WO2012066250A1 - Tour d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau et procédé d'installation associé. - Google Patents

Tour d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau et procédé d'installation associé. Download PDF

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WO2012066250A1
WO2012066250A1 PCT/FR2011/052685 FR2011052685W WO2012066250A1 WO 2012066250 A1 WO2012066250 A1 WO 2012066250A1 FR 2011052685 W FR2011052685 W FR 2011052685W WO 2012066250 A1 WO2012066250 A1 WO 2012066250A1
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WO
WIPO (PCT)
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section
buoy
passage
water
intermediate section
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/052685
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English (en)
Inventor
Ange Luppi
Gilles Cousin
Romain Vivet
René Maloberti
Original Assignee
Technip France
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Publication date
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Priority to EP11796754.7A priority patent/EP2640923B1/fr
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Priority to AU2011331012A priority patent/AU2011331012B2/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E21B17/012—Risers with buoyancy elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/24—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of pipe-lines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E21B17/015—Non-vertical risers, e.g. articulated or catenary-type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0107—Connecting of flow lines to offshore structures

Definitions

  • the present invention relates to a fluid exploitation tower through a body of water, of the type comprising:
  • a fluid transport pipe intended to be immersed in the body of water, the transport pipe comprising a lower section intended to be connected to a bottom assembly producing fluid, an upper flexible section intended to be connected to a surface assembly and an intermediate section placed between the upper flexible section and the lower section;
  • buoy intended to be immersed completely below the surface of the body of water, the buoy being connected to a downstream point of the intermediate section to maintain the intermediate section located between the downstream point and the upstream point in a substantially vertical configuration under voltage,
  • the buoy having a height, taken along a vertical axis, less than 1, 5 times its maximum transverse dimension, the buoy delimiting a first through passage in which is engaged the intermediate section.
  • Such towers are intended to convey fluid produced in the bottom of a body of water to the surface, across the body of water.
  • This fluid consists in particular of liquid and / or gaseous hydrocarbons and water collected in production wells formed in the bottom of the body of water.
  • Such a tower generally comprises a lower connecting pipe to the production assembly disposed on the bottom of the body of water, a substantially vertical riser, a buoy holding the riser in its upright position, and an anchor element of a lower point of the riser.
  • the tower further includes a flexible upper link pipe connecting the riser to a floating surface assembly.
  • the hydrocarbons produced by the bottom assembly are conveyed successively through the lower connecting pipe, the riser and the upper connecting pipe to a surface assembly such as a ship, a platform or a barge, where they can be recovered or transported.
  • This type of tower has a relatively simple structure, since its holding in vertical position is ensured exclusively by the anchor element in the bottom of the body of water, and by the tension generated by the buoyancy of the buoy connected to the upper point of the riser.
  • a tower of the aforementioned type is for example described in GB 2 024 766.
  • the upper flexible pipe is generally connected to the riser via a gooseneck-shaped connection section.
  • This connection is made in the body of water after installation and immersion of the buoy, which makes connection operations very complex.
  • An object of the invention is therefore to obtain a fluid transport tower through a body of water, simple structure, easy to install, especially in great depths, or when the body of water is agitated.
  • the invention relates to a tower of the aforementioned type, characterized in that the buoy defines a second through-passage, distinct from the first through-passage, the second through-passage receiving the upper section, the tower having a connecting section connecting the upper section to the intermediate section.
  • the tower according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately or according to any combination (s) technically possible (s):
  • each through passage delimits a lower opening and an upper opening, the intermediate section being engaged in the first through passage from the lower opening to the upper opening, the upper section being engaged through the through passage from the lower opening towards the upper opening, the connection section being located above the buoy;
  • the buoy has an upper surface carrying the connecting section, the connecting section being advantageously formed by a rigid pipe;
  • connection section has a first means of fixing the intermediate section opening facing an upper opening of the first through passage, the connection section having a second means for fixing the upper section opening facing an upper opening of the second through passage;
  • the first through passage extends substantially vertically through the buoy, the second through passage extending substantially vertically through the buoy; the first through passage extends substantially vertically through the buoy, the second through passage extending inclined with respect to the first through passage;
  • the intermediate section is formed by a flexible pipe, the flexible pipe being adapted to be rolled and unrolled in a reversible manner without significant plastic deformation on a drum or on a basket;
  • the buoy has a first guide tube delimiting the first through passage and a second guide tube delimiting the second through passage, at least one of the first guide tube and the second guide tube being an I-tube or a tube; in J; and
  • At least one of the intermediate section and the upper section is provided with at least one guide member projecting radially from said section to guide the movement of said section through a respective through passage;
  • the buoy has a substantially horizontal lower surface, a substantially horizontal upper surface, and a peripheral surface connecting the upper and lower surfaces to each other, each through passage opening upwards in the upper surface through a respective upper opening; each through passage opening downward through a respective lower opening at or below the lower surface.
  • the invention also relates to a method of mounting a fluid operating tower through a body of water, of the type comprising the following steps:
  • the buoy having a height, taken along a vertical axis, less than 1.5 times its maximum transverse dimension taken transversely to the vertical axis, the connecting step of the intermediate section comprising the engagement of the intermediate section through a first passage crossing through the buoy;
  • connection section characterized in that the upper section is engaged through a second through passage distinct from the first through passage to be connected to the intermediate section via the connection section.
  • the method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately according to any combination (s) technically possible (s):
  • the step of connecting the intermediate section and the upper section via the connection section is performed before the step of immersing the buoy under the body of water;
  • the first through passage and the second through passage each delimit a lower opening and an upper opening, the intermediate section being engaged in the first through passage from the lower opening to the upper opening, the upper section being engaged in the second passage; traversing from the lower opening to the upper opening;
  • the intermediate section is flexible over substantially its entire length between the downstream point and the upstream point, the intermediate portion being progressively deployed in the body of water between the downstream point fixed on the buoy and a laying structure floating on the stretch of water during the deployment step, the intermediate section being unwound from the laying structure on which it is transported by being wound on a laying drum or on a basket;
  • the method comprises a step of progressively ballasting the buoy, after the steps of connecting the intermediate section and the upper section on the connection section to lower the upstream point towards the anchoring element, the method advantageously comprising the traction of the buoy; upstream point towards the anchoring element by means of a traction line engaged on a return member carried by the anchoring element.
  • FIG. 1 is a schematic side view, in partial section, of a first fluid operating tower according to the invention disposed in a body of water;
  • FIG. 2 is a view similar to Figure 1, in a first step of the mounting method of the tower of Figure 1;
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 2 of a second step of the mounting method of the tower of Figure 1.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 2 of a third step of the mounting method of Figure 1;
  • FIG. 5 is a view similar to Figure 2 of a fourth step of the mounting method.
  • FIG. 6 is a view similar to Figure 1 of a second fluid operating tower according to the invention.
  • upstream and downstream refer to the normal direction of circulation of a fluid in a pipe.
  • a first installation 10 operating fluid in a body of water 12, installed by a method of implementation according to the invention, is shown schematically in Figure 1.
  • This installation is intended to convey a fluid collected in the bottom 14 of the body of water 12 to the surface 16 of the body of water.
  • the collected fluid is for example a gaseous or liquid hydrocarbon from a well (not shown) formed in the bottom 14 of the body of water.
  • the body of water 12 is a lake, a sea or an ocean.
  • the depth of the water extent 12, taken between the surface 16 and the bottom 14 opposite the installation 10 is greater than 30 m and is for example between 30 m and 3500 m.
  • the installation 10 comprises a fluid production assembly 18 situated on the bottom of the body of water, hereinafter referred to as the "bottom assembly", a first tower 20 according to the invention, and a surface assembly 22 intended to recover and store the fluid collected in the production assembly 18 conveyed through the tower 20.
  • the bottom assembly 18 comprises for example at least one wellhead and / or a production line (not shown) located on the bottom 14 of the body of water.
  • the surface assembly 22 is a floating assembly. It is for example formed by a ship, a barge, a floating platform, or a floating unit for the recovery, storage and treatment of hydrocarbons, designated by the acronym "FPSO”.
  • the surface assembly is alternatively a floating storage and regasification unit designated by the acronym "FSRU”.
  • the surface assembly 22 floats on the body of water in the vicinity of the bottom assembly 18.
  • the tower 20 comprises a fluid transport pipe 24 connecting the bottom assembly 18 to the surface assembly 22, an anchoring element 25 of the pipe 24, fixed in an anchoring region on the bottom 14, and a buoy 26 for holding under tension at least one intermediate section of the transport pipe 24 in a substantially vertical configuration in the body of water 12.
  • the transport pipe 24 comprises, from bottom to top in FIG. 1, a lower section 28 connected to the bottom assembly 18, an intermediate section formed by a substantially vertical riser 30, a connection section 32 and a section upper 34 connection to the entire surface 22.
  • the transport pipe 24 is flexible over substantially its entire length, taken between the bottom assembly 18 and the surface assembly 22, with the possible exception of the connecting section 32.
  • the lower section 28 is formed for example by a lower connecting hose 36 extending in a bent or inclined manner with respect to the bottom 14 of the body of water 12.
  • the lower hose 36 is connected upstream to the assembly of bottom 18, and is connected downstream to the riser 30.
  • the riser 30 extends substantially vertically along a vertical axis AA 'in the body of water 12, between a lower upstream point 38, connected to the anchoring element 25 and an upper downstream point 40, connected to the buoy 26.
  • the riser 30 is formed by a flexible pipe 41 over substantially its entire length.
  • the flexible pipe 41 may be a "bundle" type composite bundle comprising at least one fluid transport tube and a set of electrical or optical cables suitable for transporting electrical or hydraulic power, or information between the bottom 14 and the surface 16 of the body of water
  • a "bundle" type composite bundle comprising at least one fluid transport tube and a set of electrical or optical cables suitable for transporting electrical or hydraulic power, or information between the bottom 14 and the surface 16 of the body of water
  • a flexible pipe has a relatively small minimum bending radius ("MBR" or "bending radius”), for example a few meters, which makes it particularly suitable for being wound and unrolled in a reversible manner without deformation.
  • MRR minimum bending radius
  • the length of the riser 30, taken between the upper point 40 and the lower point 38 is greater than 20 m and is for example between 500 m and 3500 m.
  • connection means on the connection section 32 are for example formed by a connection flange intended to be fixed on a corresponding flange of the section 32.
  • the riser 30 is provided, in the vicinity of the downstream point 40, with a first guide member 42A from the upstream point in the buoy 26 and advantageously with a first stiffener 42B intended to prevent excessive torsion of the riser 30 during his commitment through the buoy 26.
  • the guide member 42A is mounted around the riser 30. It is formed for example by at least one vertebra fixed around the flexible pipe 41 forming the riser 30.
  • the stiffener 42B is releasably fixed around the flexible pipe 41 forming the riser 30. As will be seen below, it is adapted to engage the buoy 26 and to allow the sliding of the flexible pipe through the stiffener 42B.
  • connection section 32 is formed by a rigid pipe section. As will be seen below, this section 32 is carried by the buoy 26. It has a general shape of U returned or omega. It thus has an upstream end 44A provided with an upstream connecting means to the riser 30, in particular an upstream connection flange and a downstream end 44B provided with a downstream connection means to the upper section 34, in particular a flange. downstream connection.
  • the ends 44A, 44B are arranged opposite the buoy 26.
  • connection section 32 is formed by a flexible pipe as described above, provided for example with curvature limiters or buoyancy elements. In all cases, the connecting portion 32 is fully immersed in the body of water 12 under the surface 16, once the tower 20 is in place.
  • the upper portion 34 is formed by an upper hose 50 extending between the connector 32 and the surface assembly 22.
  • the upper hose 50 has a catenary configuration, substantially J.-shaped.
  • the upper hose 50 is deformable to absorb the movements of the surface assembly 22 due to disturbances of the body of water such as swell, current or wind.
  • the section 34 thus substantially prevents the transmission of these movements from the surface assembly 22 to the riser 30 whose downstream point 40 remains substantially immobile in the body of water.
  • the upper portion 34 extends between an upstream end 51 A fixed on the downstream end 44B of the connection section 32 and a downstream end 51 B integral with the surface assembly 22.
  • the upper section 34 carries connecting means on the intermediate section 32 formed for example by a connecting flange.
  • the upper section 34 is provided with a second guide member 52A and a second stiffener 52B which are structures similar respectively to the structure of the first guide member 42A and that of the first stiffener 42B.
  • the lower section 28, the riser 30, the connection section 32, and the upper section 34 internally define a continuous fluid flow passage 54 extending between the bottom assembly 18 and the surface assembly 22 to allow the transport of the fluid between these sets 18, 22.
  • the anchoring element 25 comprises an anchoring member 60 fixed in the anchoring region on the bottom 14 of the water body 12 and a flexible line 62 connecting the anchoring member 60 at the upstream point 38 of the riser.
  • the anchoring member 60 is for example formed by a battery housed in the bottom 14 of the body of water or by a suction anchor.
  • the flexible line 62 extends vertically along the axis A-A between the anchoring element 60 and the upstream point 38.
  • the anchoring element 25 is advantageously provided with a return member 64 of a flexible traction line.
  • the organ the deflection 64 is for example formed by a pulley rotatably mounted on the anchoring member 60.
  • the buoy 26 is of substantially flat shape when the tower 20 is mounted in the body of water 12.
  • the buoy 26 thus has a substantially horizontal lower surface 66A, a substantially horizontal upper surface 66B and a peripheral surface 66C connecting the surfaces 66A, 66B to each other.
  • the buoy 26 has in particular a height H, taken along the axis A-A ', less than 1.5 times its maximum transverse dimension D, taken perpendicular to the axis A-A between the surfaces 66A, 66B.
  • the buoy 26 is preferably cylindrical in shape of axis A-A.
  • the height H of the buoy is advantageously less than 1.5 times, in particular less than or equal to 1 times the maximum transverse dimension of the buoy, which in this example is the diameter D of the cylinder.
  • the buoy 26 comprises a buoyancy chamber 70 internally defining at least one sealed compartment 72 adapted to be selectively filled with gas or liquid, and means 74 for selective filling of liquid and gas in the compartment 72.
  • the buoy 26 further comprises, in this example, means 76 for fixing the connecting section 32 to fix the section 32 on the upper surface 66B.
  • the buoyancy box 70 of the buoy delimits a first through-passage 78A in which the riser 30 is engaged and a second through-passage 78B into which the upper hose 50 is engaged.
  • Each passage 78A, 78B opens up into the upper surface 66B through a respective upper opening 80A, 80B.
  • Each passage 78A, 78B opens downward through a respective lower opening 82A, 82B, located at or below the lower surface 66A.
  • the passages 82A, 82B thus pass through the caisson 70 of the buoy 26 over the entire height of the buoy 26, taken between the lower surface 66A and the upper surface 66B.
  • the upper opening 80A of the first passage 78A opens opposite the upstream end 44A of the connection section 32.
  • the upper opening 80B of the second passage 78B opens opposite the downstream end 44B of the connecting section 32.
  • the first passage 78A extends vertically along the axis
  • the passage 78B extends along an axis BB 'inclined with respect to the axis A-A of the first passage 78A at an angle ⁇ , for example between 30 ° and 65 °.
  • the first passage 78A and the second passage 78B are respectively formed in guide tubes 83A, 83B mounted in the casing 70.
  • Each tube 83A, 83B has an upper portion 84A, 84B of substantially constant section, in particular complementary to the section of the respective guide member 42A, 52A and a bottom portion 85A, 85B flared for receiving the respective stiffener 42B, 52B.
  • the lower portion 85A, 85B protrudes under the buoy 26 away from the lower surface 66A.
  • the tubes 83A, 83B are commonly called “I-tubes” or “I Tubes” in English.
  • Each compartment 72 extends into the box 70 around the passages 78A, 78B.
  • the filling means 74 are adapted to selectively introduce gas or liquid into the or each compartment 72 to selectively increase or decrease the buoyancy of the buoy 26.
  • the upper part of the riser 30 is engaged in the first passage 78A from bottom to top.
  • the first stiffener 42B is received in the flared lower portion 85A of the tube 83A and the first guide member 42A is received in the upper portion 84A of the tube 83A.
  • the downstream point 40 protrudes beyond the upper surface 66B from the first passage 78A to be connected to the upstream end 44A.
  • the upstream portion of the hose 50 is engaged from bottom to top in the second passage 78B.
  • the second stiffener 52B is received in the bottom 85B flared portion of the tube 83B.
  • the second guide member 52A is complementarily received in the upper portion 84B of the tube 83B.
  • the upstream end 51A of the hose 50 protrudes beyond the upper surface 66B out of the second passage 78B to be connected to the downstream end 44B of the connecting section 32.
  • the riser 30 passes through the buoy 26 from bottom to top between the lower opening 82A and the upper opening 80A of the first passage 78A and the hose 50 passes through the buoy 26 from bottom to top between the lower opening 82B and the upper opening 80B of the second passage 78B.
  • the riser 30 has a substantially vertical configuration along the axis A-A '.
  • the connection section 32 has a U-shaped configuration headed down.
  • the upper section 34 has a chain-shaped or U-shaped configuration directed upwards.
  • This method is implemented using a ship 90 for laying the transport pipe 24, and using at least one towing vessel 92A, 92B of the buoy 26, separate from the laying ship 90.
  • the method is implemented using two ships 92A, 92B towing.
  • the pipe members 36, 42 for forming the conveying pipe 24 are brought into the vicinity of the bottom assembly 18 by means of the laying ship 90 and the pipe element 50 is brought to the assembly. surface 22.
  • the lower hose 36 and the flexible pipe 41 are transported by the laying ship 90 being for example wound on a laying drum or in a basket.
  • the anchoring element 25 is installed in the bottom 16 of the body of water 12 in the vicinity of the bottom assembly 18.
  • the anchoring member 60 is fixed in the bottom 14 of the water body 12.
  • the buoy 26 is towed by being partially submerged, with its upper surface 66B located outside the water extent 12 and its submerged lower surface 66A, between a position remote from the anchoring element 25 and a positioning position located substantially opposite and above the anchoring element 25.
  • the buoy 26 extends substantially horizontally with its vertical axis A-A.
  • the buoy 26 having a substantially flat shape, it is very insensitive to the movements of the surface 16 of the body of water 12, and in particular to the swell, the currents or the winds, so that it can be transported from safe manner by being only partially immersed in the body of water 12, with towing vessels 92A, 92B. It is also a workstation thanks to its large flat upper surface 66B.
  • the towing distance of the buoy 26, which horizontally separates the position remote from the positioning position is greater than several hundred meters, or even several hundred kilometers.
  • the buoy 26 is embarked on a partially submersible barge, then is immersed in water by immersion of the barge, before being towed. Then, when the buoy 26 occupies its positioning position shown in Figure 2, it is maintained in a horizontal position by the towing vessels 92A, 92B using deployable mooring lines 94.
  • a traction device 96 is then mounted on the buoy 26, for example on its upper surface 66B.
  • This traction device 96 comprises for example a winch 96 provided with a deployable line 98 traction.
  • the distance between the laying ship 90 of the buoy 26 being relatively high, for example greater than 50 m, the radius of curvature of the flexible pipe 41 in this configuration is high to prevent damage to the flexible pipe 41.
  • the stiffener 42B then stalls in the lower portion 85A of the tube 83A.
  • the stiffener 42B is released from the flexible pipe 30.
  • the rise of the downstream point 40 continues by sliding of the flexible pipe 30 in the stiffener 42B.
  • the guide member 42A and the downstream point 40 thus rise along the first passage 78A from the lower opening 82A to the upper opening 80A of the first passage, before the downstream point 40 is extracted from the first passage 78A through the upper opening 80A.
  • the downstream point 40 is then fixed on the upstream end of the connecting section 32, either by screwing and / or bolting the flanges together, or by arranging a clamp around the flanges.
  • the pulling line 98 is then disconnected from the downstream point 40.
  • the winch 96 is then moved in the vicinity of the upper opening 80B of the second passage 78B.
  • another winch 96 is present in the vicinity of the second passage 78B.
  • the line 98 is engaged through the second passage 78B and is then fixed on the upstream end 51A of the upper hose 50.
  • the winch 96 is then activated to bring the downstream end 51 A of the buoy 26, by retracting an increasing length of the line 98 on the winch 96.
  • an increasing length of the upper hose 50 is deployed out of the assembly. 22.
  • the hose 50 adopts a substantially catenary or U-shaped shape between the surface assembly 22 and the buoy 26.
  • the pull of the line 98 continues until the upstream end 51A, the second guide member 52A and the second stiffener 52B enter the second passage 78B through the bottom opening 82B.
  • the ends 44B, 51A are then fixed to one another, for example by screwing and / or bolting the flanges together, or by placing a clamping collar.
  • connection of the hose 50 on the section 32 is carried out directly on the buoy 26, taking advantage of the working surface offered by the upper surface 66B of the buoy 26.
  • the buoy 26 Given its size, the buoy 26 is also extremely stable which makes the operations on the buoy 26 very safe.
  • connection steps being performed above the surface 16 of the body of water 12 at the surface, the mounting of the tower 20 is therefore very simple to implement.
  • the seal of the connection can be tested on the surface, before immersion of the buoy 26, which does not require to raise the buoy 26 when the seal is not adequate.
  • the traction line 98 is then disconnected from the downstream end 51 A and the winch 96 is advantageously disassembled away from the buoy 26.
  • the upstream point 38 is fixed on the anchoring element 25, for example by a method of the type described in the patent application WO 2009/1 18467 of the Applicant.
  • the upstream point 38 is lowered into the body of water 12 until the intermediate section 30 occupies a substantially vertical configuration.
  • the upstream point 38 is connected to a traction line 100 deployed from the laying ship 90.
  • the traction line 100 is engaged around the deflection member 64. It thus presents a first vertical section 102 extending between the upstream point 38 and the deflection member 64 and a second inclined section 104 extending between the deflection member 64 and the laying ship 90.
  • the mooring lines 94 are released and the filling means 74 are activated to introduce liquid into the compartments 72 to reduce the buoyancy of the buoy 26.
  • the traction line 100 is retracted into the laying ship 90 to pull the downstream point 38 towards the anchoring member 60 and thus guide the positioning of the riser 30 towards the anchoring element 25.
  • the buoy 26 is then lowered and immersed completely in the body of water 12 to a depth greater than several tens of meters, in a region of the body of water 12 which is not affected by the swell and waves.
  • the buoy 26 retains its horizontal orientation during the descent, with its axis A-A 'substantially vertical along its height.
  • the flexible anchoring line 62 is then attached to the upstream point 38 and to the anchoring element 60. Then, the lower hose 36 is descended from the laying ship 90 to be connected on the one hand to the upstream point 38, and on the other hand to the bottom assembly 18.
  • the buoyancy of the buoy 26 is possibly modified to apply between the downstream point 40 and the upstream point 38, via the buoy 26, a pulling force directed upwards, this force being compensated by the force of held by the anchor line 62.
  • the riser 30 then extends vertically along the axis AA between its upstream point 38 and its downstream point 40.
  • the continuous passage 54 of hydrocarbon circulation between the bottom assembly 18 and the surface assembly 22 is established successively through the lower section 28, the riser 30, the connection section 32 and the section. 34.
  • the fluid collected by the bottom assembly 18 is then transported to the surface assembly 22 through the passage 52.
  • a second installation 120 according to the invention is shown in FIG. 6.
  • the tower 20 of the second installation 120 comprises a buoy 26 which has a second passage 78B that is substantially vertical through the buoy 26.
  • the second passage 78 is delimited advantageously by a tube 83A J-shaped or "J tube” in English.
  • the tube 83B thus has an upper portion 84B substantially parallel to the axis AA of the first passage 78A and a lower portion 85B inclined axis relative to the upper portion 84B, in particular an angle of between 30 ° and 65 ° .
  • the inclined lower portion 85B projects downward from the lower surface 66A of the buoy 26.
  • the tower 20 of the second installation 120 is otherwise identical to the tower 20 of the first installation 10.
  • the implemented method of the tower 20 shown in FIG. 6 is analogous to the method of setting up the tower 20 shown in FIG.
  • the intermediate portion 30 has no stiffener 42B and a guide member 42A
  • the upper portion 34 has no stiffener 52B and a guide member 52A.
  • the buoy 26 when setting up the tower 20, the buoy 26 is immersed in the body of water 12 while maintaining the U-shaped configuration of the intermediate section 30, between the laying ship 90 and the buoy 26 .
  • the downstream point 38 is moved under the buoy 26 via a deployment line (not shown), after immersion of the buoy.

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Abstract

Cette tour comporte une conduite (24) de transport de fluide et un élément (29) d'ancrage de la conduite de transport (24) dans le fond (14) de l'étendue d'eau (12), raccordé à un point amont (38) d'un tronçon intermédiaire (30) de la conduite. La tour comprend une bouée (26) raccordée à un point aval (40) du tronçon intermédiaire pour maintenir le tronçon intermédiaire (40) dans une configuration sensiblement verticale. La bouée (26) présente une hauteur inférieure à 1,5 fois sa dimension transversale maximale, et délimite un premier passage traversant (78A) dans lequel est engagé le tronçon intermédiaire (30). La bouée (26) délimite un deuxième passage traversant (78B), distinct du premier passage traversant (78A), le deuxième passage traversant (78B) recevant le tronçon supérieur (34). La tour (20) comporte un tronçon de raccordement (32) raccordant le tronçon supérieur de liaison (34) au tronçon intermédiaire (30).

Description

Tour d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau
et procédé d'installation associé
La présente invention concerne une tour d'exploitation de fluide à travers une étendue d'eau, du type comprenant :
- une conduite de transport de fluide, destinée à être immergée dans l'étendue d'eau, la conduite de transport comportant un tronçon inférieur destiné à être raccordé à un ensemble de fond produisant du fluide, un tronçon flexible supérieur destiné à être raccordé à un ensemble de surface et un tronçon intermédiaire placé entre le tronçon flexible supérieur et le tronçon inférieur ;
- un élément d'ancrage de la conduite de transport dans le fond de l'étendue d'eau, raccordé à un point amont du tronçon intermédiaire ;
- une bouée destinée à être immergée totalement sous la surface de l'étendue d'eau, la bouée étant raccordée à un point aval du tronçon intermédiaire pour maintenir le tronçon intermédiaire situé entre le point aval et le point amont dans une configuration sensiblement verticale sous tension,
la bouée présentant une hauteur, prise suivant un axe vertical, inférieure à 1 ,5 fois sa dimension transversale maximale, la bouée délimitant un premier passage traversant dans lequel est engagé le tronçon intermédiaire.
De telles tours sont destinées à transporter un fluide produit dans le fond d'une étendue d'eau jusqu'à la surface, à travers l'étendue d'eau. Ce fluide est notamment constitué d'hydrocarbures liquides et/ou gazeux et d'eau recueillis dans des puits de production ménagés dans le fond de l'étendue d'eau.
Une telle tour comprend généralement une conduite inférieure de liaison à l'ensemble de production disposée sur le fond de l'étendue d'eau, une colonne montante sensiblement verticale, une bouée de maintien sous tension de la colonne montante dans sa position verticale, et un élément d'ancrage d'un point inférieur de la colonne montante.
La tour comprend en outre une conduite flexible supérieure de liaison raccordant la colonne montante à un ensemble de surface flottant.
Ainsi, les hydrocarbures produits par l'ensemble de fond sont transportés successivement à travers la conduite inférieure de liaison, la colonne montante et la conduite supérieure de liaison jusqu'à un ensemble de surface tel qu'un navire, une plateforme ou une barge, où ils peuvent être récupérés ou transportés.
Ce type de tour présente une structure relativement simple, puisque son maintien en position verticale est assuré exclusivement par l'élément d'ancrage dans le fond de l'étendue d'eau, et par la tension engendrée par la flottabilité de la bouée de maintien raccordée au point supérieur de la colonne montante. Une tour du type précité est par exemple décrite dans GB 2 024 766.
Toutefois, de telles tours restent difficiles à installer, notamment en raison de la profondeur de l'étendue d'eau, ainsi que des mouvements à la surface de l'étendue d'eau dus à la houle et/ou au vent.
En outre, le déploiement de la colonne montante et de la conduite flexible supérieure, et leur raccordement sur la bouée, sont difficiles à réaliser.
En particulier, la conduite flexible supérieure est en général raccordée sur la colonne montante par l'intermédiaire d'un tronçon de raccord en forme de col de cygne. Cette connexion est réalisée dans l'étendue d'eau après l'installation et l'immersion de la bouée, ce qui rend les opérations de raccordement très complexes.
Un but de l'invention est donc d'obtenir une tour de transport de fluide à travers une étendue d'eau, de structure simple, facile à installer, notamment dans des grandes profondeurs, ou lorsque l'étendue d'eau est agitée.
A cet effet, l'invention a pour objet une tour du type précité, caractérisée en ce que la bouée délimite un deuxième passage traversant, distinct du premier passage traversant, le deuxième passage traversant recevant le tronçon supérieur, la tour comportant un tronçon de raccordement raccordant le tronçon supérieur au tronçon intermédiaire.
La tour selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- chaque passage traversant délimite une ouverture inférieure et une ouverture supérieure, le tronçon intermédiaire étant engagé dans le premier passage traversant depuis l'ouverture inférieure vers l'ouverture supérieure, le tronçon supérieur étant engagé à travers le passage traversant depuis l'ouverture inférieure vers l'ouverture supérieure, le tronçon de raccordement étant situé au-dessus de la bouée ;
- la bouée présente une surface supérieure portant le tronçon de raccordement, le tronçon de raccordement étant avantageusement formé par une conduite rigide ;
- le tronçon de raccordement présente un premier moyen de fixation du tronçon intermédiaire débouchant en regard d'une ouverture supérieure du premier passage traversant, le tronçon de raccordement présentant un deuxième moyen de fixation du tronçon supérieur débouchant en regard d'une ouverture supérieure du deuxième passage traversant ;
- le premier passage traversant s'étend sensiblement verticalement à travers la bouée, le deuxième passage traversant s'étendant sensiblement verticalement à travers la bouée ; - le premier passage traversant s'étend sensiblement verticalement à travers la bouée, le deuxième passage traversant s'étendant de manière inclinée par rapport au premier passage traversant ;
- le tronçon intermédiaire est formé par une conduite flexible, la conduite flexible étant propre à être enroulée et déroulée de manière réversible sans déformation plastique significative sur un tambour ou sur un panier ;
- la bouée présente un premier tube de guidage délimitant le premier passage traversant et un deuxième tube de guidage délimitant le deuxième passage traversant, l'un au moins du premier tube de guidage et du deuxième tube de guidage étant un tube en I ou un tube en J ; et
- l'un au moins du tronçon intermédiaire et du tronçon supérieur est muni d'au moins un organe de guidage faisant saillie radialement par rapport audit tronçon pour guider le déplacement dudit tronçon à travers un passage traversant respectif ;
- la bouée présente une surface inférieure sensiblement horizontale, une surface supérieure sensiblement horizontale, et une surface périphérique raccordant les surfaces supérieure et inférieure entre elles, chaque passage traversant débouchant vers le haut dans la surface supérieure par l'intermédiaire d'une ouverture supérieure respective, chaque passage traversant débouchant vers le bas par une ouverture inférieure respective située au niveau de la surface inférieure ou au-dessous de celle-ci.
L'invention a également pour objet un procédé de montage d'une tour d'exploitation de fluide à travers une étendue d'eau, du type comprenant les étapes suivantes :
- amenée d'une bouée dans l'étendue d'eau, sensiblement en regard d'une région d'ancrage sur le fond de l'étendue d'eau ;
- raccordement sur la bouée d'un point aval d'un tronçon intermédiaire d'une conduite de transport de fluide ;
- raccordement sur la bouée d'une extrémité amont d'un tronçon flexible supérieur de la conduite de transport de fluide, destiné à être raccordé à un ensemble de surface ;
- immersion totale de la bouée sous la surface de l'étendue d'eau, avant ou après l'étape de raccordement du point aval ;
- ancrage d'un point amont du tronçon intermédiaire sur un élément d'ancrage fixé dans le fond de l'étendue d'eau dans la région d'ancrage ;
- mise sous tension du tronçon intermédiaire de la conduite de transport entre le point aval et le point amont sous l'effet de la flottabilité de la bouée, pour maintenir le tronçon intermédiaire sensiblement vertical dans l'étendue d'eau ; - raccordement sur le tronçon intermédiaire d'un tronçon inférieur de la conduite de transport de fluide destiné à être relié à un ensemble de fond et produisant du fluide ;
- raccordement du tronçon intermédiaire et du tronçon supérieur par un tronçon de raccordement,
la bouée présentant une hauteur, prise suivant un axe vertical, inférieure à 1 ,5 fois sa dimension transversale maximale prise transversalement à l'axe vertical, l'étape de raccordement du tronçon intermédiaire comportant l'engagement du tronçon intermédiaire à travers un premier passage traversant ménagé à travers la bouée ;
caractérisé en ce que le tronçon supérieur est engagé à travers un deuxième passage traversant distinct du premier passage traversant pour être raccordé au tronçon intermédiaire par l'intermédiaire du tronçon de raccordement.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- l'étape de raccordement du tronçon intermédiaire et du tronçon supérieur par l'intermédiaire du tronçon de raccordement est réalisée avant l'étape d'immersion de la bouée sous l'étendue d'eau ;
- le premier passage traversant et le deuxième passage traversant délimitent chacun une ouverture inférieure et une ouverture supérieure, le tronçon intermédiaire étant engagé dans le premier passage traversant depuis l'ouverture inférieure vers l'ouverture supérieure, le tronçon supérieur étant engagé dans le deuxième passage traversant depuis l'ouverture inférieure vers l'ouverture supérieure ;
- le tronçon intermédiaire est flexible sur sensiblement toute sa longueur entre le point aval et le point amont, le tronçon intermédiaire étant déployé progressivement dans l'étendue d'eau entre le point aval fixé sur la bouée et une structure de pose flottant sur l'étendue d'eau lors de l'étape de déploiement, le tronçon intermédiaire étant déroulé à partir de la structure de pose sur lequel il est transporté en étant enroulé sur un tambour de pose ou sur un panier ; et
- le procédé comporte une étape de ballastage progressif de la bouée, après les étapes de raccordement du tronçon intermédiaire et du tronçon supérieur sur le tronçon de raccordement pour descendre le point amont vers l'élément d'ancrage, le procédé comprenant avantageusement la traction du point amont vers l'élément d'ancrage par l'intermédiaire d'une ligne de traction engagée sur un organe de renvoi porté par l'élément d'ancrage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique de côté, en coupe partielle, d'une première tour d'exploitation de fluide selon l'invention disposée dans une étendue d'eau ;
- la Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 , lors d'une première étape du procédé de montage de la tour de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 2 d'une deuxième étape du procédé de montage de la tour de la Figure 1.
- la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 2 d'une troisième étape du procédé de montage de la Figure 1 ;
- la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 2 d'une quatrième étape du procédé de montage ; et
- la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 1 d'une deuxième tour d'exploitation de fluide selon l'invention.
Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport au sens normal de circulation d'un fluide dans une conduite.
Une première installation 10 d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau 12, installée par un procédé de mise en place selon l'invention, est représentée schématiquement sur la Figure 1.
Cette installation est destinée à convoyer un fluide recueilli dans le fond 14 de l'étendue d'eau 12 vers la surface 16 de l'étendue d'eau.
Le fluide recueilli est par exemple un hydrocarbure gazeux ou liquide issu d'un puits (non représenté) ménagé dans le fond 14 de l'étendue d'eau.
L'étendue d'eau 12 est un lac, une mer ou un océan. La profondeur de l'étendue d'eau 12, prise entre la surface 16 et le fond 14 en regard de l'installation 10 est supérieure à 30 m et est par exemple comprise entre 30 m et 3500 m.
L'installation 10 comprend un ensemble 18 de production de fluide, situé sur le fond de l'étendue d'eau, désigné dans ce qui suit par le terme « ensemble de fond », une première tour 20 selon l'invention, et un ensemble 22 de surface, destiné à récupérer et à stocker le fluide recueilli dans l'ensemble de production 18 convoyé à travers la tour 20.
L'ensemble de fond 18 comprend par exemple au moins une tête de puits et/ou une ligne de production (non représentée) située sur le fond 14 de l'étendue d'eau.
L'ensemble de surface 22 est dans cet exemple un ensemble flottant. Il est par exemple formé par un navire, une barge, une plateforme flottante, ou une unité flottante de récupération, de stockage et de traitement des hydrocarbures, désignée par l'acronyme anglais « FPSO ». L'ensemble de surface est en variante une unité flottante de stockage et de regazéification désignée par l'acronyme anglais « FSRU ».
L'ensemble de surface 22 flotte sur l'étendue d'eau au voisinage de l'ensemble de fond 18.
La tour 20 selon l'invention comprend une conduite 24 de transport de fluide raccordant l'ensemble de fond 18 à l'ensemble de surface 22, un élément d'ancrage 25 de la conduite 24, fixé dans une région d'ancrage sur le fond 14, et une bouée 26 de maintien sous tension d'au moins un tronçon intermédiaire de la conduite de transport 24 dans une configuration sensiblement verticale dans l'étendue d'eau 12.
La conduite de transport 24 comprend, de bas en haut sur la Figure 1 , un tronçon inférieur 28 de raccordement à l'ensemble de fond 18, un tronçon intermédiaire formé par une colonne montante 30 sensiblement verticale, un tronçon de raccordement 32 et un tronçon supérieur 34 de connexion à l'ensemble de surface 22.
Dans cet exemple, la conduite de transport 24 est flexible sur sensiblement toute sa longueur, prise entre l'ensemble de fond 18 et l'ensemble de surface 22, à l'exception éventuellement du tronçon de raccordement 32.
Le tronçon inférieur 28 est formé par exemple par un flexible inférieur 36 de liaison s'étendant de manière coudée ou inclinée par rapport au fond 14 de l'étendue d'eau 12. Le flexible inférieur 36 est raccordé en amont à l'ensemble de fond 18, et est raccordé en aval à la colonne montante 30.
La colonne montante 30 s'étend sensiblement verticalement le long d'un axe vertical A-A' dans l'étendue d'eau 12, entre un point amont inférieur 38, raccordé à l'élément d'ancrage 25 et un point aval supérieur 40, raccordé à la bouée 26.
Dans cet exemple, la colonne montante 30 est formée par une conduite flexible 41 sur sensiblement toute sa longueur.
On entend par « flexible » ou « conduite flexible » au sens de la présente invention, une conduite telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l'American Petroleum Institute (API), API 17J et API RP17B, bien connus de l'homme du métier. Cette définition englobe indifféremment les conduites flexibles de type non liées (« unbounded » en anglais), ou liées (« bounded » en anglais).
Plus généralement et en variante, la conduite flexible 41 peut être un faisceau composite de type « bundle » comprenant au moins un tube de transport de fluide et un ensemble de câbles électriques ou optiques propres à transporter une puissance électrique ou hydraulique, ou une information entre le fond 14 et la surface 16 de l'étendue d'eau Un exemple de conduite flexible est décrit dans la demande française FR 2 91 1
907.
Une conduite flexible a un rayon minimal de courbure en flexion sans endommagement (« MBR » ou « minimal bending radius » en anglais) relativement petit, par exemple de quelques mètres, qui la rend particulièrement propre à être enroulée et déroulée de manière réversible sans déformation plastique significative sur un tambour ou un panier, le tambour ou le panier étant portés par un navire de pose, comme on le verra plus bas.
La longueur de la colonne montante 30, prise entre le point supérieur 40 et le point inférieur 38 est supérieure à 20 m et est par exemple comprise entre 500 m et 3500 m.
Le point aval 40 de la colonne montante 30 est avantageusement muni de moyens de connexion sur le tronçon de raccordement 32. Ces moyens sont par exemple formés par une bride de connexion destinée à être fixée sur une bride correspondante du tronçon 32.
La colonne montante 30 est munie, au voisinage du point aval 40, d'un premier organe de guidage 42A du point amont dans la bouée 26 et avantageusement d'un premier raidisseur 42B destiné à éviter les torsions trop importantes de la colonne montante 30 lors de son engagement à travers la bouée 26.
L'organe de guidage 42A est monté autour de la colonne montante 30. Il est formé par exemple par au moins une vertèbre fixée autour de la conduite flexible 41 formant la colonne montante 30.
Le raidisseur 42B est fixé de manière libérable autour de la conduite flexible 41 formant la colonne montante 30. Comme on le verra plus bas, il est propre à s'engager sur la bouée 26 et à permettre le coulissement de la conduite flexible à travers le raidisseur 42B.
Dans cet exemple, le tronçon de raccordement 32, est formé par un tronçon de conduite rigide. Comme on le verra plus bas, ce tronçon 32 est porté par la bouée 26. Il comporte une forme générale de U retourné ou d'oméga. Il présente ainsi une extrémité amont 44A munie d'un moyen amont de connexion à la colonne montante 30, notamment d'une bride de connexion amont et une extrémité aval 44B munie d'un moyen aval de connexion au tronçon supérieur 34, notamment une bride de connexion aval. Les extrémités 44A, 44B sont disposées en regard de la bouée 26.
En variante, le tronçon de raccordement 32 est formé par une conduite flexible telle que décrite plus haut, munie par exemple de limiteurs de courbure ou d'éléments de flottabilité. Dans tous les cas, le tronçon de raccordement 32 est totalement immergé dans l'étendue d'eau 12 sous la surface 16, une fois la tour 20 mise en place.
Le tronçon supérieur 34 est formé par un flexible supérieur 50 s'étendant entre le raccord 32 et l'ensemble de surface 22.
Le flexible supérieur 50 présente une configuration en caténaire, sensiblement en forme de J.
Le flexible supérieur 50 est déformable pour absorber les mouvements de l'ensemble de surface 22 dus aux perturbations de l'étendue d'eau comme la houle, le courant ou le vent. Le tronçon 34 empêche ainsi substantiellement la transmission de ces mouvements depuis l'ensemble de surface 22 vers la colonne montante 30 dont le point aval 40 reste sensiblement immobile dans l'étendue d'eau.
Le tronçon supérieur 34 s'étend entre une extrémité amont 51 A fixé sur l'extrémité aval 44B du tronçon de raccordement 32 et une extrémité aval 51 B solidaire de l'ensemble de surface 22.
A son extrémité amont 51A, le tronçon supérieur 34 porte des moyens de raccordement sur le tronçon intermédiaire 32 formés par exemple par une bride de raccordement.
Au voisinage de l'extrémité amont 51A, le tronçon supérieur 34 est muni d'un deuxième organe de guidage 52A et d'un deuxième raidisseur 52B qui sont de structures analogues respectivement à la structure du premier organe de guidage 42A et à celle du premier raidisseur 42B.
Lorsqu'ils sont raccordés entre eux, le tronçon inférieur 28, la colonne montante 30, le tronçon de raccordement 32, et le tronçon supérieur 34 définissent intérieurement un passage continu 54 de circulation de fluide s'étendant entre l'ensemble de fond 18 et l'ensemble de surface 22 pour permettre le transport du fluide entre ces ensembles 18, 22.
Dans cet exemple, l'élément d'ancrage 25 comprend un organe d'ancrage 60 fixé dans la région d'ancrage sur le fond 14 de l'étendue d'eau 12 et une ligne flexible 62 raccordant l'organe d'ancrage 60 au point amont 38 de la colonne montante.
L'organe d'ancrage 60 est par exemple formé par une pile logée dans le fond 14 de l'étendue d'eau ou par une ancre à succion.
La ligne flexible 62 s'étend verticalement le long de l'axe A-A entre l'élément d'ancrage 60 et le point amont 38.
Au moins lors du montage de la tour 20, l'élément d'ancrage 25 est avantageusement muni d'un organe de renvoi 64 d'une ligne de traction flexible. L'organe de renvoi 64 est par exemple formé par une poulie montée rotative sur l'organe d'ancrage 60.
Selon l'invention, la bouée 26 est de forme sensiblement plate lorsque la tour 20 est montée dans l'étendue d'eau 12.
Dans cet exemple, la bouée 26 présente ainsi une surface inférieure 66A sensiblement horizontale, une surface supérieure 66B sensiblement horizontale et une surface périphérique 66C raccordant les surfaces 66A, 66B entre elles.
La bouée 26 présente notamment une hauteur H, prise le long de l'axe A-A', inférieure à 1 ,5 fois sa dimension transversale maximale D, prise perpendiculairement à l'axe A-A entre les surfaces 66A, 66B.
Comme illustré par la Figure 2, la bouée 26 est avantageusement de forme cylindrique d'axe A-A. La hauteur H de la bouée est avantageusement inférieure à 1.5 fois, notamment inférieure ou égale à 1 fois la dimension transversale maximale de la bouée, qui est dans cet exemple le diamètre D du cylindre.
La bouée 26 comprend un caisson de flottabilité 70 délimitant intérieurement au moins un compartiment étanche 72 propre à être rempli sélectivement de gaz ou de liquide, et des moyens 74 de remplissage sélectif de liquide et de gaz dans le compartiment 72.
La bouée 26 comporte en outre, dans cet exemple, des moyens 76 de fixation du tronçon de raccordement 32 pour fixer le tronçon 32 sur la surface supérieure 66B.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1 et 2, le caisson de flottabilité 70 de la bouée délimite un premier passage traversant 78A dans lequel est engagé la colonne montante 30 et un deuxième passage traversant 78B dans lequel est engagé le flexible supérieur 50.
Chaque passage 78A, 78B, débouche vers le haut dans la surface supérieure 66B par l'intermédiaire d'une ouverture supérieure 80A, 80B respective.
Chaque passage 78A, 78B débouche vers le bas par une ouverture inférieure 82A, 82B respective, située au niveau de la surface inférieure 66A, ou en-dessous de celle-ci.
Les passages 82A, 82B traversent ainsi le caisson 70 de la bouée 26 sur toute la hauteur de la bouée 26, prise entre la surface inférieure 66A et la surface supérieure 66B.
L'ouverture supérieure 80A du premier passage 78A débouche en regard de l'extrémité amont 44A du tronçon de raccordement 32. L'ouverture supérieure 80B du deuxième passage 78B débouche en regard de l'extrémité aval 44B du tronçon de raccordement 32.
Dans cet exemple, le premier passage 78A s'étend verticalement, le long de l'axe
A-A' de la colonne montante 30, parallèlement à l'axe de la bouée 26. Le deuxième passage 78B s'étend dans cet exemple suivant un axe B-B' incliné par rapport à l'axe A- A du premier passage 78A d'un angle a par exemple compris entre 30° et 65°.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1 , le premier passage 78A et le deuxième passage 78B sont ménagés respectivement dans des tubes de guidage 83A, 83B montés dans le caisson 70.
Chaque tube 83A, 83B présente une partie supérieure 84A, 84B de section sensiblement constante, notamment complémentaire à la section de l'organe de guidage 42A, 52A respectif et une partie inférieure 85A, 85B évasée destinée à recevoir le raidisseur 42B, 52B respectif.
Dans cet exemple, la partie inférieure 85A, 85B fait saillie sous la bouée 26 à l'écart de la surface inférieure 66A.
Les tubes 83A, 83B sont communément appelés « tubes en I » ou « I Tubes » en anglais.
Chaque compartiment 72 s'étend dans le caisson 70 autour des passages 78A, 78B. Les moyens de remplissage 74 sont propres à introduire sélectivement du gaz ou du liquide dans le ou chaque compartiment 72 pour augmenter ou diminuer sélectivement la flottabilité de la bouée 26.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1 , la partie supérieure de la colonne montante 30 est engagée dans le premier passage 78A de bas en haut. Ainsi, le premier raidisseur 42B est reçu dans la partie inférieure évasée 85A du tube 83A et le premier organe de guidage 42A est reçu dans la partie supérieure 84A du tube 83A.
Le point aval 40 fait saillie au-delà de la surface supérieure 66B hors du premier passage 78A pour être raccordé à l'extrémité amont 44A.
De même, la partie amont du flexible 50 est engagée de bas en haut dans le deuxième passage 78B. A cet effet, le deuxième raidisseur 52B est reçu dans la partie inférieure 85B évasée du tube 83B. Le deuxième organe de guidage 52A est reçu de manière complémentaire dans la partie supérieure 84B du tube 83B. L'extrémité amont 51A du flexible 50 fait saillie au-delà de la surface supérieure 66B hors du deuxième passage 78B pour être raccordée sur l'extrémité aval 44B du tronçon de raccordement 32.
Ainsi, la colonne montante 30 traverse la bouée 26 de bas en haut entre l'ouverture inférieure 82A et l'ouverture supérieure 80A du premier passage 78A et le flexible 50 traverse la bouée 26 de bas en haut entre l'ouverture inférieure 82B et l'ouverture supérieure 80B du deuxième passage 78B.
La colonne montante 30 présente une configuration sensiblement verticale le long de l'axe A-A'. Le tronçon de raccordement 32 présente une configuration en forme de U dirigé vers le bas. Le tronçon supérieur 34 présente une configuration en chaînette ou en U dirigé vers le haut.
Un premier procédé de mise en place de l'installation 10 selon l'invention va maintenant être décrit, en regard des Figures 2 à 5.
Ce procédé est mis en œuvre à l'aide d'un navire 90 de pose de la conduite de transport 24, et à l'aide d'au moins un navire 92A, 92B de remorquage de la bouée 26, distinct du navire de pose 90. Dans l'exemple représenté sur la Figure 2, le procédé est mis en œuvre à l'aide de deux navires 92A, 92B de remorquage.
Initialement, les éléments de conduite 36, 42 destinés à former la conduite de transport 24 sont amenés au voisinage de l'ensemble de fond 18 à l'aide du navire de pose 90 et l'élément de conduite 50 est amené sur l'ensemble de surface 22.
A cet effet, le flexible inférieur 36 et la conduite flexible 41 sont transportés par le navire de pose 90 en étant par exemple enroulés sur un tambour de pose ou dans un panier.
L'élément d'ancrage 25 est installé dans le fond 16 de l'étendue d'eau 12 au voisinage de l'ensemble de fond 18. A cet effet, l'organe d'ancrage 60 est fixé dans le fond 14 de l'étendue d'eau 12.
Selon l'invention, la bouée 26 est remorquée en étant partiellement immergée, avec sa surface supérieure 66B située hors de l'étendue d'eau 12 et sa surface inférieure 66A immergée, entre une position éloignée de l'élément d'ancrage 25 et une position de mise en place située sensiblement en regard et au-dessus de l'élément d'ancrage 25.
Lors de ce transport, la bouée 26 s'étend sensiblement horizontalement avec son axe A-A vertical.
La bouée 26 présentant une forme sensiblement plate, elle est très peu sensible aux mouvements de la surface 16 de l'étendue d'eau 12, et notamment à la houle, aux courants ou aux vents, de sorte qu'elle peut être transportée de manière sûre en étant seulement partiellement immergée dans l'étendue d'eau 12, à l'aide des navires de remorquage 92A, 92B. Elle est également une station de travail grâce à sa large surface supérieure plate 66B.
La distance de remorquage de la bouée 26, qui sépare horizontalement la position éloignée de la position de mise en place est supérieure à plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs centaines de kilomètres.
Dans une variante, la bouée 26 est embarquée sur une barge partiellement submersible, puis est immergée dans l'eau par immersion de la barge, avant d'être remorquée. Puis, lorsque la bouée 26 occupe sa position de mise en place représentée sur la Figure 2, elle est maintenue en position horizontale par les navires de remorquage 92A, 92B à l'aide de lignes d'amarre déployables 94.
Un engin de traction 96 est alors monté sur la bouée 26, par exemple sur sa surface supérieure 66B. Cet engin de traction 96 comprend par exemple un treuil 96 muni d'une ligne déployable 98 de traction.
En référence à la Figure 3, la distance séparant le navire de pose 90 de la bouée 26 étant relativement élevée, par exemple supérieure à 50 m, le rayon de courbure de la conduite flexible 41 dans cette configuration est élevé pour empêcher tout endommagement de la conduite flexible 41.
En outre, le poids de la conduite flexible 41 étant réparti entre le navire de pose 90 et la bouée 26, il n'est pas nécessaire de munir la bouée 26, ni le navire de pose 90 d'un treuil 96 de grande capacité.
La traction de la ligne 98 vers le treuil 96 se poursuit jusqu'à ce que le point aval 40, le premier organe de guidage 40A et le premier raidisseur 42B soient successivement introduits dans le premier passage 78A de bas en haut.
Le raidisseur 42B se cale alors dans la partie inférieure 85A du tube 83A.
Puis, le raidisseur 42B est libéré de la conduite flexible 30. La remontée du point aval 40 se poursuit par coulissement de la conduite flexible 30 dans le raidisseur 42B.
L'organe de guidage 42A et le point aval 40 remontent donc le long du premier passage 78A depuis l'ouverture inférieure 82A jusqu'à l'ouverture supérieure 80A du premier passage, avant que le point aval 40 ne soit extrait hors du premier passage 78A à travers l'ouverture supérieure 80A.
Le point aval 40 est ensuite fixé sur l'extrémité amont du tronçon de raccordement 32, soit par vissage et/ou boulonnage des brides entre elles, soit par disposition d'un collier de serrage autour des brides.
La ligne de traction 98 est alors déconnectée du point aval 40. Le treuil 96 est ensuite déplacé au voisinage de l'ouverture supérieure 80B du deuxième passage 78B. Alternativement, un autre treuil 96 est présent au voisinage du deuxième passage 78B.
Puis, comme illustré par la Figure 4, la ligne 98 est engagée à travers le deuxième passage 78B puis est fixée sur l'extrémité amont 51 A du flexible supérieur 50.
Le treuil 96 est alors activé pour rapprocher l'extrémité aval 51 A de la bouée 26, en rétractant une longueur croissante de la ligne 98 sur le treuil 96. Simultanément, une longueur croissante du flexible supérieur 50 est déployée hors de l'ensemble de surface 22. Le flexible 50 adopte une forme sensiblement en caténaire ou en U entre l'ensemble de surface 22 et la bouée 26. Comme décrit précédemment, la traction de la ligne 98 se poursuit jusqu'à ce que l'extrémité amont 51 A, le deuxième organe de guidage 52A et le deuxième raidisseur 52B entrent dans le deuxième passage 78B à travers l'ouverture inférieure 82B.
Lorsque le raidisseur 52B est calé dans la partie inférieure 85B du tube 83B, le flexible supérieur 50 est libéré par rapport au raidisseur 52B pour coulisser à travers le raidisseur 52B. L'extrémité 51 A et l'organe de guidage 52A remontent à travers le deuxième passage 78B.
Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que l'extrémité aval 51 A soit extraite hors du deuxième passage 78B à travers l'ouverture supérieure 80B pour être raccordée sur l'extrémité aval 44B du tronçon de raccord 32.
Les extrémités 44B, 51 A sont alors fixées l'une sur l'autre par exemple par vissage et/ou boulonnage des brides entre elles, ou par mise en place d'un collier de serrage.
L'étanchéité du passage 54 entre le tronçon supérieur 34 et le tronçon de raccord 32 d'une part, et entre le tronçon de raccord 32 et le tronçon intermédiaire 30, d'autre part, est alors vérifiée.
Il est à noter que le raccordement du flexible 50 sur le tronçon 32 s'effectue directement sur la bouée 26, en profitant de la surface de travail offerte par la surface supérieure 66B de la bouée 26.
Compte tenu de ses dimensions, la bouée 26 est par ailleurs extrêmement stable ce qui rend les opérations effectuées sur la bouée 26 très sûres.
Toutes les étapes de raccordement étant effectuées au-dessus de la surface 16 de l'étendue d'eau 12 en surface, le montage de la tour 20 est donc très simple à mettre en œuvre. En outre, l'étanchéité du raccordement peut être testée en surface, avant immersion de la bouée 26, ce qui ne nécessite pas de remonter la bouée 26 lorsque l'étanchéité n'est pas adéquate.
La ligne de traction 98 est ensuite déconnectée de l'extrémité aval 51 A et le treuil 96 est avantageusement démonté à l'écart de la bouée 26.
Puis, le point amont 38 est fixé sur l'élément d'ancrage 25, par exemple par un procédé du type décrit dans la demande de brevet WO 2009/1 18467 de la Demanderesse.
A cet effet, le point amont 38 est descendu dans l'étendue d'eau 12 jusqu'à ce que le tronçon intermédiaire 30 occupe une configuration sensiblement verticale.
Puis, comme illustré par la Figure 4, le point amont 38 est raccordé à une ligne de traction 100 déployée depuis le navire de pose 90. La ligne de traction 100 est engagée autour de l'organe de renvoi 64. Elle présente ainsi un premier tronçon vertical 102 s'étendant entre le point amont 38 et l'élément de renvoi 64 et un deuxième tronçon incliné 104 s'étendant entre l'élément de renvoi 64 et le navire de pose 90.
Puis, les lignes d'amarre 94 sont relâchées et les moyens de remplissage 74 sont activés pour introduire du liquide dans les compartiments 72 afin de diminuer la flottabilité de la bouée 26.
Simultanément, la ligne de traction 100 est rétractée dans le navire de pose 90 pour tirer le point aval 38 vers l'organe d'ancrage 60 et guider ainsi le positionnement de la colonne montante 30 vers l'élément d'ancrage 25.
La bouée 26 est alors descendue et immergée totalement dans l'étendue d'eau 12 jusqu'à une profondeur supérieure à plusieurs dizaines de mètres, dans une région de l'étendue d'eau 12 qui n'est pas affectée par la houle et les vagues. La bouée 26 conserve son orientation horizontale lors de la descente, avec son axe A-A' sensiblement vertical suivant sa hauteur.
Lorsque le point amont 38 est situé au voisinage de l'élément d'ancrage 60, la ligne flexible d'ancrage 62 est alors attachée sur le point amont 38 et sur l'élément d'ancrage 60. Puis, le flexible inférieur 36 est descendu à partir du navire de pose 90 pour être raccordé d'une part au point amont 38, et d'autre part à l'ensemble de fond 18.
Ensuite, la flottabilité de la bouée 26 est éventuellement modifiée pour appliquer entre le point aval 40 et le point amont 38, par l'intermédiaire de la bouée 26, une force de traction dirigée vers le haut, cette force étant compensée par la force de retenue assurée par la ligne d'ancrage 62. La colonne montante 30 s'étend alors verticalement le long de l'axe A-A entre son point amont 38 et son point aval 40.
Dans cette configuration, le passage continu 54 de circulation d'hydrocarbures entre l'ensemble de fond 18 et l'ensemble de surface 22 est établi à travers successivement le tronçon inférieur 28, la colonne montante 30, le tronçon de raccordement 32 et le tronçon supérieur 34. Le fluide recueilli par l'ensemble de fond 18 est alors transporté jusqu'à l'ensemble de surface 22 à travers le passage 52.
Une deuxième installation 120 selon l'invention est représentée sur la Figure 6. A la différence de la tour 20 de la première installation 10, la tour 20 de la deuxième installation 120 comporte une bouée 26 qui présente un deuxième passage 78B sensiblement vertical à travers la bouée 26.
Ainsi, le deuxième passage 78 est délimité avantageusement par un tube 83A en forme de J ou « J tube » en anglais.
Le tube 83B comporte ainsi une partie supérieure 84B sensiblement parallèle à l'axe A-A du premier passage 78A et une partie inférieure 85B d'axe incliné par rapport à la partie supérieure 84B, notamment d'un angle a compris entre 30°et 65°. La partie inférieure 85B inclinée fait saillie vers le bas à partir de la surface inférieure 66A de la bouée 26.
La tour 20 de la deuxième installation 120 est pour le reste identique à la tour 20 de la première installation 10.
Le procédé mis en place de la tour 20 représenté sur la Figure 6 est analogue au procédé de mise en place de la tour 20 représenté sur la Figure 1 .
Dans une variante, le tronçon intermédiaire 30 est dépourvu de raidisseur 42B et d'organe de guidage 42A, et le tronçon supérieur 34 est dépourvu de raidisseur 52B et d'organe de guidage 52A.
Dans une autre variante, lors de la mise en place de la tour 20, la bouée 26 est immergée dans l'étendue d'eau 12 en maintenant la configuration en U du tronçon intermédiaire 30, entre le navire de pose 90 et la bouée 26.
Puis, le point aval 38 est déplacé sous la bouée 26 par l'intermédiaire d'une ligne de déploiement (non représentée), après immersion de la bouée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Tour (10) d'exploitation de fluide à travers une étendue d'eau (12), du type comprenant :
- une conduite (24) de transport de fluide, destinée à être immergée dans l'étendue d'eau (12), la conduite de transport (24) comportant un tronçon inférieur (28) destiné à être raccordé à un ensemble de fond (18) produisant du fluide, un tronçon flexible supérieur (34) destiné à être raccordé à un ensemble de surface (22) et un tronçon intermédiaire (30) placé entre le tronçon flexible supérieur (34) et le tronçon inférieur (28) ;
- un élément (25) d'ancrage de la conduite de transport (24) dans le fond (14) de l'étendue d'eau (12), raccordé à un point amont (38) du tronçon intermédiaire (30) ;
- une bouée (26) destinée à être immergée totalement sous la surface de l'étendue d'eau (12), la bouée (26) étant raccordée à un point aval (40) du tronçon intermédiaire pour maintenir le tronçon intermédiaire (40) situé entre le point aval (40) et le point amont (38) dans une configuration sensiblement verticale sous tension,
la bouée (26) présentant une hauteur, prise suivant un axe (Α-Α') vertical, inférieure à 1 ,5 fois sa dimension transversale maximale, la bouée (26) délimitant un premier passage traversant (78A) dans lequel est engagé le tronçon intermédiaire (30), caractérisé en ce que la bouée (26) délimite un deuxième passage traversant (78B), distinct du premier passage traversant (78A), le deuxième passage traversant (78B) recevant le tronçon supérieur (34), la tour (20) comportant un tronçon de raccordement (32) raccordant le tronçon supérieur (34) au tronçon intermédiaire (30).
2. - Tour (20) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que chaque passage traversant (78A, 78B) délimite une ouverture inférieure (82A, 82B) et une ouverture supérieure (80A, 80B), le tronçon intermédiaire (30) étant engagé dans le premier passage traversant (78A) depuis l'ouverture inférieure (82A) vers l'ouverture supérieure (80A), le tronçon supérieur (34) étant engagé à travers le passage traversant (78B) depuis l'ouverture inférieure (82B) vers l'ouverture supérieure (80B), le tronçon de raccordement (32) étant situé au-dessus de la bouée (26).
3.- Tour (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bouée présente une surface supérieure (66B) portant le tronçon de raccordement (32), le tronçon de raccordement (32) étant avantageusement formé par une conduite rigide.
4.- Tour (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tronçon de raccordement (32) présente un premier moyen de fixation du tronçon intermédiaire (30) débouchant en regard d'une ouverture supérieure (80A) du premier passage traversant (72A), le tronçon de raccordement présentant un deuxième moyen de fixation du tronçon supérieur (34) débouchant en regard d'une ouverture supérieure (80B) du deuxième passage traversant (78B).
5. - Tour (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier passage traversant (78A) s'étend sensiblement verticalement à travers la bouée (26), le deuxième passage traversant (78B) s'étendant sensiblement verticalement à travers la bouée (26).
6. - Tour (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le premier passage traversant (78A) s'étend sensiblement verticalement à travers la bouée (26), le deuxième passage traversant (78B) s'étendant de manière inclinée par rapport au premier passage traversant (78A).
7 - Tour (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tronçon intermédiaire (30) est formé par une conduite flexible, la conduite flexible étant propre à être enroulée et déroulée de manière réversible sans déformation plastique significative sur un tambour ou sur un panier.
8. - Tour (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bouée (26) présente un premier tube de guidage (83A) délimitant le premier passage traversant (78A) et un deuxième tube de guidage (83B) délimitant le deuxième passage traversant (78B), l'un au moins du premier tube de guidage et du deuxième tube de guidage étant un tube en I ou un tube en J.
9. - Tour (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'un au moins du tronçon intermédiaire (30) et du tronçon supérieur (34) est muni d'au moins un organe de guidage (42A, 52A) faisant saillie radialement par rapport audit tronçon (30, 34) pour guider le déplacement dudit tronçon à travers un passage traversant (78A, 78B) respectif.
10. - Procédé de montage d'une tour (20) d'exploitation de fluide à travers une étendue d'eau (12), du type comprenant les étapes suivantes :
- amenée d'une bouée (26) dans l'étendue d'eau (12), sensiblement en regard d'une région d'ancrage sur le fond (14) de l'étendue d'eau (12) ;
- raccordement sur la bouée (26) d'un point aval (40) d'un tronçon intermédiaire
(30) d'une conduite de transport de fluide (24) ;
- raccordement sur la bouée (26) d'une extrémité amont (51 A) d'un tronçon flexible supérieur (34) de la conduite de transport de fluide (24), destiné à être raccordé à un ensemble de surface (22) ;
- immersion totale de la bouée (26) sous la surface de l'étendue d'eau (12), avant ou après l'étape de raccordement du point aval (40) ; - ancrage d'un point amont (38) du tronçon intermédiaire (30) sur un élément d'ancrage (25) fixé dans le fond (14) de l'étendue d'eau (12) dans la région d'ancrage ;
- mise sous tension du tronçon intermédiaire (30) de la conduite de transport (24) entre le point aval (40) et le point amont (38) sous l'effet de la flottabilité de la bouée (26), pour maintenir le tronçon intermédiaire (30) sensiblement vertical dans l'étendue d'eau (12) ;
- raccordement sur le tronçon intermédiaire (30) d'un tronçon inférieur (26) de la conduite de transport de fluide (24) destiné à être relié à un ensemble de fond (12) et produisant du fluide ;
- raccordement du tronçon intermédiaire (30) et du tronçon supérieur (34) par un tronçon de raccordement (32),
la bouée (26) présentant une hauteur, prise suivant un axe vertical (Α-Α'), inférieure à 1 ,5 fois sa dimension transversale maximale prise transversalement à l'axe vertical (Α-Α'), l'étape de raccordement du tronçon intermédiaire (30) comportant l'engagement du tronçon intermédiaire (30) à travers un premier passage traversant (78A) ménagé à travers la bouée (26) ;
caractérisé en ce que le tronçon supérieur (34) est engagé à travers un deuxième passage traversant (78B) distinct du premier passage traversant (78A) pour être raccordé au tronçon intermédiaire (30) par l'intermédiaire du tronçon de raccordement (32).
1 1.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de raccordement du tronçon intermédiaire (30) et du tronçon supérieur (34) par l'intermédiaire du tronçon de raccordement (32) est réalisée avant l'étape d'immersion de la bouée (26) sous l'étendue d'eau (12).
12. - Procédé selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisé en ce que le premier passage traversant (78A) et le deuxième passage traversant (78B) délimitent chacun une ouverture inférieure (82A, 82B) et une ouverture supérieure (80A, 80B), le tronçon intermédiaire (30) étant engagé dans le premier passage traversant (78A) depuis l'ouverture inférieure (82A) vers l'ouverture supérieure (80A), le tronçon supérieur (34) étant engagé dans le deuxième passage traversant (78B) depuis l'ouverture inférieure (82B) vers l'ouverture supérieure (80B).
13. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le tronçon intermédiaire (30) est flexible sur sensiblement toute sa longueur entre le point aval (40) et le point amont (38), le tronçon intermédiaire (30) étant déployé progressivement dans l'étendue d'eau (12) entre le point aval (40) fixé sur la bouée (26) et une structure de pose (90) flottant sur l'étendue d'eau (12) lors de l'étape de déploiement, le tronçon intermédiaire (30) étant déroulé à partir de la structure de pose (90) sur lequel il est transporté en étant enroulé sur un tambour de pose ou sur un panier.
14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de ballastage progressif de la bouée (26), après les étapes de raccordement du tronçon intermédiaire (30) et du tronçon supérieur (34) sur le tronçon de raccordement (32) pour descendre le point amont (38) vers l'élément d'ancrage (25), le procédé comprenant avantageusement la traction du point amont (38) vers l'élément d'ancrage (25) par l'intermédiaire d'une ligne de traction (100) engagée sur un organe de renvoi (64) porté par l'élément d'ancrage (25).
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