FR3060095B1 - Cadre temporaire de renforcement de structure sous-marine - Google Patents

Abstract

Une méthode d'installation d'au moins une structure sous-marine intégrée à une conduite sous-marine destinée à être posée sur le sol marin à travers une étendue d'eau, la méthode comprenant les étapes suivantes : raccorder au moins un tuyau de la structure intégrée à la conduite sous-marine à bord du bateau d'installation ; installer ladite conduite sous-marine comprenant ladite structure intégrée à travers l'étendue d'eau ; et déposer la structure intégrée raccordée à la conduite sous-marine sur le sol marin ; caractérisée en ce qu'un cadre de renforcement temporaire est mécaniquement couplé à la structure intégrée au cours d'une étape préliminaire ; et en ce que ledit cadre de renforcement temporaire est découplé de la structure intégrée et récupéré à la surface au cours d'une étape ultérieure.

Description

Cadre temporaire de renforcement de structure sous-marine

La présente invention concerne l’installation de structures intégrées à une section de conduite sous-marine pour le transport de fluides et destinées à être posées sur le sol marin au cours de l’installation de ladite section de conduite sous-marine.

De nombreuses méthodes d’installation de telles structures sont connues par l’homme du métier mais ne donnent pas satisfaction dans tous les cas de figure.

Dans le cadre de l’exploitation des réserves sous-marines d’hydrocarbure, des conduites sous-marines sont installées sur le sol marin afin de transporter des fluides des puits vers la surface, typiquement des hydrocarbures, et réciproquement, des fluides de la surface vers des puits d’injection, tels que de l’eau ou du gaz destinés à améliorer le rendement des puits. Ces conduites sous-marines sont le plus généralement un assemblage de tubes en acier soudés entre eux et couverts d’isolant thermique et d’une protection contre la corrosion causée par l’environnement marin. On connaît également des conduites dites « flexibles » consistant en une superposition de tubes en matière plastique, éventuellement solidaires entre eux, éventuellement renforcés par des armatures métalliques.

Des équipements supplémentaires doivent être insérés dans ces conduites sous-marines en vue de l’exploitation et de la maintenance du champ pétrolier. Ce sont principalement des vannes et des systèmes de connexion de conduites, appelés connecteurs, tels que commercialisés par exemple par la société OneSubsea. De tels équipements sont encombrants et lourds : Une vanne typique pèse aux alentours de cinq tonnes. Par conséquent, une fondation est nécessaire afin d’éviter l’enfoncement de l’équipement dans le soi marin. Cette fondation est complétée par un support mécanique afin de transmettre les efforts de l’équipement vers la fondation. Cet assemblage d’un équipement de la conduite sous-marine, de la fondation et du support est connu sous le nom générique de « structure ». Lorsqu’une telle structure est située à une extrémité de la conduite sous-marine, on parle de PLET (« PipeLine End Termination »), lorsqu’elle est située entre les extrémités la structure est dite « en ligne », par exemple ILT (« In-Line Tee ») pour une branche en forme de T.

Conventionnellement, de telles structures sont installées séparément de la conduite sous-marine : elles sont levées par une grue située sur un bateau d’installation et descendues à travers la colonne d’eau jusqu’au sol marin. Au moins une conduite sous-marine est ensuite connectée à la structure, soit par tirage direct de la conduite vers le connecteur de la structure comme décrit dans US4075862 A, soit par l’intermédiaire d’une courte section de conduite appelée «jumper». Ces méthodes nécessitent la présence de bateaux comportant une grue de capacité suffisante pour effectuer le levage, en particulier munie d’un système de compensation de houle afin d’assurer une stabilité suffisante à la structure au moment de la poser au fond de l’étendue d’eau. D’autre part, les phénomènes de résonance liée à l’élasticité du câble deviennent prépondérants pour des profondeurs d’eau supérieures à 1000 mètres. Lors du levage, le câble de grue est soit connecté directement à la structure par un élingage, soit par l’intermédiaire d’un cadre ou d’un palonnier rigide, comme montré dans JP2016053245.

Alternativement, la structure peut-être au moins partiellement connectée à la section de conduite de transport de fluide à bord du bateau de pose, pour être soutenue par la conduite au cours de la dépose de celle-ci au fond de la mer. W02006089786 A1 montre un appareil pour insérer une structure dans la trajectoire de la conduite au cours de la pose de celle-ci à partir d’une tour, comme cela arrive lors de l’installation d’une conduite sous-marine par les méthodes dites « en J » et « en déroulé ». De même, au cours de la méthode de pose de conduite dite « en S », la structure peut être conçue pour passer au-travers de la ligne d’assemblage de la conduite sous-marine comme décrit dans GB2487578 B. Un avantage de cette famille de méthodes est qu’un seul bateau de pose est nécessaire, l’opération de dépose de la conduite et de la structure se fait en une fois. L’inconvénient majeur est la charge mécanique subie par la conduite et la structure pendant la descente dans l’étendue d’eau. En effet, la conduite subit en temps normal de nombreuses flexions, quelle que soit la méthode de pose utilisée : La présence d’une singularité lourde dans la caténaire formée par la conduite dans l’étendue d’eau génère des moments de flexion nettement supérieurs à ce qu’une conduite peut normalement supporter et nécessite dès lors de renforcer la jonction entre la conduite et la structure en ligne, par exemple avec des limiteurs de flexion, d’autre part de renforcer la fonction de support de la structure elle-même, enfin de soutenir la structure soit par une grue, soit par des bouées. De la même façon, lorsque la structure est à une extrémité de la conduite, elle doit être renforcée pour résister aux moments de flexion et supporter le poids de la caténaire de la conduite qui y est suspendue : Ceci nécessite une quantité d’acier supplémentaire ce qui rend l’assemblage plus encombrant, plus lourd, plus difficile à manier, plus cher. Enfin cet acier supplémentaire faisant partie en permanence de la structure, il doit être dimensionné de façon à répondre aux exigences de durée de vie de la conduite, typiquement 25 ans.

De façon similaire, afin de pallier à cet inconvénient d’encombrement, seuls les équipements raccordés de façon fluide à la section de conduite sous-marine peuvent être connectés à bord du bateau de pose tandis que les équipements de support mécanique sont installés séparément. Par exemple GB2478548 B par le déposant propose d’installer la fondation dans un premier temps, puis d’installer la conduite dans un second temps. W02008155747 A1, toujours par le déposant, montre un processus similaire pour une structure d’extrémité de conduite sous-marine, bien que dans cet exemple la fondation puisse également rester couplée à l’équipement de la conduite sous-marine pendant la descente de celle-ci. Des barres de guidage forment une porte pour glisser la conduite sur la fondation. Enfin WO2014207560 A2, par le déposant, enseigne d’installer d’abord la conduite en ligne munie des équipements raccordés de façon fluide à cette conduite, puis de raccorder une fondation et un support mécanique dans un second temps. Ces méthodes présentent l’avantage de réduire la taille des équipements directement connectés à la conduite à bord du bateau de pose. Néanmoins, il convient de disposer également d’un moyen de levage pour installer la fondation, et de positionner la conduite sous-marine et la fondation avec assez de précision pour pouvoir les coupler correctement ce qui est assez délicat en milieu marin en raison des mouvements du bateau de pose et des objets situés dans l’eau à cause de la houle et des courants.

La présente invention a été réalisée en vue de palier aux inconvénients de l’état de la technique, en particulier d’installer une structure allégée intégrée à ia conduite sous-marine sans surcoût, tout en optimisant sa résistance mécanique pendant la traversée de l’étendue d’eau de la surface jusqu’au sol marin.

Dans cet objectif, un objet de la présente invention est une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée à une conduite sous-marine destinée à être posée sur le sol marin à travers une étendue d’eau, la méthode comprenant au moins les étapes de coupler mécaniquement un cadre de renforcement temporaire à la structure intégrée au cours d’une étape préliminaire, de préférence à bord du bateau d’installation de la conduite sous-marine, dans un second temps de raccorder au moins un tuyau de la structure intégrée à la conduite sous-marine, typiquement par soudure, dans un troisième temps d’installer ladite conduite sous-marine comprenant ladite structure intégrée à travers l’étendue d’eau, dans une quatrième étape de déposer la structure intégrée raccordée à la conduite sous-marine sur le sol marin et de découpler ledit cadre de renforcement temporaire de la structure intégrée et le récupérer à la surface.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le cadre de renforcement temporaire est fabriqué sous forme de treillis de tubulures ou de barres dans un matériau rigide, par exemple métallique ou composite. Ainsi, il s’intégre géométriquement aux éléments et équipements de la structure intégrée grâce aux évidements du treillis tout en offrant la résistance mécanique qui permette d’alléger la structure intégrée, réduisant ainsi son coût.

Dans ce mode de réalisation, après fabrication le cadre de renforcement est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée. Par « couplage mécanique », on entend toute méthode permettant de solidariser le cadre de renforcement et la structure intégrée, de façon assez rigide pour transmettre des efforts mécaniques de l’un à l’autre.

Plus précisément, et de façon préférentielle, le système de couplage mécanique du cadre de renforcement se connecte sur la bride d’ancrage présente sur le tuyau de la structure intégrée. La bride d’ancrage est une pièce, généralement forgée, qui s’intégre dans le tuyau de la structure intégrée, soit en en faisant partie, soit en étant solidarisée à l’extérieur dudit tuyau, qui assure l’interface mécanique entre le tuyau et les éléments de support de la structure intégrée, essentiellement la fondation, soit directement par solidarisation de la bride d’ancrage et de la fondation, soit indirectement par solidarisation de la bride d’ancrage avec un élément en contact avec la fondation, typiquement une tubulure ou un rail.

La réalisation préférée du système de couplage mécanique du cadre de renforcement sur la structure intégrée consiste en des mâchoires qui se ferment sur le tuyau ou la bride d’ancrage du tuyau de la structure. Par exemple, deux mâchoires articulées autour d’un axe commun à leur extrémité sont actionnées par un vérin chacune, les vérins étant actionnées par branchement d’un outil sous-marin, tel que la sortie d’un circuit de pompage intégré à un sous-marin piloté à distance, communément désigné comme « ROV » (Remote Operated Vehicle en anglais), sur le circuit hydraulique des vérins, via un connecteur pouvant être utilisé sous l’eau, du type dit « hotstab ». Hors de l’eau, un circuit hydraulique comprenant une pompe peut être branché en vue d’actionner les vérins. Ainsi, les mâchoires empêchent tout déplacement relatif entre le cadre de renforcement et la structure intégrée après couplage.

En vue d’améliorer encore ce couplage, au moins l’une des mâchoires peut être retenue en translation longitudinale par rapport au tuyau de la structure intégrée après engagement dudit tuyau. Une méthode de rétention consiste en la provision d’un flasque ou d’un collier à la surface de la bride d’ancrage ou du tuyau sur lequel vient buter au moins une mâchoire.

Alternativement, et de façon préférée, la translation longitudinale de la mâchoire est empêchée par l’engagement d’au moins une protubérance interne à la mâchoire dans au moins une gorge de la surface externe dudit tuyau. Un assemblage mâle-femelle de la mâchoire et du tuyau ou de la bride d’ancrage est réalisé par la présence d’une gorge sur le pourtour extérieur du tuyau ou de la bride dans laquelle vient d’insérer une surépaisseur située à l’intérieur d’au moins une mâchoire, comme un bourrelet, un anneau ou un ou plusieurs doigts. Lorsque cet arrangement n’est pas suffisant pour empêcher également la rotation des mâchoires fermées et donc du cadre de renforcement autour de Taxe longitudinal du tuyau de la structure, des moyens complémentaires sont utilisés comme les autres versions de réalisation du système de couplage décrites plus bas ou de simples câbles ou élingues tendus entre le cadre de renforcement et la structure intégrée.

Alternativement, la translation longitudinale de la mâchoire est empêchée par l’engagement d’au moins une protubérance de la surface externe dudit tuyau : L’arrangement décrit ci-dessus est inversé, la gorge étant située à l’intérieur des mâchoires, la partie mâle étant assurée par un collier ou un flasque sur le pourtour externe du tuyau.

Dans une seconde variante de réalisation du système de couplage, qui peut être également utilisée en complément de la première version, le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins une tige démontable par ROV. La tige traverse une tubulure du cadre et au moins un élément structurel de ia structure intégrée, par exemple un collier de la bride d’ancrage, ou, si ce n’est pas le système de couplage principal, la fondation. Lors de l’assemblage, la tige est sécurisée dans son logement, et donc le couplage verrouillé, par une goupille de sécurité passée à travers un alésage d’une extrémité de la tige dépassant de la tubulure. Une goupille de sécurité en forme de béta peut être aisément retirée par plongeur ou par le bras robotique d’un ROV, permettant le retrait de la tige et le découplage du cadre et de la structure

De la même façon, dans une troisième variante, le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins un assemblage boulonné démontable par ROV. Le boulon est choisi pour être démonté sous l’eau par plongeur ou ROV, que ce soit par dévissage de l’écrou ou par rupture du boulon.

Dans un second mode de réalisation de la méthode, indépendamment ou en complément du premier mode, le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à la fondation de la structure intégrée ou un accessoire de la fondation. La fondation étant solidaire du tuyau et de l’équipement de la structure via au moins la bride d’ancrage décrite plus haut, l’ensemble des parties de la structure intégrée reste solidaire du cadre de renforcement. Chacune des variantes de réalisation de système de couplage décrite ci-dessus peut être utilisée, bien que les mâchoires soient moins pratiques à mettre en œuvre. De même, un complément de couplage sous forme de tirants, câbles ou élingues peut être réalisé.

Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, le cadre de renforcement temporaire est découplé de la structure intégrée et récupéré à la surface de la mer. Par conséquent, le cadre de renforcement temporaire comporte également des moyens destinés à faciliter cette récupération.

La variante préférée de méthode de récupération consiste à connecter le cadre de renforcement, après découplage, à un équipement de levage présent en surface, à bord du bateau de pose ou d’un bateau supplémentaire d’assistance. Typiquement, le crochet d’un treuil ou d’une grue est connecté par des élingues à une ou plusieurs oreilles de levage du cadre de renforcement ce qui permet de le soulever.

Alternativement, le cadre de renforcement temporaire est remonté à la surface par connexion à un ROV. Des oreilles de levage similaires sont attachées à un ROV de forte capacité. Une flottaison supplémentaire peut être utilisée pour simplifier la remontée, connectée au ROV ou au cadre de renforcement.

On peut également envisager que le cadre de renforcement temporaire soit remonté à la surface de façon autonome après découplage. De façon simplifiée, la présence ou l’ajout de moyens de flottaison supplémentaire rend le cadre de renforcement flottant ce qui le fait remonter en surface, mais cette méthode présente des risques pour les bateaux présents à la verticale du site d’installation.

Optionnellement, les tubulures de la structure en treillis du cadre sont utilisées comme réserve de flottaison : ces tubulures sont fermées à leur extrémité et contiennent de la mousse ou du gaz.

Selon un autre objet de la présente invention, un cadre de renforcement temporaire pour l’installation d’une structure intégrée dans une conduite sous-marine comprend au moins une structure en treillis, au moins une interface de couplage mécanique entre la structure en treillis et la structure intégrée qui est verrouillée mécaniquement par un moyen temporaire pouvant être déverrouillé par ROV ou par plongeur.

Préférentiellement, le cadre de renforcement temporaire comprend également une interface pour attacher un système de flottaison additionnel. Cette interface est réalisée par exemple et de façon connue par des bras latéraux ou des barres autour desquels une bride de câble peut être passée. De tels bras comportent des flasques de retenue de la bride de câble et un ou plusieurs trous permettant le passage de tiges et goupilles de sécurité retenant la bride de câble en position.

Préférentiellement, le cadre de renforcement temporaire comprend une interface pour être récupéré à la surface par des moyens externes après découplage de l’interface de couplage mécanique. La mise en œuvre préférée de cette interface est une oreille de levage, soit statique et rigide, soit sous forme d’anneau de levage capable de pivoter.

Alternativement ou en combinaison, le cadre de renforcement temporaire comprend des moyens de flottaison suffisants, par exemple des blocs de mousse, pour remonter à la surface de façon autonome après découplage. Cette solution n’est pas la meilleure en raison du risque de remontée rapide et brutale à la surface qui peut être dangereuse pour tout bateau présent dans la zone. Un autre type de moyens de flottaison, seul ou en vue de réaliser cette caractéristique, consiste à remplir les tubulures du treillis du cadre par un gaz et en boucher les extrémités.

Alternativement ou en combinaison, le cadre de renforcement temporaire comprend au moins un propulseur pour remonter à la surface de façon autonome après découplage. Le propulseur, d’un type connu pour les ROV, peut être alimenté par une batterie associée à ce propulseur ou par un câble électrique tiré depuis la surface.

Dans un premier mode de réalisation du cadre de renforcement, l’interface de couplage mécanique entre la structure en treillis et la structure intégrée est un système comprenant au moins deux mâchoires. Les mâchoires sont contrôlées par un vérin individuel, lui -même relié à un circuit hydraulique muni d’un connecteur permettant le branchement d’un outil de mise en pression ou l’activation simultanée des vérins par un moyen extérieur à l’invention, par exemple une pompe ou un outil portable. A bord du bateau de pose, le cadre de renforcement est mis en place sur la structure intégrée, les mâchoires sont fermées autour d’un élément de la structure intégrée et verrouillées en position fermée. Après dépose sur le sol marin, un ROV ou un plongeur connecte un outil sur le circuit hydraulique autorisant le relâchement des vérins et donc l’ouverture des mâchoires, autorisant le découplage du cadre de renforcement de la structure intégrée. Les vérins peuvent également être connectés aux mâchoires de façon à fermer les mâchoires en l’absence de pression et les écarter lors de la mise en pression.

Dans un deuxième mode de réalisation, pouvant être également utilisé en combinaison avec le premier mode, le cadre de renforcement est couplé à la structure intégrée grâce à au moins une tige traversant une tubulure du cadre et au moins un élément structurel de la structure intégrée. Lors de l’assemblage, la tige est sécurisée dans son logement, et donc le couplage verrouillé, par une goupille de sécurité passée à travers un alésage d’une extrémité de la tige dépassant de la tubulure. Une goupille de sécurité en forme de bêta peut être aisément retirée par plongeur ou par le bras robotique d’un ROV, permettant le retrait de la tige et le découplage du cadre et de la structure.

De la même façon, dans un troisième mode de réalisation pouvant être utilisé seul ou en combinaison avec les deux premiers modes, le cadre de renforcement est couplé à la structure intégrée grâce à au moins un assemblage boulonné, le boulon étant choisi pour être démonté sous l’eau par plongeur ou ROV, que ce soit par dévissage de l’écrou ou par rupture du boulon.

Le mode de réalisation préféré de la méthode consiste à fabriquer un cadre de renforcement compatible avec toutes les structures intégrées d’extrémité de la conduite sous-marine en parallèle de la fabrication des structures intégrées. Le cadre de renforcement a une structure en treillis métallique couverte de peinture anti-corrosion. Ce cadre comporte en partie inférieure deux mâchoires complémentaires qui peuvent être fermées et verrouillées par deux vérins hydrauliques, actionnables de façon simultanée par branchement d’un véhicule sous-marin (ROV) afin de coupler mécaniquement le cadre de renforcement et une bride d’ancrage de la structure intégrée, cette bride d’ancrage étant conventionnellement présente comme interface mécanique entre le tuyau de la structure intégrée et des éléments de sa fondation. Le cadre comporte aussi des oreilles de levage, un crochet principal pour connexion d’un câble d’initiation ou d’abandon de pose de conduite sous-marine et deux bras latéraux pour accrochage de bouées. Plusieurs courtes sections de câble sécurisées à leurs extrémités par des manilles et des goupilles démontables par ROV sont tendues entre des tubulures du cadre de renforcement et la fondation de la structure intégrée afin de limiter la rotation du cadre autour de l’axe de la structure défini par le tuyau auquel il est couplé. L’assemblage de la structure intégrée et du cadre de renforcement est soudé en bout de la caténaire de la conduite sous-marine, à bord du bateau de pose de la conduite, que ce soit la première ou la dernière extrémité de la conduite sous-marine.

Pour la première extrémité, appelée initiation de la pose, l’assemblage est descendu dans l’eau suspendu à la caténaire de la conduite sous-marine en cours de pose. A proximité du sol marin, un câble est tendu entre un point fixe, par exemple un poids mort, et le crochet principal du cadre de renforcement. Ce câble est tendu par l’avancement du bateau de pose ce qui a pour effet de faire pivoter l’assemblage vers la direction horizontale, ce pivotement étant suivi par la dépose de l’assemblage sur le sol marin. Les mâchoires En parallèle de la poursuite de la pose de la conduite sous-marine un câble d’un treuil de surface ou d’une grue est connecté par ROV aux oreilles de levage du cadre de renforcement, les vérins des mâchoires du cadre de renforcement sont actionnés par ROV pour découpler le cadre de la structure intégrée, les câbles de stabilisation sont déconnectés, le cadre de renforcement est remonté à la surface pour être réutilisé.

Pour la deuxième extrémité, appelée abandon, le crochet principal du cadre de renforcement est connecté à un treuil du bateau de pose par un câble. La caténaire de la conduite sous-marine, suspendue à la structure intégrée, est descendue par ce câble jusqu’au sol marin. Après dépose de l’assemblage, le cadre de renforcement est désolidarisé de la structure intégrée de la même façon que décrite dans le paragraphe précédent, et récupéré à la surface.

En résumé, l’invention fournit une méthode d’assistance à l’installation de structures sous-marines intégrées à une conduite sous-marine, cette méthode utilisant un cadre de renforcement temporaire de la structure sous-marine. Ce cadre est destiné à renforcer la structure intégrée pendant la phase d’installation depuis le bateau de pose vers le sol marin. Ce cadre est couplé à la structure intégrée à bord du bateau de pose, avant l’installation de la structure lors de la pose de la conduite sous-marine, et découplé de la structure intégrée en vue de sa réutilisation après dépose de la structure sur le sol marin.

De façon avantageuse, le cadre de renforcement permet de dimensionner la structure intégrée de telle façon qu’elle n’ait plus à résister aux efforts de l’installation mais seulement aux charges vues pendant le service, alors qu’elle est posée horizontalement sur le sol marin. La structure intégrée étant réduite à ses fonctions essentielles, sa taille est réduite ce qui permet des économies d’acier tout en simplifiant sa fabrication à terre et sa manipulation à bord du bateau d’installation de la conduite sous-marine. A des fins d’illustration, la méthode selon l’invention est principalement décrite en montrant l’installation d’une structure d’extrémité de ligne intégrée à la conduite sous-marine. Celle-ci peut cependant être utilisée avec tout type de structure intégrée à la conduite sous-marine, qu’elle soit en ligne ou en extrémité de ligne. Un cadre de renforcement pour une structure en ligne comportera de préférence une deuxième paire de mâchoires afin d’être couplé à un deuxième tuyau de la structure intégrée, et peut ne pas comporter de moyen de levage sous forme de crochet mais seulement de petites oreilles de levage. Il est cependant aisé pour l’homme du métier de modifier les modes de réalisation décrits pour les combiner.

De même, les figures présument que la conduite sous-marine est installée par la méthode dite « en déroulé », mais la méthode est transposable à toute méthode d’installation de conduite sous-marine.

Les figures 1a, 1b et 1c représentent à titre d’exemple une méthode générale selon l’état de la technique d’assemblage et d’installation d’une structure intégrée à la conduite par la méthode de pose dite « en déroulé » ;

La figure 2 représente un exemple de méthode d’installation d’une conduite comportant au moins deux structures intégrées selon la présente invention sous forme de diagramme ;

La figure 3 représente le principe de la connexion du cadre de renforcement selon la présente invention à une structure intégrée ;

La figure 4 représente le cadre de renforcement objet de la présente invention, en vue de côté ;

Les figures 5a et 5b représentent un exemple de connexion temporaire du cadre de renforcement sur une structure intégrée.

Dans la FIGURE 1A, un bateau de pose (10) comporte une tour de pose (14) de conduite sous-marine (2a, 2b). La conduite sous-marine (2a,2b) est initialement entreposée sur une bobine (11). La conduite sous-marine (2a,2b) est déroulée au fur et à mesure de l’avancement du bateau de pose (10) à la surface (4) d’une étendue d’eau (3). La section de conduite sous-marine (2b) dans l’étendue d’eau (3) épouse naturellement une forme de caténaire. Lorsqu’une structure intégrée (1) doit être installée, la caténaire de conduite sous-marine (2b) est suspendue à un dispositif de maintien (15). La section de conduite sous-marine en amont (2a) de la position de la structure intégrée (1) est séparée de la caténaire de conduite sous-marine (2b), tout en étant retenue par un dispositif de tensionnement (13). La structure intégrée (1) est disposée puis connectée, généralement par soudure, à la section de conduite sous-marine en amont (2a) et à la caténaire de conduite sous-marine (2b).

Après assemblage, le dispositif de maintien (15) s’ouvre ou est déplacé afin de permettre le passage de la structure intégrée (1) tandis que le déroulement de la conduite sous-marine (2a, 2b) reprend, comme illustré parla FIGURE 1B. La structure intégrée (1) représente une discontinuité de la conduite sous-marine (2a, 2b) et un emplacement sensible à la flexion de la de la conduite sous-marine (2a, 2b), en particulier au point d’inflexion de la caténaire de conduite sous-marine (2b) à proximité du sol marin (non représenté), quand la caténaire de conduite sous-marine (2b) est déposée selon une direction horizontale.

Lorsque la structure intégrée (1) est située à une extrémité de la conduite sous-marine (2a, 2b), la méthode est légèrement différente. La FIGURE 1C représente la méthode pour la seconde extrémité de la conduite sous-marine (2a, 2b) : La section de conduite sous-marine en amont (2a) qui retient la structure intégrée (1) et la caténaire de conduite sous-marine (2b) sur la FIGURE 1B est remplacée par un câble (5), dit câble d’abandon, dévidé depuis un treuil d’abandon (17) par l’intermédiaire d’un dispositif de renvoi (16), par exemple une poulie. Dans ce cas, la structure intégrée (1) joue également un rôle d’interface avec les dispositifs d’aide à l’installation : câble (5), bouées additionnelles, câbles de grue.

La FIGURE 2 donne un mode de réalisation de la méthode de l’invention, dans un cas où la conduite sous-marine (2a, 2b) comporte une structure sous-marine intégrée (1) à chaque extrémité : La structure sous-marine intégrée (1) des FIGURES 1A à 1C est réalisée par l’assemblage d’une structure sous-marine intégrée (100) conforme à l’état de la technique et d’un cadre de renforcement temporaire (110) selon la présente invention.

Dans un premier temps (201), une structure sous-marine intégrée (100) est fabriquée pour chaque extrémité de la conduite sous-marine (2a, 2b).

Un cadre de renforcement temporaire est également fabriqué (202). Dans cet exemple, et de façon préférentielle, chaque structure sous-marine intégrée (100) est construite de façon à ce qu’un même cadre de renforcement temporaire puisse être monté sur chacune. Mais il n’est pas exclu que plusieurs cadre de renforcement temporaire soient fabriqués, par exemple si la distance entre deux structure sous-marine intégrées (100) successives est inférieure à la profondeur d’eau.

Le cadre de renforcement temporaire (110) est couplé (203) à une première structure sous-marine intégrée (100) selon l’arrangement décrit par la FIGURE 3.

La première structure sous-marine intégrée (100) est soudée (204) à une première extrémité de la conduite sous-marine. Elle est descendue dans l’étendue d'eau (3), suspendue verticalement à la conduite sous-marine qui est progressivement déroulée ou assemblée à bord du bateau de pose. De façon conventionnelle, pour pouvoir poser horizontalement la structure sous-marine intégrée (1) sur le sol marin, celle-ci est connectée par un câble à un point fixe, par exemple un poids : lorsque le bateau de pose avance, le câble se tend, la conduite sous-marine adopte un angle avec la verticale et la structure sous-marine intégrée (1) peut être déposée. Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, le câble du côté de la structure sous-marine intégrée (1) est attaché au cadre de renforcement temporaire.

Le câble est détaché par un ROV, le cadre de renforcement temporaire est découplé (205) de la structure sous-marine intégrée (1) et remonté à la surface, préférentiellement par le bateau de pose ou un bateau support. Cette étape peut aussi avoir lieu ultérieurement, en particulier si plusieurs cadre de renforcement temporaire sont utilisés.

La conduite sous-marine (2a, 2b) est installée de façon conventionnelle (206).

Le cadre de renforcement temporaire (110) est couplé (207) à la seconde structure sous-marine intégrée (100) à bord du bateau de pose (10) selon l’arrangement décrit par la FIGURE 3.

Lorsque la conduite sous-marine a été entièrement déroulée, sa seconde extrémité est suspendue au bateau de pose. La seconde structure sous-marine intégrée (1) est soudée (208) à la seconde extrémité de la conduite sous-marine, qui est connectée par un câble à un treuil dit « d’abandon ». Ce câble est préférentiellement connecté au cadre de renforcement temporaire.

Le câble (5) du treuil d’abandon (17) est dévidé (209), ce qui abaisse ia caténaire de la conduite sous-marine (2b) ainsi que la seconde structure sous-marine intégrée (1) dans l’étendue d’eau (3) jusqu’au sol marin.

Enfin, le cadre de renforcement temporaire (110) est découplé de la structure sous-marine intégrée, et remonté à la surface (210). Dans le cadre de la seconde extrémité, puisque le cadre de renforcement temporaire est déjà connecté à un treuil (17), il suffit de rembobiner le câble (5) sur le treuil (17).

Lorsque la conduite sous-marine (2a,2b) comprend plusieurs structures intégrées, dont deux structures d’extrémité et au moins une structure en ligne, les étapes réunies sous le numéro (211), à savoir l’assemblage de la structure intégrée (1) dans la conduite sous-marine (2a,2b), sa descente et sa dépose sur le sol marin (204), la récupération (205) du cadre de renforcement temporaire (110), la poursuite de l’installation (206) de ia conduite sous-marine (2a,2b), la connexion (207) de la structure intégrée suivante (100) au cadre de renforcement temporaire (110) à bord du bateau de pose (10) sont répétées autant que nécessaire.

La FIGURE 3 illustre les étapes (203) et (207) de couplage d’un cadre de renforcement temporaire (110) à la structure sous-marine intégrée (100).

La structure sous-marine intégrée (100) comporte, de façon conventionnelle, une fondation (101) destinée à soutenir des équipements (102) connectés de façon fluide à un ou plusieurs tuyaux de ia structure (104), eux-mêmes connectés de façon fluide à une section de la conduite sous-marine (2b). Une bride d’ancrage (105) connecte mécaniquement le tuyau (104) à la fondation (101), de même que des supports (103) reportent le poids des équipements (102) sur la fondation (101). Dans l’exemple illustré, l’interface entre la bride d’ancrage (105) et les supports (103) d’une part et la fondation (101 ) d’autre part est assurée par des rails autorisant une translation relative de l’ensemble par rapport à la fondation.

Le cadre de renforcement temporaire (110) est réalisé en treillis (111), par exemple formé de tubulures métalliques couvertes d’une peinture anti-corrosion, qui forme un évidement permettant de passer ledit cadre autour des équipements (102) de la structure sous-marine intégrée (100).

Le cadre de renforcement temporaire (110) comporte également au moins un système de couplage mécanique (112) permettant la connexion mécanique avec la structure sous-marine intégrée (100). Ce système de couplage mécanique (112) est essentiel à l’invention puisqu’il permet d’assurer un couplage temporaire pendant la durée de l’installation de la structure sous-marine intégrée (100). Il sert également à transmettre les charges liées à l’installation de la structure sous-marine intégrée (100) vers le cadre de renforcement temporaire (110) : ainsi, la structure sous-marine intégrée (100) peut être conçue de façon simplifiée pour ne plus avoir à résister à ces charges d’installation, reprises par le cadre de renforcement temporaire (110). Le système de couplage mécanique (112) peut transmettre des efforts dans toutes les directions utiles.

Préférentiellement le système de couplage mécanique (112) se connecte sur l’interface entre le tuyau (104) et la fondation (101), cette interface étant la bride d’ancrage (105).

Alternativement ou en complément, ledit système de couplage mécanique (112) se connecte aussi directement sur la fondation (101). Par exemple, les mâchoires (50a, 50b) décrites en FIG.5A peuvent être complétées par des câbles tendus entre les coins de la fondation (101) et les tubulures assemblées en treillis (111) du cadre de renforcement temporaire (110).

De façon plus détaillée en FIGURE 4, le cadre de renforcement temporaire (110) comporte essentiellement des tubulures assemblées en treillis (111) qui assurent sa fonction de résistance mécanique aux charges d’installation. Ce treillis (111) est conçu pour ne pas entrer en contact avec les éléments de la structure intégrée (100).

Optionnellement, le cadre de renforcement temporaire (110) peut comporter une interface d’aide à l’installation (114), typiquement de chaque côté, qui permet de connecter des éléments de flottaison.

Optionnellement, le cadre de renforcement temporaire (110) peut comporter également, indépendamment ou en combinaison, une ou plusieurs interfaces de levage (113) destinées à permettre la connexion d’un ou plusieurs câbles de treuils ou de grues. Ces interfaces de levage (113) peuvent avoir plusieurs tailles et orientations selon leur utilité, que ce soit le levage du cadre de renforcement temporaire (110) seul, ou le maintien de la structure sous-marine intégrée (1) et de la caténaire de conduite sous-marine (2b) pendant la phase d’abandon de la conduite sous-marine (2a, 2b) décrite en FIGURE 1C. Un exemple d’interface de levage est un simple anneau ou une oreille de levage, bien qu’un crochet soit également possible, par exemple comme crochet principal.

Optionnellement, les tubulures du treillis (111) du cadre de renforcement temporaire (110) peuvent être fermées à leur extrémité et servir de réserve de flottaison grâce à de l’air, du gaz, de la mousse ou un fluide moins dense que l’eau.

Optionnellement (non représenté), le cadre de renforcement temporaire (110) peut comporter un ou plusieurs systèmes de propulsion autonomes afin de simplifier sa récupération.

Les FIGURES 5A et 5B montrent le mode de réalisation préféré du système de couplage mécanique (112) entre le cadre de renforcement temporaire (110) et la structure sous-marine intégrée (100).

La bride d’ancrage (105) est une pièce métallique, généralement forgée, qui connecte mécaniquement un tuyau de la structure (104) à un élément de la structure sous-marine intégrée (100) qui transfère les efforts mécaniques subis par le tuyau de la structure (104) à la fondation (101) de la structure. Une structure sous-marine intégrée (100) d’extrémité comporte une seule bride d’ancrage (105), tandis qu’une structure sous-marine intégrée (100) en ligne comporte typiquement deux brides d’ancrage (105), une à chaque extrémité. Les efforts mécaniques transmis par la bride d’ancrage (105) sont aussi bien de la flexion dans le plan longitudinal de la conduite sous-marine (2a, 2b) que de la compression et de la tension selon l’axe de la conduite sous-marine (2a, 2b), en raison de la dilatation thermique lorsque du fluide circule dans la conduite sous-marine (2a, 2b).

De par sa fonction, la bride d’ancrage (105) est le meilleur endroit de la structure sous-marine intégrée (100) où connecter le cadre de renforcement temporaire (110). Comme montré en FIGURE 5A, le cadre de renforcement temporaire (110) comporte des mâchoires (50a, 50b), au nombre de deux dans cet exemple, activées par des vérins hydrauliques (52a, 52b) afin d’enserrer la bride d’ancrage (105) autant que nécessaire. Les vérins (52a, 52b) permettent le verrouillage des mâchoires (50a, 50b) pendant l’installation de la conduite sous-marine (2a,2b), et leur ouverture, par exemple par l’action du bras robotisé d’un ROV ou d’un plongeur (non représentés).

En vue d’améliorer le couplage mécanique des mâchoires (50a, 50b) sur la bride d’ancrage (105), une gorge (107) peut être prévue en surface de la bride d’ancrage (105) dans laquelle une protubérance (54a, 54b) à l’intérieur d’au moins une mâchoire (50a, 50b) s’engage comme représenté en FIGURE 5B. La protubérance (54a, 54b) peut être réalisée comme un anneau, un ou plusieurs doigts. Inversement, la protubérance (54a, 54b) peut également être réalisée sur la bride d’ancrage (105) et la gorge dans les mâchoires (50a, 50b). La gorge (107) et les protubérances (54a, 54b) peuvent ne pas être continues sur la circonférence de leur support afin de limiter les possibilités de rotation des mâchoires (50a, 50b) autour de la direction longitudinale de la structure sous-marine intégrée (100) après fermeture desdites mâchoires (50a, 50b).

La FIGURE 5B montre une bride d’ancrage (105) connectée au tube extérieur d’un tuyau de la structure (104) à double enveloppe, dit « Pipe-in-pipe », raccordé à une conduite sous-marine (2b) à double enveloppe. Lorsque le tuyau de la structure (104) est un tube à simple enveloppe, la bride d’ancrage (105) est solidaire de ce tube, soit par soudure comme élément du tube, soit par connexion à la paroi extérieure du tube.

Alternativement, ou en complément, le système de couplage mécanique (112) entre le cadre de renforcement temporaire (110) et la structure sous-marine intégrée (100) peut être réalisé à l’aide de systèmes démontables par ROV. Par exemple, une tige métallique traversante entre la bride d’ancrage (105) et une tubulure du treillis (111) est maintenue en place par une goupille de sécurité en forme de béta. De même, un ou plusieurs assemblages boulonnés peuvent assurer cette fonction de couplage mécanique et de verrouillage.

Claims (16)

1. Revendications ' 1. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée (100) à une conduite sous-marine (2b) destinée à être posée sur le sol marin à travers une étendue d’eau (3), la méthode comprenant les étapes suivantes : raccorder au moins un tuyau de la structure (104) intégrée à la conduite sous-marine (2b) à bord du bateau (10) d’installation ; installer (206) ladite conduite sous-marine comprenant ladite structure intégrée à travers l’étendue d’eau ; et déposer la structure intégrée raccordée à la conduite sous-marine sur le sol marin ; caractérisée en ce qu’un cadre de renforcement temporaire (110) est mécaniquement couplé à la structure intégrée au cours d’une étape préliminaire ; en ce que le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins deux mâchoires (50a, 50b) qui engagent ledit tuyau de la structure intégrée ; et en ce que ledit cadre de renforcement temporaire est découplé (205) de la structure intégrée et récupéré à la surface au cours d’une étape ultérieure.
2. 2. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée d’après la revendication 1, où le cadre de renforcement temporaire est un treillis (111). 3 Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée d’après la revendication 1, dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins deux mâchoires qui engagent la bride d’ancrage (105) dudit tuyau de la structure intégrée.
3. 4. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon la revendication 1 dans laquelle au moins l’une des mâchoires est retenue en translation longitudinale par rapport au tuyau de la structure intégrée après engagement dudit tuyau.
4. 5. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon la revendication 4 dans laquelle la translation longitudinale de la mâchoire est empêchée par l’engagement d’au moins une protubérance interne à la mâchoire dans au moins une gorge de la surface externe dudit tuyau.
5. 6. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon la revendication4 dans laquelle la translation longitudinale de la mâchoire est empêchée par l’engagement d’au moins une protubérance de la surface externe dudit tuyau. 7 Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications 1 ou 3 dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins une tige démontable par ROV.
6. 8. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications 1 ou 3 dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à au moins un tuyau de la structure intégrée par au moins un boulon démontable par ROV.
7. 9. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est couplé mécaniquement à la fondation de la structure intégrée.
8. 10. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est récupéré à la surface par connexion à un équipement de levage.
9. 11. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications 1 à 9 dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est remonté à la surface par connexion à un ROV.
10. 12. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications 1 à 9 dans laquelle le cadre de renforcement temporaire est remonté à la surface de façon autonome après découplage.
11. 13. Une méthode d’installation d’au moins une structure sous-marine intégrée selon l’une des revendications précédentes dans laquelle les tubulures de la structure en treillis du cadre sont utilisées comme réserve de flottaison.
12. 14. Un cadre de renforcement temporaire (110) pour l’installation d’une structure intégrée (100) dans une conduite sous-marine (104), le cadre de renforcement temporaire comprenant : une structure en treillis (111) ; - au moins une interface de couplage mécanique (112) permettant le couplage entre la structure en treillis et la structure intégrée ; caractérisée en ce que l’interface de couplage mécanique est verrouillée mécaniquement par un moyen temporaire pouvant être déverrouillé par ROV ou par plongeur ; et en ce que le moyen temporaire est l’un ou une combinaison de plusieurs moyens parmi au moins une mâchoire (50a, 50b), au moins une tige, au moins un boulon.
13. 15. Un cadre de renforcement temporaire selon la revendication 14, le cadre comprenant également une interface pour attacher un système de flottaison additionnel.
14. 16. Un cadre de renforcement temporaire selon l’une des revendications 14 ou 15, le cadre comprenant une interface pour être récupéré à la surface par des moyens externes après découplage de l’interface de couplage mécanique.
15. 17. Un cadre de renforcement temporaire selon l’une des revendications 14 ou 15, le cadre comprenant des moyens de flottaison suffisants pour remonter à la surface de façon autonome après découplage.
16. 18. Un cadre de renforcement temporaire selon l’une des revendications 14 ou 15, le cadre comprenant au moins un propulseur pour remonter à la surface de façon autonome après découplage.