WO2014114891A1 - Ensemble de connexion de conduites sous-marines - Google Patents

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WO2014114891A1
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opposite ends
connection end
curved
frame
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Ange Luppi
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Technip France
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    • 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
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    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints

Definitions

  • the present invention relates to the field of subsea installations for conveying hydrocarbons between a bottom and a surface.
  • Such well-known underwater installations comprise a rising pipe that extends from the seabed to an intermediate zone overhanging the bottom and located at a distance below the surface, and a flexible pipe connected in the extension of the pipe. rising and extending catenary from the intermediate zone to the surface where it is connected to a surface installation.
  • the riser pipe is maintained substantially vertically through a float immersed in the intermediate zone.
  • WO2009 / 1 12 687 describes an underwater installation of this type.
  • the underwater installation comprises a frame making it possible to connect together the end of the riser and the float, and the frame is equipped with a curved conduit which extends in gooseneck in the extension of the pipe uplink.
  • the conduit has a free end provided with a connection tip.
  • the frame and the float are installed to keep the rising pipe vertically balanced.
  • it is connected from the surface, the flexible pipe terminated by a connector to the nozzle, so as to establish the connection between the riser and the flexible pipe.
  • the connector is specifically equipped with a retractable flange and is installed at the end of the flexible pipe.
  • the frame It is approaching the frame by unwinding the flexible pipe from the surface.
  • the frame comprises retaining members, and the retractable flange then comes engage in restraint means.
  • the flexible pipe is further unwound, and the connector then tilts around the retaining means to abut against a support member and adjust facing the nozzle of the conduit. Then, the connector is driven towards the tip by retracting the flange to connect them together.
  • a problem that arises and that aims to solve the present invention is to provide an underwater connection assembly that allows to preserve the integrity of the connector during the connection.
  • the present invention a subsea connection assembly for connecting, between a bottom and a surface, a riser extending from said bottom to said surface and a flexible pipe joining said surface, said riser having an upper connection end and said flexible conduit having a lower connection end, said connection assembly comprising, on the one hand, a longitudinal frame having a foot integral with said upper connection end, and a head to be connected a float, and secondly, a connector and a curved conduit having two opposite ends, so as to connect said catenary flexible pipe to said riser.
  • one of said opposite ends of said curved conduit is adapted to be secured to said lower connection end, while said connector is mounted to the other of said opposite ends, so as to cause said connector towards said end superior connection in one direction oriented from said head to said foot, guiding said curved conduit through said frame.
  • a feature of the invention lies in the implementation of the curved conduit, in a fixed position on the lower end of connection of the flexible pipe, and no longer at the end of the riser pipe, and in the implementation of place the connector at the other end of the curved duct.
  • the curved duct is suspended from a guide wire joining a laying ship and in a first phase, the curved duct is approached which is itself suspended from the flexible pipe to the frame in a direction substantially perpendicular to the pipe uplink.
  • the curved conduit is then carried through the frame at the level of the head, while the connector extends coaxially facing the upper connection end of the riser.
  • the frame comprises guide ramps extending in said direction from said head towards said foot, for guiding said curved conduit.
  • the curved duct can come to bear against the guide ramps, so that, when the guide wire is released, it is guided in translation by the guide ramps towards the base of the frame, while the connector is him, guided towards the upper end of connection.
  • said other of said opposite ends of said curved conduit comprises diametrically opposed guide pads adapted to cooperate with said guide ramps.
  • the opposite guide pads come to bear against the guide rails, and they are driven in friction against them when the guide cable is released.
  • said guide ramps comprise two rear uprights adapted to respectively support said guide pads.
  • the two rear uprights are mounted parallel to each other and parallel to the direction of the frame extending from the head to the foot.
  • said guide ramps further comprise, and preferably, two anterior amounts respectively facing said rear uprights to be able to trap said guide pads.
  • each of the guide pads is slidably mounted between an anterior post and a posterior post. In this way, the guide of the duct curved in translation through the longitudinal frame is perfectly ensured by simply releasing the guide wire.
  • the guide pads have longitudinal bearing surfaces extending parallel to the axis of said connector.
  • said frame further comprises a receiving carriage slidably mounted on said ramps for receiving said other of said opposite ends of said curved conduit.
  • the guide pads are for example able to come to bear on the receiving carriage, especially when the connector is connected to the upper end of the connection of the riser.
  • the frame can be equipped with a drive of the receiving carriage, the foot to the head so as to disconnect the connector as will be explained in more detail in the following description.
  • said two opposite ends of said curved duct define two axial directions substantially inclined with respect to each other, for example at an angle of between 10 and 20 °.
  • said other of said opposite ends of the curved duct extends substantially vertically, in the extension of the rising duct which itself is vertical, while said one of said opposite ends is inclined.
  • the flexible pipe then comes to extend catenary from this opposite end inclined.
  • said curved duct advantageously comprises a connecting beam for interconnecting said two opposite ends.
  • said connecting beam comprises an arm extending cantilevered in the extension of said beam opposite said other of said opposite ends with respect to said one of said opposite ends. The arm then allows to deport the anchor of the guide wire relative to the axis of the connector, and therefore to be able to maneuver the guide wire by freeing the float that surmounts the frame.
  • said arm has a removable portion. This removable portion can then be removed after the connection is established between the flexible pipe and the riser pipe.
  • the present invention proposes a method of subsea connection, between a bottom and a surface, of a rising pipe extending from said bottom towards said surface and of a flexible pipe joining said surface, said pipe riser having an upper connection end and said flexible conduit having a lower connection end, said connection method being of the type in which on the one hand a longitudinal frame having a foot secured to said upper connection end and a head is provided; intended to be connected to a float, and secondly, a connector and a curved conduit having two opposite ends, so as to connect said catenary flexible pipe to said riser.
  • one of said opposite ends of said curved conduit is secured to said lower connection end, while said connector is mounted to the other of said opposite ends, and said connector is driven towards said upper connection end according to an oriented direction of said head toward said foot, guiding said curved conduit through said frame.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an underwater connection method according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic elevational front view of one of the elements of an underwater connection assembly according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic side elevation showing one of the elements shown in Figure 2 and another element of the connection assembly;
  • FIG. 4 is a schematic side elevational view showing the mode of cooperation of said other element with said one of the elements in a first phase of connection;
  • Figure 5 is a diagrammatic side elevational view of the elements illustrated in Figure 4, in a second connection phase;
  • Figure 6 is a diagrammatic perspective view of three quarters front of the elements illustrated in Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of three rear quarters of the elements shown in Figure 6, in a third connection phase;
  • Figure 8 is a schematic perspective view of the elements illustrated in Figure 7, in a fourth connection phase.
  • Figure 1 schematically illustrates a tower 10 having a rigid rising pipe 12 fixed to a seabed 14 by means of an anchoring system 16.
  • the rigid pipe 12 has an upper portion 18, suspended from a float 20 wherein a sufficient amount of air is trapped to maintain the rigid pipe in a vertical position.
  • the float 20 is located in an area between the seabed 14 and a surface 22, and more precisely towards the surface 22. This zone is nevertheless chosen at a distance from the surface 22, to be less dependent on surface movements.
  • Figure 1 also illustrates a laying ship 24 sailing on the surface 22 to the right of the tower 10.
  • a flexible pipe 26 is suspended from the laying ship 24 via a cable 28.
  • the flexible pipe 26 has one end The latter is extended by a curved duct 32, which is terminated by a connector 34.
  • the upper part 18 of the rigid pipe 12 comprises a longitudinal frame 36 which will be described first in front view and with reference to Figure 2.
  • the frame 36 have two parallel cylindrical main uprights 38, 40, of a length for example between 10 and 15 m.
  • the main uprights 38, 40 are connected together, in an upper end 42 of the head frame 36, by an upper cross member 44 connected to the float 20, and in a bottom end 46 forming a foot, by two superposed lower cross members, 48, 50.
  • a first lower crossbar 50 is at the lower extremum of the frame 36, while a second crosspiece 48 is spaced from the first towards the upper end 42 of the frame 36.
  • This figure also shows the upper portion 18 of the rising rigid pipe, which terminates in an upper connection end 52 held in engagement with the lower cross members 48, 50 between the main posts 38, 40, substantially equidistant therefrom.
  • the upper connecting end 52 has a male end 53 extended projecting from the second crosspiece 48 to the upper end 42.
  • the frame 36 makes it possible in particular to connect together the float 20 and the riser 12 so as to to maintain the latter vertically in the water.
  • Figure 2 illustrates guide rails comprising two rear uprights 54, 56 extending from the second cross member to the upper cross member 44, a distance corresponding substantially to two thirds of that which extends between the second 48 and the upper cross 44.
  • the two rear uprights 54, 56 respectively extend along main uprights 38, 40, substantially rearward of the upper connection end 52. And they are interconnected in their upper part by a spacer 57.
  • the guide rails also comprise two anterior legs 58, 60 which extend respectively parallel and vis-à-vis the posterior amounts 54, 56.
  • the two front legs 58, 60 extend substantially in front of the upper end of connection 52, a distance corresponding substantially to half the distance between the second crosspiece 48 of the upper cross member 44.
  • the two pairs of anterior and posterior amounts 54, 58; 56, 60 constitute two parallel guide spaces 59 on each side of the upper connection end 52. These two guide spaces 59 extend from the lower end 46 forming a foot towards the upper end 42 forming a head. Furthermore, they define an average plane axially cutting the male end 53 of the upper connection end 52.
  • FIG. 3 illustrates, on the side of the frame 36 as shown in FIG. 2, and partially, the bottom end 30 equipped with the flexible pipe retained by the cable 28.
  • the frame 36 at the frame 36 the rear uprights 54, 56 and the front legs 60, 58, which extend from the second cross member 48.
  • the frame 36 comprises a receiving carriage 61 installed in the vicinity of the upper connection end 52, and having four sleeves respectively slidably mounted on the rear uprights 54, 56 and the front uprights 60, 58. The following will explain the role of the receipt 61.
  • the lower end 30 of the flexible tubular conduit 26 is connected to a first end 62 of the curved conduit 32, which extends substantially inverted U to a second end 64.
  • This second end 64 is ends with the connector 34. It will be observed that the latter has a female end.
  • the first end 62 and the second end 64 are connected together through a connecting beam 68, which is extended by a cantilever arm 70 away from the second end 64 relative to the first end 62 of the curved duct 32.
  • the cantilever arm 70 has, according to the embodiment shown in Figure 3, a removable portion 72 terminated by a free end of anchoring 74. The cable 28 is then moored to this anchoring end 74.
  • the second end 64 of the curved duct 32 has oblong lateral guide pads 76, 78 which extend in an axial direction A of the connector 34, and project from the second end 64. More specifically, the two oblong lateral guide pads 76, 78 define a mean plane axially intersecting the connector 34. In addition, the oblong lateral guide pads 76, 78 respectively have two opposite bearing surfaces substantially flat and parallel to each other and also parallel to each other. the axial direction A of the connector 34.
  • the axial direction X of the first end 62 of the curved duct 32 is inclined with respect to the axial direction A of the connector 34.
  • the flexible pipe 26, which is equipped with a stiffening sleeve which is extends from the lower end 30 beyond the cantilever arm 70 exert a force weighing substantially in the axis of the cable 28, thereby maintaining the connecting beam 68 and the arm 70 which extends in a substantially horizontal direction.
  • the connector 34 will be able to be carried transversely through the frame 36 by means of the cable 28 without the float 20 can not hinder.
  • the cable 28 holds the flexible pipe 26 hanging through the cantilevered arm 70 and the first end 62 of the curved pipe 32. and it was driven to the frame 36 until the guide pads 76, 78 came to bear laterally against the rear uprights 54, 56 above the front legs 58, 60, shorter.
  • the connector 34 is then between the rear uprights 54, 56 and anterior 60, 58. And it then extends coaxially to the upper connection end 52 and more precisely to the connection end 53 of the rigid riser 12.
  • the cable 28 is released gradually so as to lower the arm 70 and the connecting beam 68 relative to the frame 36 and therefore to let the pads engage respectively guide 76, 78 rear of the anterior legs 60, 58 within the guide spaces 59 above.
  • the thickness of the oblong guiding pads 76, 78 is substantially equal to the distance which separates respectively the posterior legs 54, 56 and anterior 58, 60, to the functional clearance close. In this way, the oblong guide pads 76, 78 slide freely inside the guide spaces 59, as the cable 28 is released.
  • connection end 53 Thanks to their opposite flat support surfaces respectively guided by the rear uprights 54, 56 and anterior 58, 60, the oblong guide pads 76, 78, keep the connector in the axis of the upper connection end 52 during the approaching phase of the connector 34 and the connection end 53 until the connector precisely come to cap the connection end 53.
  • the connection is then performed automatically in a known manner, for example by means of conical connecting members and snap jaws elastically biased.
  • the rigid riser pipe 12 and the flexible pipe 26 are then sealingly and continuously connected via the curved pipe 32.
  • the oblong guide pads 76, 78 are respectively supported on the receiving carriage 61.
  • Figure 6 illustrates the flexible pipe 26 and the rising rigid pipe 12 thus connected together at the frame 36.
  • a cantilever arm 70 without removable portion.
  • the connector 34 covers the male connection end that it masks in Figure 6 and the oblong guide pads 76, 78 respectively engaged between the rear uprights 54, 56 and anterior 58, 60 allow a perfect anchoring of the flexible pipe 26 through the second end 64 of the curved duct 32, the connecting beam 68 and the first end 62 of the duct curved 32, to which is directly connected the lower connection end 30 of the flexible pipe 26.
  • FIG. 5 shows all the elements illustrated in FIG. 4, in the connection situation as described with reference to FIG. 6.
  • the removable part 72 of the cantilever arm 70 is being disassembled by means of of a submarine robot not shown. It can then be raised to the surface on the laying ship by means of the cable 28.

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Abstract

L'invention concerneun ensemble de connexionsous-marin, et une méthode de connexion, pour connecterune conduite montante (12) et une conduite flexible (26). Ladite conduite montante (12) présentant une extrémité supérieure de connexion (52) et ladite conduite flexible (26) présentant une extrémité inférieure de connexion (30), ledit ensemble de connexion comprenant, d'une part un bâti longitudinal (36) présentant un pied (46) solidaire de ladite extrémité supérieure de connexion (52) et une tête (42) reliée à un flotteur (20), et d'autre part, un connecteur (34), et un conduit recourbé (32) présentant deux extrémités opposées (62, 64). L'une desdites extrémités opposées (62) est solidarisée à ladite extrémité inférieure de connexion (30), tandis que ledit connecteur(34) est monté à l'autre desdites extrémités opposées (64), de manière à pouvoir entraîner ledit connecteur (34) vers ladite extrémité supérieure de connexion (52) selon une direction orientée de ladite tête (42) vers ledit pied (46).

Description

Ensemble de connexion de conduites sous-marines
La présente invention se rapporte au domaine des installations sous- marines permettant d'acheminer les hydrocarbures entre un fond et une surface.
Un domaine d'application envisagé est notamment celui de l'exploitation pétrolière à grande profondeur.
De telles installations sous-marines bien connues comportent une conduite montante qui s'étend depuis le fond marin jusqu'à une zone intermédiaire surplombant le fond et située à distance en dessous de la surface, et une conduite flexible raccordée dans le prolongement de la conduite montante et qui vient s'étendre en caténaire de la zone intermédiaire jusqu'à la surface où elle est raccordée à une installation de surface. La conduite montante est maintenue sensiblement verticalement grâce à un flotteur immergé dans la zone intermédiaire. Ce type d'installation permet de remonter des hydrocarbures depuis le fond de la mer jusqu'à la surface en s'affranchissant des perturbations de surface liées à la houle, aux courants ou encore aux vents.
Le document WO2009/1 12 687 décrit une installation sous-marine de ce type. Usuellement, l'installation sous-marine comporte un bâti permettant de relier ensemble l'extrémité de la conduite montante et le flotteur, et le bâti est équipé d'un conduit recourbé qui s'étend en col de cygne dans le prolongement de la conduite montante. Le conduit présente une extrémité libre munie d'un embout de connexion. Dans une première phase d'installation, le bâti et le flotteur sont installés pour maintenir verticalement en équilibre la conduite montante. Dans une deuxième phase d'installation, on vient raccorder, depuis la surface, la conduite flexible terminée par un connecteur à l'embout, de manière à établir la liaison entre la conduite montante et la conduite flexible. Pour ce faire, le connecteur est spécifiquement équipé d'une bride rétractable et il est installé à l'extrémité de la conduite flexible. Il est approché du bâti en dévidant la conduite flexible depuis la surface. Quant au bâti, il comporte des organes de retenue, et la bride rétractable vient alors s'engager dans les moyens de retenue. La conduite flexible est plus encore dévidée, et le connecteur bascule alors autour des moyens de retenue pour venir en butée contre un organe d'appui et s'ajuster en regard de l'embout du conduit. Ensuite, le connecteur est entraîné vers l'embout en rétractant la bride pour les connecter ensemble.
Des difficultés apparaissent dans la connexion du connecteur avec l'embout, lorsque les profondeurs d'eau deviennent plus importantes. En effet, les conduites montantes sont plus longues et par conséquent plus lourdes. Il en est de même pour les conduites flexibles et par conséquent, les efforts à exercer sur le connecteur sont plus importants. Or ceux-ci sont fragiles et coûteux. Par ailleurs, lors de la phase d'approche du connecteur et du bâti, et compte tenu des masses en présence, les moindres chocs peuvent avoir un impact sur l'intégrité du connecteur, et notamment lorsque le connecteur bascule et vient en contact avec l'organe d'appui.
Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir un ensemble de connexion sous-marin qui permette de préserver l'intégrité du connecteur lors de la connexion.
Dans ce but, et selon un premier objet, la présente invention un ensemble de connexion sous-marin pour connecter, entre un fond et une surface, une conduite montante s'étendant depuis ledit fond vers ladite surface et une conduite flexible rejoignant ladite surface, ladite conduite montante présentant une extrémité supérieure de connexion et ladite conduite flexible présentant une extrémité inférieure de connexion, ledit ensemble de connexion comprenant, d'une part un bâti longitudinal présentant un pied solidaire de ladite extrémité supérieure de connexion et une tête destinée à être reliée à un flotteur, et d'autre part, un connecteur et un conduit recourbé présentant deux extrémités opposées, de manière à pouvoir connecter ladite conduite flexible en caténaire à ladite conduite montante. Selon l'invention, l'une desdites extrémités opposées dudit conduit recourbé est apte à être solidarisée à ladite extrémité inférieure de connexion, tandis que ledit connecteur est monté à l'autre desdites extrémités opposées, de manière à pouvoir entraîner ledit connecteur vers ladite extrémité supérieure de connexion selon une direction orientée de ladite tête vers ledit pied, en guidant ledit conduit recourbé à travers ledit bâti.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en œuvre du conduit recourbé, en position fixe sur l'extrémité inférieure de connexion de la conduite flexible, et non plus à l'extrémité de la conduite montante, et à la mise en place du connecteur à l'autre extrémité du conduit recourbé. De la sorte, le conduit recourbé est suspendu à un câble de guidage rejoignant un navire de pose et dans une première phase, on approche le conduit recourbé auquel est elle-même suspendue la conduite flexible vers le bâti selon une direction sensiblement perpendiculaire à la conduite montante. On porte alors le conduit recourbé à travers le bâti au niveau de la tête, tandis que le connecteur vient s'étendre coaxialement en regard de l'extrémité supérieure de connexion de la conduite montante. Ensuite, on relâche sensiblement le câble et le conduit recourbé descend à travers le bâti longitudinal tandis que le connecteur est entraîné coaxialement vers l'extrémité supérieure de connexion de la conduite montante sur laquelle il vient finalement s'engager. Par conséquent, le cheminement du connecteur, tant dans la phase d'approche du bâti que dans la phase de connexion proprement dite, le préserve des chocs et par conséquent des endommagements.
Au surplus, et selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, le bâti comprend des rampes de guidage s'étendant selon ladite direction orientée de ladite tête vers ledit pied, pour guider ledit conduit recourbé. De la sorte, le conduit recourbé peut venir prendre appui contre les rampes de guidage, de sorte que, lorsque le câble de guidage est relâché, il est guidé en translation par les rampes de guidage vers le pied du bâti, tandis que le connecteur est lui, guidé vers l'extrémité supérieure de connexion. Préférentiellement, ladite autre desdites extrémités opposées dudit conduit recourbé comprend des plots de guidage diamétralement opposés aptes à coopérer avec lesdites rampes de guidage. Ainsi, les plots de guidage opposés viennent prendre appui contre les rampes de guidage, et ils sont entraînés en frottement contre celles-ci lorsque le câble de guidage est relâché. Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, lesdites rampes de guidage comprennent deux montants postérieurs aptes à recevoir respectivement en appui lesdits plots de guidage. Les deux montants postérieurs sont montés parallèlement entre eux et parallèlement à la direction du bâti s'étendant de la tête vers le pied. De plus, lesdites rampes de guidage comprennent en outre, et préférentiellement, deux montants antérieurs respectivement en regard desdits montants postérieurs pour pouvoir emprisonner lesdits plots de guidage. Ainsi, chacun des plots de guidage est monté à coulissement entre un montant antérieur et un montant postérieur. De la sorte, le guidage du conduit recourbé en translation à travers le bâti longitudinal est parfaitement assuré en relâchant simplement le câble de guidage.
En outre, les plots de guidage présentent des portées d'appui longitudinales s'étendant parallèlement à l'axe dudit connecteur. Ainsi, ladite autre desdites extrémités opposées est bloquée en pivotement, et partant, le connecteur et l'extrémité de connexion de la conduite montante demeurent coaxiaux durant leur rapprochement.
Par ailleurs, ledit bâti comprend en outre un chariot de réception monté à coulissement sur lesdites rampes, pour recevoir en appui ladite autre desdites extrémités opposées dudit conduit recourbé. Les plots de guidage sont par exemple aptes à venir prendre appui sur le chariot de réception, notamment lorsque le connecteur est connecté à l'extrémité supérieure de connexion de la conduite montante. De la sorte, le bâti peut être équipé d'un dispositif d'entraînement du chariot de réception, du pied vers la tête de manière à pouvoir déconnecter le connecteur comme on l'expliquera plus en détail dans la suite de la description.
Avantageusement, lesdites deux extrémités opposées dudit conduit recourbé définissent deux directions axiales sensiblement inclinées l'une par rapport à l'autre, par exemple d'un angle compris entre 10 et 20°. Ainsi, ladite autre desdites extrémités opposées du conduit recourbé s'étend sensiblement verticalement, dans le prolongement de la conduite montante qui elle-même est verticale, tandis que ladite une desdites extrémités opposées est inclinée. La conduite flexible, vient alors s'étendre en caténaire à partir de cette extrémité opposée inclinée.
De plus, ledit conduit recourbé comprend, avantageusement, une poutre de liaison pour relier ensemble lesdites deux extrémités opposées. De la sorte, les deux extrémités opposées du conduit recourbé sont parfaitement maintenues en position fixe l'une par rapport à l'autre et le conduit recourbé est parfaitement rigide. Préférentiellement, ladite poutre de liaison comporte un bras s'étendant en porte-à-faux dans le prolongement de ladite poutre à l'opposé de ladite autre desdites extrémités opposées par rapport à ladite une desdites extrémités opposées. Le bras permet alors de déporter l'ancrage du câble de guidage par rapport à l'axe du connecteur, et partant, de pouvoir manœuvrer le câble de guidage en s'affranchissant du flotteur qui surmonte le bâti. Selon une variante de réalisation, ledit bras présente une partie amovible. Cette partie amovible peut alors être retirée après que la connexion est établie entre la conduite flexible et la conduite montante.
Selon un autre objet, la présente invention propose une méthode de connexion sous-marine, entre un fond et une surface, d'une conduite montante s'étendant depuis ledit fond vers ladite surface et d'une conduite flexible rejoignant ladite surface, ladite conduite montante présentant une extrémité supérieure de connexion et ladite conduite flexible présentant une extrémité inférieure de connexion, ladite méthode de connexion étant du type selon laquelle on fournit, d'une part un bâti longitudinal présentant un pied solidaire de ladite extrémité supérieure de connexion et une tête destinée à être reliée à un flotteur, et d'autre part, un connecteur et un conduit recourbé présentant deux extrémités opposées, de manière à pouvoir connecter ladite conduite flexible en caténaire à ladite conduite montante. Selon l'invention, on solidarise l'une desdites extrémités opposées dudit conduit recourbé à ladite extrémité inférieure de connexion, tandis qu'on monte ledit connecteur à l'autre desdites extrémités opposées, et on entraîne ledit connecteur vers ladite extrémité supérieure de connexion selon une direction orientée de ladite tête vers ledit pied, en guidant ledit conduit recourbé à travers ledit bâti. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique montrant une méthode de connexion sous-marine conforme à l'invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique en élévation de face de l'un des éléments d'un ensemble de connexion sous-marin conforme à l'invention;
- la Figure 3 est une vue schématique en élévation de côté montrant ledit un des éléments illustrés sur la Figure 2 et un autre élément de l'ensemble de connexion ;
- la Figure 4 est une vue schématique en élévation de côté montrant le mode de coopération dudit autre élément avec ledit un des éléments, dans une première phase de connexion;
- la Figure 5 est une vue schématique en élévation de côté des éléments illustrés sur la Figure 4, dans une deuxième phase de connexion;
- la Figure 6 est une vue schématique en perspective de trois quarts avant des éléments illustrés sur la Figure 5 ;
- la Figure 7 est une vue schématique en perspective de trois quarts arrière des éléments illustrés sur la Figure 6, dans une troisième phase de connexion ; et,
- la Figure 8 est une vue schématique en perspective des éléments illustrés sur la Figure 7, dans une quatrième phase de connexion.
La Figure 1 illustre schématiquement, une tour 10 comportant une conduite rigide montante 12 fixée sur un fond marin 14 au moyen d'un système d'ancrage 16. En outre, la conduite rigide 12 présente une partie supérieure 18, suspendue à un flotteur 20, dans lequel est emprisonnée une quantité suffisante d'air pour maintenir la conduite rigide dans une position verticale. Le flotteur 20 est situé dans une zone comprise entre le fond marin 14 et une surface 22, et plus précisément, vers la surface 22. Cette zone est néanmoins choisie à distance de la surface 22, pour être moins dépendante des mouvements de surface. La Figure 1 illustre également un navire de pose 24 naviguant à la surface 22 au droit de la tour 10. Une conduite flexible 26 est suspendue au navire de pose 24 par l'intermédiaire d'un câble 28. La conduite flexible 26 présente une extrémité inférieure 30 prolongée par un conduit recourbé 32, lequel est terminé par un connecteur 34. On décrira ci-après plus en détail ces éléments solidaires de la conduite flexible 26. Celles-ci est portée par le navire de pose 24 au voisinage de la partie supérieure 18 de la conduite rigide 12 afin d'y être reliée comme on va l'expliquer ci-après. Pour ce faire, la partie supérieure 18 de la conduite rigide 12 comporte un bâti longitudinal 36 que l'on va décrire tout d'abord en vue de face et en référence à la Figure 2.
Sur cette Figure 2 on retrouve le bâti 36. Ils présentent deux montants principaux cylindriques parallèles 38, 40, d'une longueur comprise par exemple entre 10 et 15 m. Les montants principaux 38, 40 sont reliés ensemble, dans une extrémité supérieure 42 du bâti 36 formant tête, par une traverse supérieure 44 reliée au flotteur 20, et dans une extrémité inférieure 46 formant pied, par deux traverses inférieures superposées, 48, 50. Une première traverse inférieure 50, est à l'extremum inférieur du bâti 36, tandis qu'une seconde traverse 48 est écartée de la première, vers l'extrémité supérieure 42 du bâti 36. On retrouve sur cette Figure également la partie supérieure 18 de la conduite rigide montante, laquelle se termine par une extrémité supérieure de connexion 52 maintenue en prise à travers les traverses inférieures 48, 50 entre les montants principaux 38, 40, sensiblement à équidistance de ceux-ci. On observera que l'extrémité supérieure de connexion 52 présente un about mâle 53 étendu en saillie de la seconde traverse 48 vers l'extrémité supérieure 42. Ainsi, le bâti 36 permet notamment de relier ensemble le flotteur 20 et la conduite montante 12 de manière à maintenir cette dernière verticalement dans l'eau.
Au surplus, la Figure 2 illustre des rampes de guidage comprenant deux montants postérieurs 54, 56 s'étendant à partir de la seconde traverse vers la traverse supérieure 44, sur une distance correspondant sensiblement aux deux tiers de celle qui s'étend entre la seconde traverse 48 et la traverse supérieure 44. Les deux montants postérieurs 54, 56 s'étendent respectivement le long des montants principaux 38, 40, sensiblement en arrière de l'extrémité supérieure de connexion 52. Et ils sont reliés entre eux dans leur partie supérieure par une entretoise 57. Les rampes de guidage comprennent également deux montants antérieurs 58, 60 qui s'étendent respectivement parallèlement et en vis-à-vis des montants postérieurs 54, 56. Les deux montants antérieurs 58, 60 s'étendent sensiblement en avant de l'extrémité supérieure de connexion 52, sur une distance correspondant sensiblement à la moitié de la distance séparant la seconde traverse 48 de la traverse supérieure 44. Ainsi, les deux paires de montants antérieur et postérieur 54, 58 ; 56, 60 constituent deux espaces de guidage parallèles 59 de chaque côté de l'extrémité supérieure de connexion 52. Ces deux espaces de guidage 59 s'étendent de l'extrémité inférieure 46 formant pied, vers l'extrémité supérieure 42 formant tête. Par ailleurs, ils définissent un plan moyen venant couper axialement l'about mâle 53 de l'extrémité supérieure de connexion 52.
On se reportera à présent sur la Figure 3, laquelle illustre de côté le bâti 36 tel que représenté sur la Figure 2, et partiellement, l'extrémité inférieure 30 équipée, de la conduite flexible retenue par le câble 28. Ainsi, on retrouve, au niveau du châssis 36 les montants postérieurs 54, 56 et les montants antérieurs 60, 58, qui s'étendent à partir de la seconde traverse 48. On y retrouve également l'extrémité supérieure de connexion 52. En outre, le bâti 36 comporte un chariot de réception 61 installé au voisinage de l'extrémité supérieure de connexion 52, et présentant quatre manchons montés respectivement à coulissement sur les montants postérieurs 54, 56 et les montants antérieurs 60, 58. On expliquera ci-après le rôle du chariot de réception 61 .
S'agissant de l'extrémité inférieure 30 de la conduite tubulaire flexible 26, elle est reliée à une première extrémité 62 du conduit recourbé 32, lequel s'étend sensiblement en U inversé jusqu'à une seconde extrémité 64. Cette seconde extrémité 64 se termine par le connecteur 34. On observera que ce dernier présente un about femelle. La première extrémité 62 et la seconde extrémité 64 sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'une poutre de liaison 68, laquelle se prolonge par un bras en porte-à-faux 70 à l'opposé de la seconde extrémité 64 par rapport à la première extrémité 62 du conduit recourbé 32. Le bras en porte-à-faux 70 présente, selon le mode de mise en œuvre représenté sur la Figure 3, une partie amovible 72 terminée par une extrémité libre d'ancrage 74. Le câble 28 est alors amarré à cette extrémité d'ancrage 74.
S'agissant de la seconde extrémité 64 du conduit recourbé 32, elle présente des plots de guidages latéraux oblongs 76, 78 qui s'étendent selon une direction axiale A du connecteur 34, et en saillie de la seconde extrémité 64. Plus précisément, les deux plots de guidages latéraux oblongs 76, 78 définissent un plan moyen coupant axialement le connecteur 34. Au surplus, les plots de guidage latéraux oblongs 76, 78 présentent respectivement, deux portées d'appui opposées sensiblement planes et parallèles entre elles et également parallèles à la direction axiale A du connecteur 34.
On observera que la direction axiale X de la première extrémité 62 du conduit recourbé 32, est inclinée par rapport à la direction axiale A du connecteur 34. De la sorte, la conduite flexible 26, qui est équipée d'un manchon de rigidification qui s'étend à partir de l'extrémité inférieure 30 au- delà du bras en porte-à-faux 70, exercent un effort pesant sensiblement dans l'axe du câble 28, ce qui permet de maintenir la poutre de liaison 68 et le bras 70 qui la prolonge selon une direction sensiblement horizontale. En outre, grâce à la distance qui s'étend horizontalement entre l'extrémité d'ancrage 74 et la seconde extrémité 64 du conduit recourbé 32, le connecteur 34 va pouvoir être porté transversalement à travers le bâti 36 au moyen du câble 28 sans que le flotteur 20 ne puisse l'entraver.
Ainsi, comme l'illustre la Figure 4, grâce au bâtiment de pose 24, le câble 28 retient la conduite flexible 26 pendante par l'intermédiaire du bras en porte- à-faux 70 et de la première extrémité 62 du conduit recourbé 32, et il a été entraîné vers le bâti 36 jusqu'à ce que les plots de guidage 76, 78 soient venus en appui latéralement contre les montants postérieurs 54, 56 au-dessus des montants antérieurs 58, 60, plus courts. Le connecteur 34 se situe alors entre les montants postérieurs 54, 56 et antérieurs 60, 58. Et il s'étend alors coaxialement à l'extrémité supérieure de connexion 52 et plus précisément à l'about de connexion 53 de la conduite montante rigide 12.
A partir de cette position relative du conduit recourbé 32 et du bâti 36, le câble 28 est relâché progressivement de manière à abaisser le bras 70 et la poutre de liaison 68 par rapport au bâti 36 et partant, à laisser s'engager respectivement les plots de guidage 76, 78 en arrière des montants antérieurs 60, 58 à l'intérieur des espaces de guidage 59 précités. L'épaisseur des plots de guidage oblongs 76, 78 est sensiblement égale à la distance qui sépare respectivement les montants postérieurs 54, 56 et antérieurs 58, 60, au jeu fonctionnel près. De la sorte, les plots de guidage oblongs 76, 78 viennent coulisser librement à l'intérieur des espaces de guidage 59, à mesure que le câble 28 est relâché.
Grâce à leur portées d'appui opposées planes respectivement guidées par les montants postérieurs 54, 56 et antérieurs 58, 60, les plots de guidage oblongs 76, 78, permettent de maintenir le connecteur dans l'axe de l'extrémité supérieure de connexion 52 durant la phase de rapprochement du connecteur 34 et de l'about de connexion 53 jusqu'à ce que le connecteur viennent précisément coiffer l'about de connexion 53. La connexion s'effectue alors automatiquement de manière connue, par exemple au moyen d'organes de connexion coniques et de mors de blocage rappelés élastiquement. La conduite montante rigide 12 et la conduite flexible 26 sont alors raccordées de manière étanche et continue par l'intermédiaire du conduit recourbé 32.
Les plots de guidage oblongs 76, 78 sont alors respectivement en appui sur le chariot de réception 61 .
La Figure 6 illustre la conduite flexible 26 et la conduite rigide montante 12 ainsi connectées ensemble au niveau du bâti 36. Sur cette Figure 6, est illustré un bras en porte-à-faux 70, sans partie amovible. Le connecteur 34 coiffe l'about de connexion mâle qu'il masque sur la Figure 6 et les plots de guidage oblongs 76, 78 respectivement engagés entre les montants postérieurs 54, 56 et antérieurs 58, 60 permettent un parfait ancrage de la conduite flexible 26, par l'intermédiaire de la seconde extrémité 64 du conduit recourbé 32, de la poutre de liaison 68 et la première extrémité 62 du conduit recourbé 32, à laquelle est directement raccordée l'extrémité inférieur de connexion 30 de la conduite flexible 26.
On retrouve sur la Figure 5 tous les éléments illustrés sur la Figure 4, dans la situation de connexion telle que décrite en référence à la Figure 6. La partie amovible 72 du bras en porte-à-faux 70 est en cours de démontage au moyen d'un robot sous-marin non représenté. Il pourra être ensuite remonté à la surface sur le navire de pose au moyen du câble 28.
L'autre extrémité de la conduite flexible 26, qui n'apparaît pas sur la Figure 6, et qui s'étend vers le fond, est alors remontée à la surface au moyen d'un autre câble non représenté. Ainsi, la conduite montante rigide 12 et la conduite flexible 26 relient le fond marin et la surface et peuvent assurer l'acheminement d'un hydrocarbure fluide du fond vers la surface.
On se référera à présent à la Figure 7, montrant une étape de démontage partiel de l'ensemble de connexion selon l'invention pour une phase de maintenance.
Il s'agit ainsi d'opérer une déconnexion de la conduite rigide montante 12 et de la conduite flexible 26. Pour ce faire, on vient installer au moyen d'un robot sous-marin non représenté, un dispositif de traction, et plus précisément ici, un vérin hydraulique 80. Celui-ci est monté en extension, entre l'entretoise 57 et le chariot de réception 61 . Ainsi, dès lors que la déconnexion est souhaitée, on provoque la rétraction du vérin hydraulique 80, lequel permet d'entraîner en translation le chariot de réception 61 sur lequel sont en appui les plots de guidages latéraux oblongs 76, 78. Partant, la seconde extrémité 64 du conduit recourbé 32 est entraînée en translation vers l'extrémité supérieure 42 du bâti 36, et par là même, le connecteur 34 est déconnecté de l'about mâle 53 de l'extrémité supérieure de connexion 52.
Ensuite, on vient installer un bouchon d'arrêt, non représenté, à l'intérieur du connecteur 34 au moyen du robot sous-marin, de manière à éviter le retour de l'hydrocarbure. Ainsi, les opérations de maintenance de la conduite montante 12 peuvent être menées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble de connexion sous-marin pour connecter, entre un fond (14) et une surface (22), une conduite montante (12) s'étendant depuis ledit fond (14) vers ladite surface (22) et une conduite flexible (26) rejoignant ladite surface (22), ladite conduite montante (12) présentant une extrémité supérieure de connexion (52) et ladite conduite flexible (26) présentant une extrémité inférieure de connexion (30), ledit ensemble de connexion comprenant, d'une part un bâti longitudinal (36) présentant un pied (46) solidaire de ladite extrémité supérieure de connexion (52) et une tête (42) destinée à être reliée à un flotteur (20), et d'autre part, un connecteur (34), et un conduit recourbé (32) présentant deux extrémités opposées (62, 64), de manière à pouvoir connecter ladite conduite flexible (26) en caténaire à ladite conduite montante (12) ;
caractérisé en ce que ledit bâti (36) comprend des rampes de guidage (54, 56 ; 58, 60) s'étendant selon une direction orientée de ladite tête (42) vers ledit pied (46), et en ce que l'une desdites extrémités opposées (62) dudit conduit recourbé (32) est apte à être solidarisée à ladite extrémité inférieure de connexion (30), tandis que ledit connecteur (34) est monté à l'autre desdites extrémités opposées (64) dudit conduit recourbé (32), de manière à pouvoir entraîner ledit connecteur (34) vers ladite extrémité supérieure de connexion (52) selon ladite direction orientée de ladite tête (42) vers ledit pied (46), en guidant ledit conduit recourbé (32) à travers ledit bâti (36).
2. Ensemble de connexion sous-marin selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite autre desdites extrémités opposées (64) dudit conduit recourbé (32) comprend des plots de guidage (76, 78) diamétralement opposés aptes à coopérer avec lesdites rampes de guidage (54, 56 ; 58, 60).
3. Ensemble de connexion sous-marin selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites rampes de guidage (54, 56 ; 58, 60) comprennent deux montants postérieurs (54, 56) aptes à recevoir respectivement en appui lesdits plots de guidage (76, 78).
4. Ensemble de connexion sous-marin selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites rampes de guidage (54, 56 ; 58, 60) comprennent en outre deux montants antérieurs (58, 60) respectivement en regard desdits montants postérieurs (54, 56) pour pouvoir emprisonner lesdits plots de guidage (76, 78).
5. Ensemble de connexion sous-marin selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les plots de guidage (76, 78) présentent des portées d'appui longitudinales s'étendant parallèlement à l'axe dudit connecteur (34).
6. Ensemble de connexion sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit bâti (36) comprend en outre un chariot de réception (61 ) monté à coulissement sur lesdites rampes de guidage (54, 56 ; 58, 60), pour recevoir en appui ladite autre desdites extrémités opposées (64) dudit conduit recourbé (32).
7. Ensemble de connexion sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites deux extrémités opposées (62, 64) dudit conduit recourbé (32) définissent deux directions axiales sensiblement inclinées l'une par rapport à l'autre.
8. Ensemble de connexion sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit recourbé (32) comprend une poutre de liaison (68) pour relier ensemble lesdites deux extrémités opposées (62, 64).
9. Ensemble de connexion sous-marin selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite poutre de liaison (68) comporte un bras (70) s'étendant en porte-à-faux dans le prolongement de ladite poutre de liaison (68) à l'opposé de ladite autre desdites extrémités opposées (64) par rapport à ladite une desdites extrémités opposées (62).
10. Ensemble de connexion sous-marin selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit bras (70) présente une partie amovible (72).
1 1 . Méthode de connexion sous-marine, entre un fond (14) et une surface (22), d'une conduite montante (12) s'étendant depuis ledit fond (14) vers ladite surface (22) et d'une conduite flexible (26) rejoignant ladite surface (22), ladite conduite montante (12) présentant une extrémité supérieure de connexion (52) et ladite conduite flexible (26) présentant une extrémité inférieure de connexion (30), ladite méthode de connexion étant du type selon laquelle on fournit, d'une part un bâti longitudinal (36) présentant un pied (46) solidaire de ladite extrémité supérieure de connexion (52) et une tête (42) destinée à être reliée à un flotteur (20), et d'autre part, un connecteur (34) et un conduit recourbé (32) présentant deux extrémités opposées (62, 64), de manière à pouvoir connecter ladite conduite flexible (26) en caténaire à ladite conduite montante (12) ;
caractérisée en ce qu'on solidarise l'une desdites extrémités opposées (62) dudit conduit recourbé (32) à ladite extrémité inférieure de connexion (30), tandis qu'on monte ledit connecteur (34) à l'autre desdites extrémités opposées (64),
et en ce qu'on entraîne ledit connecteur (34) vers ladite extrémité supérieure de connexion (52) selon une direction orientée de ladite tête (42) vers ledit pied (46), en guidant ledit conduit recourbé (32) à travers ledit bâti (36).
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