FR3020396A1 - Procede d'installation et mise en œuvre d'un tube rigide depuis un navire ou support flottant - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'installation et mise en œuvre d'un tube rigide (10), dénommé tube principal, dans lequel on réalise les étapes suivantes: a) on descend une extrémité dudit tube principal depuis un navire ou support flottant (13) en surface (14) jusqu'en dessous le niveau de mer (14) pour y être connecté à un équipement sous-marin (16) immergé, de préférence au fond de la mer (17), et b) on maintien le tube principal ainsi immergé pour une période de temps donnée, caractérisé en ce qu'on fait passer ledit tube principal (10) dans un orifice cylindrique (4) à section circulaire d'un dispositif de limitation de contrainte, ledit orifice comprenant un revêtement interne glissant (3) solidaire d'une structure de support (9) solidaire dudit navire ou support flottant, le tube de service étant ainsi apte à coulisser en contact contre ledit revêtement glissant lors des étapes a) et b).

Description

PROCEDE D'INSTALLATION ET MISE EN OEUVRE D'UN TUBE RIGIDE DEPUIS UN NAVIRE OU SUPPORT FLOTTANT La présente invention concerne le domaine de l'installation sous- marine et mise oeuvre de conduites ou tuyaux rigides en acier, depuis un navire ou support flottant en surface jusqu'à un équipement immergé, de préférence jusqu'au fond de la mer. Ces tubes rigides peuvent être des tubes dénommés tubes de service mis en oeuvre pour tester ou assurer la maintenance depuis la surface de la mer desdits équipements sous- marins, ou encore des conduites de transport de fluides de production ou de service vers ces équipements, notamment de conduites sous-marines de transport de fluides pétroliers ou associés, ou de têtes de puits ou autres équipements. Ces tubes rigides sont plus particulièrement destinés à tester lesdits équipements sous-marins depuis la surface en véhiculant vers celle-ci des produits liquides ou gazeux à des température et pression variables. En particulier, les tests mis en oeuvre consistent à remplir la conduite sous-marine de production d'un liquide pour le nettoyage de la ligne, tel que de l'eau de mer traitée sous pression et y faire passer par exemple un racleur pour la nettoyer. La conduite sous- marine peut être ensuite asséchée en y envoyant un gaz tel de l'air. La conduite de production peut également faire l'objet d'un procédé d'inertage avec du mono-éthanol-glycol et/ou de l'azote. Les tubes de services sont des tubes rigides en acier ou métallique, ou tout autre matériaux, notamment composite, enroulés sur une bobine en surface puis déployés en immersion dans la mer, pour être reliés à l'équipement immergé ou au fond de la mer, puis y opérer un dit test ou dite maintenance en y envoyant desdits liquides ou gaz, et enfin récupérés à partir du support flottant ou navire par enroulement. Ces tubes de services enroulables sont également connus sous la dénomination « COILED TUBING » qui sont désenroulés puis ré-enroulés plusieurs fois. En général, leur extrémité supérieure reste enroulée en partie sur la bobine et n'est donc pas totalement déroulée. Toutefois, dans certains cas, l'extrémité supérieure du tube peut être entièrement déroulée et fixée en surface.

En pratique, ces tubes de service présentent des diamètres de tailles relativement réduites par rapport aux diamètres des conduites sous-marines de production pétrolière standards, notamment des tubes de service en acier de diamètres inférieurs à 10", et plus particulièrement de 1,5" à 6", plus particulièrement encore entre 1,75" et 4,5", plus particulièrement de 50 à 100mm pour des interventions à plus de 1000m voire plus de 2000m de profondeur. Ces tubes de service en acier rigide sont plastifiés au sens mécanique du terme lors de leur enroulage, c'est-à-dire que les contraintes qui sont appliquées au tube vont au-delà de la limite élastique du tube et que celui-ci est donc déformé de manière permanente. Puis, lors du déroulement du tube, la tension qu'on applique dessus pour le dérouler permet de le redresser en sortie de bobine, éventuellement en combinaison avec un redresseur. Les tubes de service en acier rigide du type concernés présentent plus particulièrement des limites élastiques de 335 MPa à 750MPa. Des tubes de service rigides de ce type sont décrits dans l'état de l'art, notamment dans WO 2012/051335. Du fait des déroulements et enroulements successifs d'une part, et d'autre part des mouvements du tube de service lors de ses déploiements et opérations, le tube de service subit des efforts de contraintes localisés importants au niveau de son point de suspension en surface. Ainsi les roulis, tangage et pilonnement du navire ou support flottant ainsi que l'action des vagues, du vent et/ou des courants sur le tube de service et sur le navire ou support flottant induisent des efforts de flexion élevés au point de suspension et/ou fixation du tube sur le navire ou support flottant, et ceci d'autant plus lorsque la longueur et donc le poids ainsi que la pression des fluides véhiculés dans le tube de service sont importants.

Pour pallier à ce problème la solution pratique mise en oeuvre à ce jour consiste à dérouler des longueurs de tubes supplémentaires régulièrement, notamment de quelques mètres, de façon à déplacer la 302 03 96 3 zone du tube de service où s'appliquent les efforts de contraintes. Cette solution n'est toutefois applicable que pour des tubes de services de faible diamètre, notamment inférieur à 50 mm et pour des durées d'opération du tube de service inférieures à la journée, utilisables pour 5 des interventions à profondeur d'immersion limitée à moins de 1000m. Au-delà de cette période, pour des interventions à plus de 2000m notamment, et pour des tubes de plus grand diamètre le tube rigide fatigue trop et risque de se rompre. Plus particulièrement, actuellement les durées d'opération sont de quelques heures et la ligne rigide peut 10 être déroulée de quelques mètres après chaque opération pour minimiser la fatigue qui a lieu dans la même zone du tube rigide, alors que les durées des opérations en grande profondeur dépassent la journée voire le mois et les risques de ruptures en fatigue du tube sont très importants avec les conséquences désastreuses sur le matériel, le personnel et les 15 équipements au fond de la mer en cas d'accident de rupture de tube. Cette solution n'est donc pas applicable pour les mises en oeuvre en grandes profondeurs où la durée d'utilisation du tube de service se compte en semaines et les diamètres nécessaires sont supérieurs à 50 MM. 20 Un autre problème que l'on rencontre concerne la connexion de la terminaison du tube rigide à des équipements de test ou équipements à tester ou à opérer. Le tube métallique rigide doit présenter à son extrémité un élément de raccordement, notamment du type connecteur automatique, de plus grand diamètre que le tube de service, pour 25 permettre la connexion de son extrémité à une conduite semi-rigide ou conduite flexible intermédiaire le plus souvent. Or, il n'est pas aisé d'assembler un tel élément de raccordement au tube une fois que son extrémité est immergée au fond de la mer. La solution connue à ce jour consiste à assembler en surface ledit élément de raccordement à 30 l'extrémité du tube de service avant son déploiement au fond de la mer. On connait des dispositifs de type raidisseurs (« bend stiffener ») ou limiteurs de courbures (« bend restrictor ») appliqués aux extrémités de conduites flexibles, tels que décrits dans EP 2 503 093, FR 2 952 118, FR 2 871 511. Les raidisseurs ou limiteurs de courbures de conduites flexibles sont généralement réalisés sous formes de pièces coniques en matériaux synthétiques, notamment en matériau élastomère de type polyuréthane. On connait aussi des pièces de ce type en acier appliquées à l'extrémité de conduite rigide en acier du type riser pour en réaliser l'encastrement par une pièce de transition d'inertie du type dénommé « taper joint » ou encore « adapter joint » comme décrit dans WO 200913861. Ces pièces viennent en prolongation du tuyau existant, en règle générale soudées sur le tuyau ou assemblées par bride. La forme conique permet une transition d'inertie par diminution progressive et continue du diamètre, en partant du point le plus sollicité mécaniquement. Du fait que ces pièces coniques sont solidaires de l'extrémité de la conduite, les efforts supportés par ladite extrémité de conduite sont transférés à la pièce conique dont l'augmentation de la section permet une plus grande répartition de la contrainte globale ainsi qu'une transition en raideur plus douce et donc une diminution des contraintes locales. La section de la pièce conique diminue progressivement en fonction de la diminution de ladite contrainte, celle- ci étant maximum au point de connexion ou de suspension de la conduite à son extrémité. Des solutions de ce type appliquées à un tube tel que décrit précédemment ne sont pas appropriées compte tenu de la nécessité d'autoriser des déroulements et enroulements au niveau du point de suspension de l'extrémité supérieure du tube rigide en surface. Le but de la présente invention est de fournir une solution aux efforts de contrainte des tubes rigides décrits ci-dessus déployés depuis la surface jusqu'à une grande profondeur, plus particulièrement de limiter la fatigue dynamique dans ledit tube rigide qui résulte de son utilisation en suspension depuis un navire ou support flottant en surface durant des périodes d'opérations importantes, et donc d'augmenter la durée de vie en fatigue du tube rigide.

Un autre but est de permettre de faciliter le déploiement dudit tube rigide, notamment pour les tubes de service, depuis la surface. Pour ce faire, la présente invention fournit un procédé de mise en oeuvre d'un tube rigide, dénommé ci-après tube principal, de préférence un tube principal en acier, depuis un navire ou support flottant en surface jusqu'en dessous du niveau de la mer, de préférence pour y être connecté à un équipement sous-marin immergé de préférence jusqu'au fond de la mer, dans lequel on réalise les étapes suivantes: a) on descend une extrémité dudit tube principal depuis un navire ou support flottant en surface jusqu'en dessous le niveau de mer pour y être connecté à un équipement sous-marin immergé, de préférence au fond de la mer, et b) on maintien ledit tube principal ainsi immergé pour une période de temps donnée, caractérisé en ce qu'on fait passer ledit tube principal dans un orifice cylindrique à section circulaire, d'axe verticale (ZZ') d'un dispositif de limitation de contrainte dénommé raidisseur glissant, ledit orifice dénommé premier orifice comprenant un revêtement interne glissant en contact avec ledit tube principal, ledit raidisseur glissant étant solidaire d'une structure de support solidaire dudit navire ou support flottant s'étendant à l'extérieur dudit navire ou support flottant au-dessus de la surface de la mer, une partie supérieure dudit tube principal étant maintenue en suspension au-dessus dudit raidisseur glissant ledit tube principal étant ainsi apte à coulisser en contact contre ledit revêtement glissant lors des étapes a) et b). Plus particulièrement, à l'étape a), on réalise les étapes suivantes : a.1) on déroule ledit tube principal enroulé sur un support d'enroulement sur ledit navire ou dit support flottant, et a.2) on descend ledit tube principal jusqu'en dessous du niveau de la mer, de préférence jusqu'à un dit équipement sous-marin immergé, en le faisant coulisser à travers ledit raidisseur glissant.

On comprend que ledit premier orifice est sensiblement de même diamètre que ledit tube principal avec un jeu mécanique minimal permettant son introduction et coulissement dans ledit orifice, par exemple de 1 à 5 mmm en fonction des diamètres et longueur du tube de service. Le jeu bien que nécessaire à l'introduction dudit tube principal dans le raidisseur doit être maintenu à un strict minimum afin de garantir l'efficacité dudit raidisseur. On comprend que la direction axiale verticale ou légèrement inclinée de moins de 300, plus généralement de moins de 100, dudit orifice cylindrique du raidisseur s'entend d'une direction perpendiculaire à une surface théorique horizontale de la surface de la mer lorsque la mer est plate et le navire ou support flottant immobile ou légèrement inclinée de moins de 30° par rapport à ladite perpendiculaire, plus généralement de moins de 100.

On comprend également que l'on fait coulisser le tube principal, pour son utilisation au fond de la mer depuis le navire ou support flottant, mais aussi que ledit tube principal reste apte à coulisser dans le raidisseur pendant sa mise en oeuvre en opération lorsque le navire ou support flottant et ledit tube principal sont agités de mouvements liés à la houle aux vagues, aux courant marin et/ou au vent. La fonction du raidisseur glissant selon l'invention est de transférer vers ladite structure support les efforts de flexion subis par ledit tube principal en contact avec le raidisseur en cas de mouvements relatifs du raidisseur et dudit tube principal, c'est-à-dire de transférer les moments de flexion subis par ledit tube principal du fait de ses mouvement latéraux horizontaux et sa courbure étant donné que les efforts de traction et de compression éventuels ne sont pas repris par le raidisseur du fait de son caractère glissant. L'application de ce raidisseur se limite donc à la reprise des efforts de flexion « bend stiffener ».

Ce revêtement glissant anti-abrasif avec un minimum de jeu permet d'éviter la détérioration du tube de service pendant son déploiement et son utilisation, le contact de celui-ci avec son point de guidage et suspension en surface pouvant subir, en l'absence de revêtement glissant, une usure aussi nuisible que l'effet d'une scie à métaux sur le tube suite à des coulissements répétés multiples. Le procédé et dispositif de raidissement selon l'invention permet donc de déployer un dit tube principal au travers dudit raidisseur depuis un navire ou support flottant en surface jusqu'à une grande profondeur en minimisant l'abrasion dudit tube principal durant les montées et descentes dudit tube et en limitant la fatigue dynamique dans ledit tube principal résultant de son utilisation en suspension depuis le navire ou support flottant durant des périodes en mer importantes, en pratique le procédé et dispositif selon la présente invention permet de multiplier la durée de vie en fatigue dudit tube principal par un facteur de sécurité souvent supérieur à 10. Cette invention permet également de rendre possible l'utilisation dudit tube principal dans états de mer plus importants, limitant donc l'attente d'une fenêtre météo admissible. Plus particulièrement, on définit les dimensions du raidisseur pour que la contrainte dudit tube principal ne dépasse pas 50% à 80% de la limite élastique de l'acier du tube principal. En pratique, et à titre illustratif, pour des tubes principaux usuels de diamètres de 1.5 à 8" ( soit pas plus de 100 mm) à limite élastique de 350 à 750 MPa, immergé à une profondeur de 1000 à 3000m, le raidisseur présentera une longueur L1 de 1 à 8 m et un diamètre externe maximal de partie courante D1 de de 100 à 200 mm pour un demi angle au sommet du cône de 0 à 50.

Du fait que le raidisseur ne reprend que les efforts de flexion, celui est dimensionné en fonction des courbures maximales du tube de service et non de sa tension et donc profondeur d'immersion. En effet, bien que l'expansion dudit tube principal puisse se faire aussi dans le sens radial (du fait de la pression et de la température du fluide véhiculé), cette expansion radiale ne peut jamais dépasser 0.2% ce qui est négligeable, par exemple 0.2mm pour un diamètre de 100mm donc inférieur au jeu. En outre, on notera que l'introduction dudit tube principal dans le raidisseur se fait sans pression à température ambiante et donc sans expansion avec le maximum de jeu. Ensuite, l'expansion radiale en opération aura tendance à diminuer le jeu et augmenter la qualité de la fonction de reprise d'effort. Plus particulièrement, ledit raidisseur glissant comprend une pièce rigide pleine, de préférence en acier, traversée dans sa masse par un dit orifice cylindrique, dénommé premier orifice, d'axe verticale (ZZ'), ladite pièce rigide comprenant une partie courante présentant une surface externe de révolution par rapport à l'axe dudit premier orifice cylindrique de préférence diamètre diminuant progressivement et de manière continue de haut en bas dudit raidisseur jusqu'à l'extrémité inférieure dudit raidisseur. Ainsi l'augmentation de la section du raidisseur reprend les efforts et contraintes subis par ledit tube principal et transférés au raidisseur au maximum là où la contrainte est la plus élevée au niveau supérieur, c'est-à-dire au point de raccordement ou contact du raidisseur avec la structure support. Plus particulièrement encore, ladite partie courante de la pièce rigide constituant ledit raidisseur présente une surface externe de forme tronconique s'étendant depuis et dessous une partie supérieure de ladite pièce rigide définissant une bride de fixation autour de l'extrémité supérieure dudit premier orifice. Dans un mode préféré de réalisation, ladite bride de fixation forme une platine de fixation fixée à ou venant de matière avec l'extrémité supérieure de ladite partie courante, ladite platine de fixation reposant et étant fixée sur une plateforme horizontale de ladite structure support, ladite platine de fixation s'étendant sur une surface plane au-dessus de ladite plateforme de dimension plus grande (D2) que celle de la plus grande section (D1) de ladite partie courante, de préférence une dite surface plane de platine à circonférence circulaire coaxiale de celle dudit premier orifice, de préférence une dite surface plane de platine de plus grande dimension (D2) au moins double, de préférence au moins 5 fois, de celle de ladite plus grande section (Dl) de ladite partie courante de pièce conique. Lorsque ladite bride ou platine de fixation est fixée à l'extrémité supérieure de la partie courante de la pièce conique, elle est fixée de préférence par soudage ou boulonnage. Lorsqu'elle vient de matière avec la partie courante, elle peut être réalisée par moulage et/ou forgeage sous forme d'une même pièce forgée en acier ou par usinage d'une pièce forgée le cas échéant.

Le tube principal, le raidisseur et le tube de raccordement peuvent être en tout autre matériaux rigide tel que des matériaux composites. L'augmentation de dimension, notamment augmentation discontinue de diamètre au niveau de la bride de fixation par rapport à la partie courante du raidisseur permet d'augmenter la surface de répartition de la contrainte transférée sur la plateforme de la structure support et donc de diminuer la contrainte localement sur la plateforme transférée depuis l'extrémité supérieure du raidisseur, c'est-à-dire là où elle est maximale. Ainsi, en pratique, ladite platine de fixation pourra présenter une d'épaisseur réduite par rapport à l'épaisseur maximale de la partie courante de la pièce rigide et pourra être fixée sur la plateforme par des boulons car la contrainte est fortement réduite. On comprend en effet que : - la partie courante traverse ladite plateforme et s'étend depuis et dessous ladite platine de fixation puis dessous ladite plateforme, son extrémité inférieure pouvant se trouver en immersion en sub-surface dans la mer ; et - la section de partie courante s'entend d'une section transversale, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à sa direction axiale longitudinale verticale.

Plus particulièrement encore, ledit premier orifice de ladite pièce rigide de raidissement est recouvert sur sa surface en contact avec ledit tube principal d'un revêtement glissant constitué d'un matériau antiabrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, un matériau visqueux tel qu'une graisse ou un matériau solide tel qu'un revêtement en couche de film plastique du type liner, de préférence, en matériau thermoplastique du type PE, PP, PA, PVDF ou un élastomère, ledit revêtement plastique étant en outre de préférence enduit sur sa surface de contact avec ledit tube principal (10) d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, ou un matériau visqueux tel qu'une graisse.

Plus particulièrement, ledit tube principal est revêtu d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile ou un matériau visqueux tel qu'une graisse, le traitement de réalisation de cet enduit étant réalisé de préférence après l'étape a) et avant de l'introduire dans ledit premier orifice.

On définit le type de thermoplastique du liner en fonction de la température d'utilisation. Dans la plupart des cas, un PEHD est suffisant. Mais, au-delà de 60°C, on pourra utiliser de préférence le PP. Ce revêtement glissant anti-abrasif avec un minimum de jeu permet d'éviter la détérioration dudit tube principal pendant son déploiement et son utilisation, le contact de celui-ci avec son point de guidage et suspension en surface pouvant subir une usure aussi nuisible qu'une scie à métaux sur ledit tube en l'absence de revêtement glissant. On notera aussi que le jeu entre ledit tube principal et le premier orifice augmente au fur et à mesure des déploiements dudit tube principal. Le jeu sera donc réduit au minimum. C'est pourquoi, avantageusement, l'introduction dudit tube dans le raidisseur nécessite de la graisse pour assurer un bon glissement. Une boîte à graisse dans laquelle pénètre et coulisse ledit tube principal, est alors positionné au-dessus du raidisseur pour servir de lubrifiant permanent durant le déploiement et les remontées dudit tube principal. De construction, lesdits tubes sont des tubes à surface lisse et sans bavure, cependant un collier d'ébavurage peut en outre avantageusement encore, être monté au-dessus de la du raidisseur pour supprimer ou écraser les micro-défauts pouvant risquer un endommagement du liner. Il s'agit par exemple d'un petit bloc cylindrique à bord tranchant en une ou deux parties dans lequel pénètre et coulisse ledit tube principal. Ce collier pourra être judicieusement combiné avec la boîte à graisse. Selon une autre caractéristique particulière avantageuse, pour le déroulement de l'étape a) on passe ledit tube principal dans un dispositif de tensionnement et de réduction de courbure résiduelle liée à l'enroulement puis dans une boite à graisse et un collier d'ébavurage, avant son introduction dans le raidisseur, de sorte que la surface externe dudit tube est revêtue de graisse avant son coulissement dans ledit premier orifice. On comprend que cette caractéristique permet d'améliorer les propriétés de glissement dudit tube principal à l'intérieur dudit premier orifice. Plus particulièrement, on effectue un test de contrôle et/ou assure la maintenance d'une conduite sous-marine et/ou d'un puits de forage au fond de la mer en envoyant un liquide ou un gaz à l'aide dudit tube principal dont l'extrémité inférieure est raccordée à ladite conduite sous- marine et/ou d'un puits de forage au fond de la mer, de préférence par l'intermédiaire d'une conduite flexible ou semi rigide. Dans un mode préféré de réalisation, ledit raidisseur est pré- équipé d'une portion de tube dénommée tube de raccordement fixé et/ou suspendu de manière réversible à ladite structure support et/ou au dit raidisseur, ledit tube de raccordement étant de préférence de même diamètre et de préférence encore de composition identique au dit tube principal, ledit tube de raccordement étant engagé dans ledit premier orifice et comprenant à son extrémité inférieure, dessous ledit raidisseur, un élément de raccordement connecté ou apte à être connecté à un équipement, de préférence une conduite flexible ou semi rigide, et avant l'étape a), on réalise les étapes dans lesquelles : - on raccorde l'extrémité dudit tube principal à l'extrémité supérieure dudit tube de raccordement, de préférence par soudage puis abrasion du bourrelet de soudure, et - on désolidarise ledit tube de raccordement par rapport au dit dispositif de raidissement, et - on commence par descendre ledit tube de raccordement. Plus particulièrement, ledit tube de raccordement comprend un collier de serrage amovible autour d'une partie dudit tube de raccordement dépassant au-dessus dudit premier orifice.

On comprend donc que ledit tube de raccordement est sensiblement de même diamètre que ledit tube principal et est d'une longueur supérieure à celle dudit raidisseur, plus précisément supérieure à la longueur dudit premier orifice pour permettre ses connexions au-dessus et au-dessous dudit raidisseur. Ledit tube de raccordement a plusieurs fonctions : - il sert à connecter notamment le tube principal par soudage, la soudure, notamment la connexion, se faisant sur ladite structure support au-dessus de la surface de la mer, en zone sèche, et donc facile d'accès, cette connexion étant réalisée en surface elle peut être réparée ou refaite à volonté par ré-enroulement du tube principal, étant entendu toutefois que cette connexion, notamment cette soudure se trouvant en opération au fond de l'eau n'est pas sujette à la fatigue élastique subie par le tube principal à son point de suspension en surface, et - il est équipé à son extrémité inférieure d'un élément de connexion lui-même préalablement soudé sur ce tube de raccordement car il ne peut pas transiter dans ledit premier orifice de l'élément raidisseur pour des raisons de dimensions et de tolérance, et - ledit tube de raccordement peut être ensuite connecté aux équipements sous-marins destinés à être montés à l'extrémité du tube principal tels que corps-morts ou conduites flexibles ou semi-rigides ou autres équipements.

Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu'il facilite le raccordement de l'extrémité dudit tube principal à un équipement destiné à être immergé, notamment une conduite flexible destinée à être connectée à l'extrémité dudit tube principal via ledit élément de raccordement pré-équipé à l'extrémité inférieure dudit tube de raccordement. Plus particulièrement, l'extrémité supérieure du tube de raccordement qui dépasse au-dessus du raidisseur peut se terminer par un chanfrein de soudage.

L'ensemble du raidisseur et tube de raccordement peut être facilement manipulé et installé sur ladite structure support sur le navire ou support flottant avant d'être assemblé, notamment par soudage, à l'extrémité dudit tube principal, ledit tube principal peut alors être déployé équipé de son élément de raccordement terminal de plus grand diamètre que ledit premier orifice du raidisseur. A défaut, ledit élément de raccordement qui est de plus grand diamètre que le premier orifice ne peut pas passer à travers celui-ci et doit être monté à l'extrémité du tube de service après déploiement et coulissement de celui à l'intérieur dudit premier orifice ce qui complique la procédure de mise en oeuvre du tube principal. Lors de la remontée finale du tube principal et son ré-enroulement, son extrémité incluant le raidisseur et le tube de raccordement peut être coupée et ledit ensemble de raidisseur et ledit tube de raccordement peuvent être stockés en attendant un nouvel usage.

Au total, le système selon la présente invention est facile d'emploi. Sa durée de vie théorique peut être de plusieurs années et en tout état de cause compatible avec la durée de vie du tube principal. Ainsi, plus particulièrement, on assure le maintien et stabilisation d'un tube principal rigide en acier déroulé depuis un navire ou support flottant en surface jusqu'au fond de la mer et traversant un dit raidisseur après ladite descente et mise en oeuvre, pendant une période de d'au moins 24h, de préférence d'au moins 1 mois sans le remonter en surface et/ou sans en dérouler une longueur supplémentaire. La présente invention fournit également une installation utile pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention caractérisé en ce qu'elle comprend une structure support solidaire d'un navire ou support flottant en surface, sur laquelle est fixé un raidisseur comprenant une pièce rigide pleine de surface externe de révolution de diamètre diminuant progressivement et de manière continue de bas en haut dudit raidisseur jusqu'à l'extrémité inférieure dudit raidisseur, de préférence réalisée en acier, comprenant un orifice axial dénommé premier orifice comprenant un revêtement interne glissant apte à permettre le coulissement d'un dit tube principal introduit dans ledit premier orifice en contact avec ledit tube principal. Plus particulièrement, ledit premier orifice de ladite pièce rigide de raidissement est recouvert sur sa surface en contact avec le tube principal d'un revêtement glissant constitué d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, un matériau visqueux tel qu'une graisse ou un matériau solide tel qu'un revêtement en couche de film plastique du type liner, de préférence, en matériau thermoplastique du type PE, PP, PA, PVDF ou un élastomère Plus particulièrement encore, ledit raidisseur est équipé d'une portion de tube dénommée tube de raccordement fixé de manière réversible au dit raidisseur, ledit tube de raccordement étant de même diamètre et préférence de composition identique au dit tube principal, ledit tube de raccordement étant engagé dans ledit premier orifice et comprenant à son extrémité inférieure, dessous ledit raidisseur, un élément de raccordement connecté ou apte à être connecté à un équipement, de préférence une conduite flexible. Plus particulièrement encore, ledit tube de raccordement comprend 30 un collier de serrage amovible autour d'une partie dudit tube de raccordement dépassant au-dessus dudit premier orifice.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée suivante faite en référence aux figures dans lesquelles : - les figures 1A à 1 C sont des vues de côté (figure 1A) et coupe verticale axiale (figure 1B et 1C) d'un raidisseur glissant 1) selon la présente invention pré-équipé d'un tube de raccordement 5 (figure 1B) et sans tube de raccordement (figure 1C), et - la figure 2 représente une vue d'une installation de liaison fond/surface équipée d'un dispositif de raidissement ci-après dénommé raidisseur glissant selon la présente invention. - la figure 3 représente la partie de l'installation au niveau du navire, et - la figure 3A montre un détail au niveau de la jonction du raidisseur glissant 1 sur une structure ou poutre support 9 du navire.

Le raidisseur glissant 1 tel que représenté sur les figures est constitué d'une pièce pleine en matériau solide rigide tel que de l'acier éventuellement renforcé par des fibres de verre ou synthétiques comprenant les deux parties suivantes : une partie courante conique 2a et une platine de fixation supérieure 2b. La partie courante inférieure 2a à surface externe de révolution tronconique s'étend sur une longueur L1. Elle est perforée par un dit premier orifice cylindrique 4 à section circulaire de même axe ZZ' que ladite surface externe tronconique et la traversant de part en part. Le diamètre de la surface externe tronconique de la partie courante 2a varie depuis une valeur maximale D1 à son extrémité supérieure jusqu'à une valeur minimale dl à son extrémité inférieure. Pour les figures, la pièce conique a été représentée avec une génératrice linéaire et les diamètres varient de manière linéaire. Toutefois dans un autre mode de réalisation, la génératrice de la surface de révolution de la partie courante 2a peut être une parabole mais dans tous les cas la variation du diamètre sera progressive et continue entre la valeur maximale D1 et sa valeur minimale dl.

La partie courante tronconique 2a est surmontée d'une platine perforée formant une pièce annulaire coaxiale 2b perforée par l'extrémité supérieure dudit premier orifice cylindrique. La platine supérieure annulaire 2b, présente une forme cylindrique de plus grand diamètre D2 supérieur à D1 et d'épaisseur el. Le plus grand diamètre D2 de la platine annulaire 2b permet que la sous-face 2b1 de celle-ci repose et soit fixée par boulonnage et/ou soudage par-dessus la face supérieure d'une plateforme d'une structure support 9 solidaire du navire ou support flottant décrite ci-après en liaison avec la figure 2.

Dans un mode de réalisation, la partie courante 2a de surface externe tronconique peut être réalisée par usinage à partir d'une pièce perforée tubulaire à surface externe cylindrique à section circulaire, ledit usinage permettant d'en réduire progressivement l'épaisseur et donc le diamètre externe de manière continue le long de sa longueur.

La pièce 2 peut aussi et de préférence être réalisée sous forme d'une pièce forgée dont la platine supérieure 2b vient de matière avec la partie courante inférieure 2a, ladite pièce 2 étant continument traversée par ledit premier orifice cylindrique axial 4. Dans un autre mode de réalisation, la platine supérieure annulaire 2b est soudée à l'extrémité supérieure de la partie courante à surface tronconique 2a. La pièce 2 comporte un revêtement glissant 3 sous forme d'un chemisage interne en matière plastique de préférence en matière thermoplastique, dudit premier orifice dénommé « liner ». Un tel chemisage peut être réalisé par « swagelining » tel que décrit dans FR 2 876 773. Pour ce faire, on réalise les étapes suivantes : a) Préparation d'une conduite de chemisage 3-1 en matériau thermoplastique souple et élastique à l'intérieur dudit premier orifice, ladite conduite de chemisage présentant un diamètre légèrement supérieur au diamètre dudit premier orifice. b) Chauffage de ladite conduite de chemisage en la passant dans un four de réchauffage puis dans une filière pour ressortir en direction dudit premier orifice avec un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur dudit premier orifice. c) Une première extrémité de la conduite de chemisage est introduite à une première extrémité dudit premier orifice. Ladite première extrémité de la conduite de chemisage est équipée d'une tête de traction reliée à un treuil à l'extérieur dudit premier orifice du côté de sa deuxième extrémité. d) Traction la conduite de chemisage depuis la deuxième extrémité de l'orifice 4. Durant cette traction, la conduite de chemisage voit donc son diamètre réduire mais aussi sa longueur nominale augmenter. Dans une phase de préparation du tirage on encolle, par exemple avec colle de type époxy ou polyuréthane bi composant, la paroi interne dudit premier orifice. e) Après traction de ladite conduite de chemisage à l'intérieur dudit premier orifice jusqu'à sa deuxième extrémité, on relâche la traction sur la conduite de chemisage une fois qu'elle a traversé tout le premier orifice. Et, du fait qu'elle présentait initialement un diamètre supérieur au diamètre du premier orifice, ladite conduite de chemisage relâchée vient se plaquer et adhérer par fusion du fait de son chauffage contre la surface interne en acier du premier orifice, l'adhésion étant éventuellement renforcée par collage. Avantageusement, la bride de fixation 2b est revêtue sur sa surface supérieure d'une partie 3b du revêtement interne en continuité du revêtement cylindrique 3a à l'intérieur dudit premier orifice 4. Cette partie supérieure 3b plane assure la protection de la face supérieure de la bride de fixation 2b. Dans un autre mode de réalisation, le revêtement interne thermoplastique est appliqué contre la surface interne dudit premier orifice par frettage. Pour la mise en oeuvre d'un tube de service en acier de 3,5" (89 mm) de diamètre et une limite élastique de 555 MPa destiné à être déployé sur une longueur de plus de 2 km pour être installé à environ de 2000 m de profondeur. On mettra en oeuvre un raidisseur glissant présentant les caractéristiques dimensionnelles suivantes : - Li = 2 à 7 m, - e, épaisseur du cône en acier du raidisseur varie de : - e max = 10 à 50 mm en haut, à - e min = 2 à 3 mm en bas - épaisseur du revêtement en polyéthylène (PE) = 5 à 25 mm, La bride 2b, rapportée par soudage au sommet du raidisseur 2a présente une épaisseur el supérieure à l'épaisseur maximale e max du raidisseur. Sur les figures lA et 1B, le raidisseur glissant 1 est équipé d'un tube de raccordement 5 de même diamètre et de même épaisseur que le tube de service auquel il est destiné à être raccordé à son extrémité supérieure chanfreinée 5a. Son extrémité inférieure est équipée d'un élément mâle ou femelle de connecteur automatique 6-1 là encore par frettage ou soudage. Le plus grand diamètre externe D3 dudit élément de raccordement 6-1 est supérieur au diamètre interne dudit premier orifice d2. L'extrémité supérieure 5a du tube de raccordement 5 s'étend au- dessus de la platine supérieure de fixation 2b. Dans un mode de réalisation, le tube de raccordement 5 est ainsi maintenu en suspension avec son extrémité supérieure 5a s'étendant au-dessus de la platine 2b à l'aide d'un clamp de serrage 7 enserrant la surface externe du tube de raccordement et reposant par-dessus la face supérieure de la platine 2b. Le diamètre externe du tube de raccordement d3 dans sa partie courante offre un jeu minimal avec le diamètre interne d2 du premier orifice revêtu dudit chemisage interne 3 de manière à permettre le coulissement du tube 5 par son extrémité supérieure 5a introduite à l'extrémité inférieure du premier orifice de la pièce conique 2. Sur les figures 2 et 3, on a représenté une installation complète de liaison fond/surface montrant le déploiement d'un tube de service rigide en acier 10 enroulé sur une bobine 12 sur le pont d'un navire ou support flottant 13. Le tube de service en acier 10 est déroulé et passe par un dispositif de redressement 11 puis à travers un dispositif de graissage et lissage de sa surface externe 18. Ensuite, son extrémité est soudée à l'extrémité supérieure 5a du tube de raccordement 5 solidarisée à un raidisseur glissant 1 dont la platine annulaire supérieure 2b est fixée sur la face supérieure 9a d'une plateforme d'une structure support 9, la partie courante tronconique 2a du raidisseur glissant traversant un orifice 8 de la plateforme 9 (figure 1C). Ensuite, le tube de raccordement 5 est désolidarisé du raidisseur 1 de manière à pouvoir permettre le coulissement et déploiement du tube de raccordement 5 avec le tube de service en immersion jusqu'au fond la mer. Pour ce faire, on désengage le clamp ou collier de serrage 7 qui maintenait le tube de raccordement en suspension dans le raidisseur glissant tel que montré sur la figure 1A. Sur la figure 2, on a représenté le tube de service après déroulement et immersion de l'extrémité du tube de service en acier équipé de son tube de raccordement. Sur la figure 2, l'élément de raccordement 6-1 à l'extrémité du tube de raccordement 5 est connecté à un élément de raccordement complémentaire de connecteur automatique 6 à l'extrémité d'une conduite flexible 15 dont l'autre extrémité permet d'accéder et d'assurer la maintenance et/ou de réaliser des tests sur un équipement sous-marin 16 reposant au fond de la mer 18, tel qu'une tête de puits ou une conduite sous-marine de production pétrolière. La connexion de l'équipement 15 à l'extrémité inférieure du tube de raccordement 5 peut être réalisée avant ou après la désolidarisation et descente en immersion du tube de raccordement 5 par rapport au raidisseur à l'aide d'un robot sous-marin du type ROV.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'installation et mise en oeuvre d'un tube rigide (10), dénommé tube principal, de préférence un tube principal en acier (10), dans lequel on réalise les étapes suivantes: a) on descend une extrémité dudit tube principal depuis un navire ou support flottant (13) en surface (14) jusqu'en dessous le niveau de mer (14) pour y être connecté à un équipement sous-marin (16) immergé, de préférence au fond de la mer (17), et b) on maintien le tube principal ainsi immergé pour une période de temps donnée, caractérisé en ce qu'on fait passer ledit tube principal (10) dans un orifice cylindrique (4) à section circulaire, de préférence d'axe vertical (ZZ'), d'un dispositif de limitation de contrainte dénommé raidisseur glissant (1), ledit orifice dénommé premier orifice comprenant un revêtement interne glissant (3), ledit raidisseur glissant (1) étant solidaire d'une structure de support (9) solidaire dudit navire ou support flottant s'étendant à l'extérieur dudit navire ou support flottant au-dessus de la surface de la mer, une partie supérieure (10a) dudit tube principal étant maintenue en suspension au-dessus dudit raidisseur glissant, le tube de service étant ainsi apte à coulisser en contact contre ledit revêtement glissant lors des étapes a) et b).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit raidisseur glissant (1) comprend une pièce rigide pleine (2), de préférence en acier, traversée dans sa masse par un dit orifice cylindrique (3) dénommé premier orifice, d'axe verticale (ZZ'), ladite pièce rigide comprenant une partie courante (2a) présentant une surface externe de révolution par rapport à l'axe dudit premier orifice cylindrique (4), de préférence diamètre diminuant progressivement et de manière continue de haut en bas dudit raidisseur jusqu'à l'extrémité inférieure dudit raidisseur.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie courante (2a) de la pièce rigide constituant ledit raidisseur glissant (1) présente une surface externe de forme tronconique s'étendant depuis et dessous une partie supérieure (2b) de ladite pièce rigide définissant une bride de fixation autour de l'extrémité supérieure dudit premier orifice (3).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite bride de fixation (2b) forme une platine de fixation fixée à ou venant de matière avec l'extrémité supérieure de ladite partie courante (2a), ladite platine de fixation reposant et étant fixée sur une plateforme horizontale de ladite structure support (9), ladite platine de fixation (2b) s'étendant sur une surface plane au-dessus de ladite plateforme de dimension plus grande (D3) que celle de la plus grande section (D2) de ladite partie courante, de préférence une dite surface plane de platine à circonférence circulaire coaxiale de celle dudit premier orifice, de préférence une dite surface plane de platine au moins double, de préférence au moins 5 fois, de celle de ladite plus grande section (D2) de ladite partie courante (2a) de pièce conique.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier orifice (4) de ladite pièce rigide de raidissement est recouvert sur sa surface en contact avec ledit tube principal d'un revêtement glissant (3) constitué d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, un matériau visqueux tel qu'une graisse ou un matériau solide tel qu'un revêtement en couche de film plastique du type liner, de préférence, en matériau thermoplastique du type PE, PP, PA, PVDF ou un élastomère, ledit revêtement plastique étant en outre de préférence enduit sur sa surface de contact avec ledit tube principal (10) d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, ou un matériau visqueux tel qu'une graisse.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit tube principal (10) est enduit d'un matériau anti-abrasion de 302 03 96 22 faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile ou un matériau visqueux tel qu'une graisse, le traitement de réalisation de cet enduit étant réalisé de préférence après l'étape a) et avant de l'introduire dans ledit premier orifice. 5
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit raidisseur glissant (1) est pré équipé d'une portion de tube dénommée tube de raccordement (5) fixé et/ou suspendu de manière réversible à ladite structure support et/ou au dit raidisseur glissant, ledit tube de raccordement étant de préférence de même diamètre et 10 préférence encore de composition identique au dit tube principal, ledit tube de raccordement étant engagé dans ledit premier orifice (4) et comprenant à son extrémité inférieure, dessous ledit raidisseur, un élément de raccordement (6-1) connecté ou apte à être connecté à un équipement (16) de préférence une conduite flexible ou semi rigide, et 15 avant l'étape a),on réalise les étapes dans lesquelles : - on raccorde l'extrémité dudit tube principal à l'extrémité supérieure dudit tube de raccordement, de préférence par soudage puis abrasion du bourrelet de soudure, et - on désolidarise ledit tube de raccordement par rapport au dit 20 dispositif de raidissement, et - on commence par descendre ledit tube de raccordement.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit tube de raccordement comprend un collier de serrage amovible (7) autour d'une partie dudit tube de raccordement dépassant au-dessus 25 dudit premier orifice.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'a l'étape a), on réalise les étapes suivantes : a.1) on déroule ledit tube principal enroulé sur un support d'enroulement sur ledit navire ou dit support flottant, et de préférence, 30 on passe le tube de service dans un dispositif (18) de tensionnement et de réduction de courbure résiduelle liée à l'enroulement puis dans uneboite à graisse et un collier d'ébavurage (18a), avant son introduction dans le raidisseur glissant (1), et a.2) on descend ledit tube principal jusqu'en dessous du niveau de la mer, de préférence jusqu'à un dit équipement sous-marin immergé, en le faisant coulisser à travers ledit raidisseur glissant.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'à l'étape b), on assure le maintien et stabilisation d'un dit tube principal en acier (10) déroulé depuis un navire ou support flottant (13) en surface (14) jusqu'au fond de la mer (17) et traversant un dit raidisseur glissant (1) après ladite descente et mise en oeuvre, pendant une période d'au moins 24h, de préférence d'au moins 1 mois sans le remonter en surface et/ou sans en dérouler une longueur supplémentaire.
11. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on effectue un test de contrôle et/ou assurer la maintenance d'une conduite sous-marine et/ou d'un puits de forage (16) au fond de la mer (17) en envoyant un liquide ou un gaz à l'aide dudit tube principal dont l'extrémité inférieure est raccordée à ladite conduite sous-marine et/ou d'un puits de forage (16) au fond de la mer, de préférence par l'intermédiaire d'une conduite flexible ou semi rigide (15).
12. 12. Installation utile pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure support (9) solidaire d'un navire ou support flottant (13) en surface (14), sur laquelle est fixé un raidisseur glissant (1) comprenant une pièce rigide pleine (2) de surface externe de révolution de diamètre diminuant progressivement et de manière continue de haut en bas dudit raidisseur jusqu'à l'extrémité inférieure dudit raidisseur, de préférence réalisée en acier, comprenant un orifice axial dénommé premier orifice (4) comprenant un revêtement interne glissant (3) apte à permettre le coulissement d'un dit tube principal introduit dans ledit premier orifice en contact avec ledit tube principal.
13. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit premier orifice (4) de ladite pièce rigide de raidissement est recouvert sur sa surface en contact avec ledit tube principal d'un revêtement glissant (3) constitué d'un matériau anti-abrasion de faible frottement choisi parmi un matériau liquide tel qu'une huile, un matériau visqueux tel qu'une graisse ou un matériau solide tel qu'un revêtement en couche de film plastique du type liner, de préférence, en matériau thermoplastique du type PE, PP, PA, PVDF ou un élastomère
14. 14. Installation selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que ledit raidisseur glissant (1) est équipé d'une portion de tube dénommée tube de raccordement (5) fixé de manière réversible au dit raidisseur, ledit tube de raccordement étant de même diamètre et préférence de composition identique au dit tube principal, ledit tube de raccordement étant engagé dans ledit premier orifice (4) et comprenant à son extrémité inférieure, dessous ledit raidisseur, un élément de raccordement (6-1) connecté ou apte à être connecté à un équipement (16), de préférence une conduite flexible ou semi rigide (15).
15. 15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que ledit tube de raccordement comprend un collier de serrage amovible (7) autour d'une partie dudit tube de raccordement dépassant au-dessus dudit premier orifice.