du collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12). La conduite tubulaire est connectée sur le collecteur (20).

10 Dans une cinquième étape illustrée par la figure 6, le deuxième bras (43) formant une balancelle est amenée dans une position sensiblement horizontale. Une fois la connexion effectuée sur le collecteur (20), le lien (52) est enroulé pour que le deuxième bras (43) soit sensiblement à l'horizontal. Le treuil est alors bloqué. La rotation du deuxième bras (43) permet de suivre le mouvement différentiel entre les bateaux. Grâce à son contrepoids, le 15 deuxième bras (43) peut tourner autour d'un axe horizontal au niveau de son point de fixation (44). Le contrepoids (50) permet de stabiliser un état d'équilibre lors de la connexion de l'extrémité de la deuxième conduite flexible (32) sur le collecteur (20) et du transfert de fluide pour suivre les mouvements tout en limitant les risques de surcharges sur le collecteur (20).

20 Bien que l'invention ait été décrite pour un système de transfert de GPL, elle peut s'appliquer à des systèmes de transfert pour d'autres fluides tels que par exemple du GNL ou encore du pétrole. Ainsi, des modifications pourraient être apportées à l'invention. Par exemple, les installations de surface pourraient être des barges, des plateformes, des 25 navires de stockage de fluide divers. Le système de transfert de fluide n'est pas limité au transfert de GPL entre un FPSO et un navire de stockage de GPL. Par exemple, la conduite tubulaire peut être une conduite flexible d'un seul tenant et le raccord coudé est alors une gouttière dans laquelle vient s'appuyer la conduite flexible. Le lien est alors connecté sur la gouttière. Cette solution n'est cependant pas privilégiée car 30 le rayon de courbure de la gouttière ne peut être inférieur au rayon de courbure minimum de la conduite flexible. Le système est alors moins compact. L'invention n'est par ailleurs pas limitée à des conduites flexibles cryogénique mais inclue les conduites flexibles liées et non liées telles que définies dans les documents normatifs del' « American Petroleum Institute » AP117J et API RP17B. 35

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Système de transfert de fluide (10) entre une première installation de surface (11) et une deuxieme installation de surface (12) comprenant une conduite de transfert tubulaire (25) déployable entre les deux installations de surface dont la première extrémité (28) est connectée à une tuyauterie de la première installation de surface (11) tandis que la deuxième extrémité (29) est destinée à être connectée à un collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12), la conduite de transfert tubulaire (25) étant suspendue sous une structure de support et de guidage (40) par un lien (52) caractérisé en ce que la conduite de transfert tubulaire consiste en - une première section flexible (30) s'étendant en caténaire - une deuxième section flexible (32) s'étendant sensiblement verticalement, dont l'extrémité libre (29) débouchant vers le bas est pourvue d'un dispositif de connexion (27) destiné à être connecté au collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12), - un raccord coudé (31) disposé entre la première et la deuxième section flexible (32) la conduite de transfert tubulaire (25) étant suspendue sous la structure de support et de guidage (40) par un lien (52) reliant la structure support (40) et un point du raccord coudé (31).

   2.- Système de transfert de fluide (10) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième section flexible (32) présente une longueur supérieure à 10 mètres.

   3.- Système de transfert de fluide (10) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le raccord coudé (31) est rigide et muni de raccords flexible/rigide (36) à chacune de ses extrémités opposées et présente deux sections rectilignes dont les axes forment un angle compris entre 30° et 120°

   4.- Système de transfert de fluide (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la structure de support et de guidage (40) est un bras articulé (41) monté à rotation autour d'un axe horizontal sur la première installation de surface (11) et porte un treuil (51) pour déployer une longueur de lien (52) donnée entre le bras articulé (41) et un point du raccord coudé (31).

   5.- Système de transfert de fluide (10) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le bras articulé (41) comprend un premier bras (42) monté autour d'un axe horizontal sur la première installation de surface (11) et à l'extrémité de laquelle est monté à rotationun deuxième bras (43) portant un contrepoids (50) formant ainsi une balancelle et permettant de stabiliser un état d'équilibre lors de la connexion de l'extrémité de la deuxième conduite flexible sur le collecteur (20) de la deuxième installation de surface (12).

   6.- Système de transfert de fluide (10) selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que le premier bras (42) comprend un axe de rotation vertical pour se mettre dans l'axe du plan de chargement. 10

   7.- Système de transfert de fluide (10) selon les revendications 3 à 6 caractérisé en ce que le raccord coudé comprend un joint tournant fluidique.

   8.- Système de transfert de fluide (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le lien (52) est un câble métallique. 15