WO2016184995A1 - Ensemble de prélèvement d'eau à partir d'une structure disposée à la surface ou dans une étendue d'eau, installation et procédé associé - Google Patents

Ensemble de prélèvement d'eau à partir d'une structure disposée à la surface ou dans une étendue d'eau, installation et procédé associé Download PDF

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tube
water
line
assembly
shuttle
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Didier BONNEMAISON
Eric Luquiau
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Technip Energies France SAS
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Technip France SAS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0007—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B63J2/14—Heating; Cooling of liquid-freight-carrying tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2002/005—Intakes for coolant medium other than sea chests, e.g. for ambient water

Definitions

  • the present invention relates to a set of water sampling from a structure disposed on the surface or in a body of water, comprising:
  • At least one water sampling line suitable for being operated between a retracted storage configuration in the structure and a water sampling configuration, deployed downwardly from the structure, the water sampling line comprising a plurality of tubes.
  • Such a water sampling assembly is intended to be deployed for example from an offshore fluid exploitation structure, to allow the supply of water at low temperature in the offshore structure.
  • the liquid transport of natural gas extracted at sea has many advantages in terms of volume and operating flexibility.
  • floating barges including a hydrocarbon processing unit and liquefaction of natural gas are currently exploited.
  • FLNG Floating Liquiefied Natural Gas for Floating Natural Gas Liquefaction Plant
  • these sampling lines can be deployed almost permanently.
  • the lines are formed of a plurality of pipe sections assembled end-to-end one after the other.
  • the use of water withdrawal lines made from successive rigid sections is also useful to optimize the design (ensuring wear at 10 years instead of 100 years or 1000 years).
  • the sampling line may be a flexible, but the use of a hose has limitations in terms of length and flow.
  • An object of the invention is therefore to provide a set of deep water sampling from an offshore structure, which is simple and reliable to implement, while minimizing the disruption on the operation of the structure.
  • the subject of the invention is an assembly of the aforementioned type, characterized in that the tubes of the water sampling line are slidably mounted in each other telescopically between the retracted storage configuration and the configuration. water withdrawal.
  • the assembly according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
  • the assembly comprises a device for maneuvering the water sampling line, suitable for ensuring the deployment and retraction of the water sampling line between the retracted storage configuration and the sampling configuration, the maneuvering device; comprising at least one movable shuttle having a mechanism for selectively cooperating the shuttle with a lower tube of the water withdrawal line.
  • the selective cooperation mechanism comprises at least one radial stop adapted to be deployed during a first descent of the shuttle relative to the lower tube, to remain deployed radially during a joint lift of the shuttle and the lower tube according to the first descent, then to retract radially during a second descent of the shuttle relative to the lower tube following the joint lift.
  • the lower tube comprises a cooperating sleeve with the shuttle, the shuttle comprising an insertion member in the liner, the selective cooperation mechanism comprising a movable support member with respect to the insertion member, able to abut on the jacket, the displacement of the support member relative to the insertion member causing the passage of the or each radial stop from a retracted position to an extended position.
  • the selective cooperation mechanism comprises a rotary actuating member carried by the insertion member, the rotary actuating member being adapted to cooperate with a first finger connected to the support member and with a second finger connected to the radial abutment, the displacement of the support member relative to the insertion member causing the rotational drive of the rotary actuating member and the displacement of the radial abutment.
  • the second finger is mounted movable in translation relative to the insertion member during the displacement of the support member with respect to the insertion member, the selective cooperation mechanism comprising a transmission rod connecting the second finger to the radial stop.
  • the lower tube is slidably mounted in an intermediate tube between a retracted position in the intermediate tube and a position deployed downwardly relative to the intermediate tube, the sleeve being mounted movable in translation on a limited stroke in the lower tube, the tube lower part comprising at least one locking projection adapted to be deployed under the effect of the displacement of the liner when the lower tube passes from its retracted position to its deployed position.
  • the plurality of tubes comprises at least a first tube, a second tube deployable with respect to the first tube between a retracted position in the first tube and a position deployed from the first tube, and a third tube that can be deployed relative to the second tube between a retracted position in the second tube and a deployed position from the second tube, the assembly comprising a reversible locking system, adapted to prevent the rise of the second tube in the first tube during the ascent of the third tube in the second tube; .
  • the reversible locking system comprises a locking rod radially deployable from the second tube, the locking rod being operable by the third tube.
  • the reversible blocking system comprises at least one hook hinged to an upper end of the second tube, the displacement of the hook relative to the second tube causing the deployment and / or the retraction of the locking rod, the third tube comprising at least one clean surface to cooperate with the hook to cause the deployment and / or retraction of the locking rod.
  • the plurality of tubes comprises a lower tube presenting a strainer for filtering the water introduced into the water sampling line.
  • the holding mechanism advantageously comprising a retaining member in the structure of an intermediate tube between an upper tube and a tube bottom of the water sampling line or a retaining cable of a lower tube of the clean water sampling line to prevent the deployment of all tubes from the water sampling line.
  • the invention also relates to a fluid exploitation installation in a body of water, comprising: a structure disposed on the surface or in the body of water;
  • the structure carries a fluid treatment unit, in particular a liquefaction plant for natural gas.
  • the invention also relates to a method for taking water from a structure disposed on the surface or in a body of water comprising the following steps:
  • the method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the method comprises a first descent of the shuttle in the sleeve, to cause the deployment of the radial stop, the ascent of the movable shuttle to the structure, by cooperation between the or each radial abutment and the jacket, the maintenance of the water withdrawal line in retracted configuration, then a second descent of the shuttle in the jacket causing the retraction of the radial abutment.
  • the method comprising raising the third tube in the second tube, the reversible locking system blocking the second tube relative to the first tube, and when the third tube is in its retracted position, the release of the reversible locking system and the recovery of the second tube in the first tube together with the third tube.
  • FIG. 1 is a schematic view, taken in partial section, of a first fluid operating system according to the invention, comprising a water withdrawal assembly in its retracted storage configuration;
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, the water sampling assembly occupying its deployed sampling configuration
  • FIGS. 3 and 4 are views of a detail of a water withdrawal line during its deployment, partially illustrating the device for maneuvering the line;
  • - Figure 5 is a view similar to Figure 3, in the deployed configuration, after removal of the deployment device;
  • FIG. 6 is a side view of the shuttle of the deployment device, just before insertion into the lower tube liner;
  • FIGS. 7 to 10 are successive views taken in section along a median axial plane of the shuttle and the jacket, before and during the ascent of the lower tube;
  • FIGS. 1 1 and 12 are details of the liner and the lower tube illustrating a locking projection of the lower tube relative to an intermediate tube;
  • FIG. 16 illustrates tracks for actuating a rotary member of the shuttle of FIG. 7;
  • FIG. 17 is a view of a detail of the shuttle during descent
  • FIG. 18 is a view of a detail marked XVIII in Figure 3;
  • FIG. 19 is a view of a detail marked XIX in Figure 4.
  • FIG. 20 is a view of a detail marked XX in Figure 5.
  • the installation 10 is intended in particular to collect and treat a recovered fluid at the bottom of a body of water 12.
  • the fluid is preferably a fluid containing hydrocarbons, such as natural gas.
  • the installation 10 is intended for the treatment and liquefaction of natural gas recovered at the bottom of the body of water 12, for the purpose of transporting it in liquid form to the ground.
  • the body of water 12 is for example a sea, an ocean, a lake, or a river.
  • the depth of the water extent 12 to the right of the installation 10 is for example between 50 m and 3000 m and even beyond.
  • the installation 10 comprises a structure 14 disposed on the surface of the water body 12, and advantageously a fluid treatment unit 16 carried by the structure 14.
  • the installation 10 comprises an assembly 18 for taking water under the structure 14, at a depth that can range from 50 m to 3000 m.
  • the structure 14 and a floating structure, such as a barge, or a floating platform.
  • the structure 14 is fixed on the bottom of the body of water 12.
  • the structure 14 comprises a shell 20 carrying the unit 16. It delimits a well 22 passing through the shell 20 to accommodate the sampling assembly 18.
  • the well 22 is located in a structure located outside the hull
  • Unit 16 is preferably a liquefaction unit of natural gas. It comprises at least one utility 24 intended to receive cold water coming from the sampling assembly 18.
  • the sampling assembly 18 comprises at least one water withdrawal line 26, formed of a plurality of tubes, operable between a retracted storage configuration in the well 22, visible in FIG. 1, and an expanded sampling configuration. water, visible in Figure 2.
  • the sampling assembly 18 further comprises a device 28 for maneuvering the water sampling line 26 from its retracted configuration to its deployed configuration, and a reversible blocking system 29 for the tubes of the line 26, visible in Figure 13, which will be described in detail below.
  • a single line 26 and illustrated for the sampling assembly 18 may, however, be greater than 1, and be especially between 1 and 10.
  • the lines 26 are then connected in parallel with each other.
  • Line 26 comprises a plurality of tubes, designated by references 30 to 38 in FIG. 2, including a lower tube 30, intermediate tubes 32 to 37, situated above lower tube 30, one above the other in the deployed configuration, and an upper tube 38.
  • the tubes 30 to 38 of the line 26 are slidably mounted telescopically in each other between the retracted storage configuration and the water withdrawal configuration.
  • the lower tube 30 is slidably mounted in the first intermediate tube 32, which is slidably mounted in a second intermediate tube 34, and so on until the upper tube 38.
  • the upper tube 38 receives all the intermediate tubes 32 to 37 concentrically, and the lower tube 30 in the center of the intermediate tubes 32 to 37.
  • the tubes 30 to 38 thus have diameters that increase from one tube to another, from bottom to top in the deployed configuration.
  • Each tube 30 to 37 is deployable relative to the tube 32 to 38 just above it, by sliding in this tube 30 to 37 along the axis AA 'of the tube between a retracted position in the tube and a deployed position under the tube.
  • each tube 32 to 38 has, at its lower end, a lower abutment 40 for retaining the tube 30 to 37 located just below, visible for example in FIG.
  • Each tube 32 to 38 delimits, above its lower end, a groove 41 for locking opening internally to the axis A-A 'of the tube 32 to 38.
  • the groove 41 is for example annular.
  • Each tube 30 to 37 further comprises, at its upper end, a low flange 42, also visible in Figure 14 projecting radially away from the axis AA 'of the tube 30 to 37 to cooperate with the lower stop 40 a tube 32 to 38 located above in the deployed position.
  • Each tube 30 to 37 defines internally, at its upper end an upper stop 43A (visible in Figures 13 to 15) projecting transversely in the inner lumen of the tube 30 to 37, above a sloping surface 43B guide.
  • each tube 32 to 38 also has, at its upper end, a high collar 43C situated above the lower collar 42, capable of abutting on the upper stop 43A of the tube 30 to 37 in which the tube 32 to 38 is inserted in the retracted position.
  • the lower tube 30 is formed of a strainer 44, visible in Figure 3 and in Figure 4, defining water passage openings.
  • the strainer 44 can filter the water taken.
  • the lower tube 30 further comprises a sleeve 46 for cooperation with the operating device 28, and a sleeve 48 for retaining the sleeve 46, visible in particular in FIG. 11 and in FIG.
  • the sleeve 48 is fixedly mounted in the strainer 44, in the center thereof. It delimits through passages 50 of circulation, allowing the movement of the sleeve 46 on a limited stroke.
  • the liner 46 has lugs 52 that protrude radially away from the axis A-A '.
  • the lugs 52 are arranged in the longitudinal passages 50.
  • the sleeve 46 defines a central passage 54 for insertion of a shuttle 60 of the operating device 28 and a lower retaining collar 66.
  • the liner 46 is thus mounted movable in vertical translation in the sleeve 48 on a limited stroke including the stroke of the lugs 52 in the through passages 50, between a rest position, bearing on the sleeve 48, visible in Figure 1 1 and a lifting position of the lower tube 30, raised relative to the sleeve 48, visible in FIG. 12.
  • the operating device 28 comprises a movable shuttle 60 (visible in FIG. 6) intended to cooperate with the lower tube 30, and a hoisting apparatus 62 (visible in FIG. 1), formed here by a winch.
  • the movable shuttle 60 comprises an insertion member 64 in the liner 46, and a mechanism 65 for selective cooperation with the liner 46.
  • the insertion member 64 comprises a lower warhead 67, an intermediate frame 68 and an upper head 70 on which is fixed the lower end of a cable of the hoist 62.
  • the intermediate frame 68 has an outer cylindrical wall 72 and inner frames 74 carrying the head 70.
  • the selective cooperation mechanism 65 comprises at least one deployable radial abutment 76, and a guide assembly 78 for each radial abutment 76.
  • the mechanism 65 further comprises a movable member 80 bearing on the liner 46, and a rotational member 82 for actuating each radial abutment 76, interposed between the support member 80 and the guide assembly 78, for cause radial displacement of the radial abutment 76 during axial displacement of the bearing member 80 with respect to the insertion member 64.
  • the selective cooperation mechanism 65 comprises several deployable radial stops 76. Only a stop 76 will be described later, the others operating in a similar manner.
  • the radial abutment 76 is slidably mounted in radial translation with respect to the outer cylindrical wall 72, between a retracted position, in which it is flush or recessed with respect to the outer surface of the wall 72 and an extended position, projecting from outside relative to the outer surface of the wall 72.
  • the stop 76 In the retracted position, the stop 76 allows the passage of the shuttle 60 in the insertion passage 54. In the deployed position, as shown in FIG. 9, the stop 76 is able to cooperate with the lower collar 66 to allow the retaining and lifting the liner 46, then the sleeve 48 and the lower tube 30 by the shuttle 60.
  • the guiding mechanism 78 comprises an inner finger 84 movably mounted in the insertion member 64, here at the frame 68, and an operating rod 86 connecting the finger 84 to the stop 76.
  • the inner finger 84 is movably mounted in vertical translation along the axis AA 'on the frame 68, between an upper position of retraction of the stop, visible in FIG. 7 and a lower position of deployment of the stop 76, visible in Figure 8.
  • the support member 80 comprises a cylindrical skirt 88 slidably received in the cylindrical wall 72, a support flange 90, intended to cooperate with the sleeve 46, and an outer finger 92 cooperating with the rotary actuating member 82.
  • the support member 80 is able to move relative to the insertion member 64, between a rest position in which the support flange 90 is disposed in abutment against the insertion member 64 (see FIG. FIG. 7), and an actuating position, in which the support flange 90 has moved away from the insertion member 64 (see FIG. 8), since it rests on the upper edge of the jacket 46.
  • the rotary member 82 is formed by a disc rotatably mounted about an axis B-B 'radial to the vertical axis A-A'. As illustrated in Figure 16, the rotary member 82 has on its outer surface, an outer race 94 for cooperation with the outer finger 92 and on its inner surface, an inner race 96 for cooperation with the inner finger.
  • the outer race 94 has substantially a flower shape with 4 petals.
  • the inner track 96 has substantially a rectangular shape with rounded corners.
  • the tracks 94, 96 are configured to allow the deployment of the radial abutment 76 during a first descent of the shuttle 60 in the liner 46, the lifting of the liner 46 by the shuttle 60 while maintaining the radial abutment 76 deployed during an ascent of the shuttle 60, then the retraction of the radial abutment 76 during a second descent of the shuttle 60 relative to the liner 46, after being raised from the shuttle 60.
  • the locking system 29 includes a selective blocking assembly of the lower tube 30, illustrated by FIGS. 11 and 12, and a selective blocking assembly of the intermediate tubes 32 to 37, illustrated by FIGS. 13 to 15.
  • the selective locking assembly of the lower tube 30 comprises a locking projection 1 10, and an actuating rod 1 12 12 of the locking projection.
  • the blocking projection 1 10 is radially deployable relative to the lower tube 30, between a radially contracted upward position of the lower tube 30, visible in FIG. 12, and an extended position for locking the lower tube 30 in the tube 32 situated above, visible in Figure 1 1.
  • the projection 1 10 is received in the retaining groove 41 of the tube 32 situated above the tube 30.
  • the actuating rod 1 12 connects the lug 52 to the locking projection 1 10.
  • the selective locking assembly of each intermediate tube 32 to 37 is mounted at the upper end of each intermediate tube 32 to 37.
  • the selective locking assembly is intended to prevent the rise of the second tube 34 relative to the first tube 36 located above of the second tube 34, during the ascent of the third tube 32 in the second tube 34.
  • the selective blocking assembly of the second tube 34 will be described here. This blocking assembly is also present on all tubes 32 to 37 and will not be described for the other tubes.
  • a locking rod 1 14 deployable radially relative to the second tube 34, an actuating hook 1 16, intended to cooperate with the third tube 32, a yoke 1 18 connecting, and a push rod 120, connecting the connecting yoke 1 18 to the locking rod 1 14.
  • the locking rod 1 14 is movably mounted in radial translation between a radially contracted upward position of the second tube 34, visible in FIG. 13, and an extended position for locking the second tube 34 relative to the first tube 36, visible in FIG. 15.
  • the locking rod 1 14 is received in the retaining groove 41 of the first tube 36 situated above the second tube 34.
  • the actuating hook 1 16 protrudes into the second tube 34. It is rotatably mounted between a lower position allowing the passage of the third tube 32, visible in FIG. 15, and an upper position engaged in the third tube 32, visible on FIG. 13, in a housing 1 17 situated above the upper flange 43C of the third tube 32.
  • the yoke 1 18 carries the hook 1 16. It links the hook 1 16 to the push rod 120. It is rotatably mounted on the upper end of the second tube 34.
  • the yoke 1 18 and the rod 120 follow the movement of the hook 1 16. They rise when the hook 1 16 moves to its upper position and descend when the hook 1 16 moves to its lower position.
  • the connecting rod 120 pushes the rod 1 14 radially outwards and blocks the rod 1 14 in the retaining groove 41 of the first tube 36.
  • the line 26 of the sampling assembly 18 occupies its retracted storage configuration, being totally received in the well 22 of the shell 20.
  • the tubes 30 to 36 are received concentrically in the upper tube 38.
  • the upper ends of the tubes 30 to 38 are arranged in the vicinity of each other.
  • the locking system 29 is deactivated, each hook 1 16 of a given tube 32 to 37 being pushed into its upper position by the flange 42 of a tube 30 to 36 located below the given tube 32 to 37.
  • the length of line 26 along the AA 'axis is minimal.
  • Each upper abutment 43A of a tube 32 to 38 is supported on the upper flange 43B of a tube 30 to 37 located inside the tube 32 to 38.
  • At least the lower tube 30 is held vertically in the structure 14 by means of a locking system (not shown) which prevents the deployment of the tubes 30 to 37.
  • the shuttle 60 When water must be withdrawn, the shuttle 60 is lowered into the lower tube 30, with its stops 76 in the retracted position as shown in FIG. 6. During this descent, the support member 80 rests on the wall cylindrical 72 of the insertion member 64. The inner finger 84 occupies its upper position above the outer finger 92, as shown in Figure 7.
  • the lower tube 30 is released from the structure 14 and then rests under the effect of its weight on the shuttle 60, by pressing the lower flange 66 of the sleeve 46 on the stops 76. It thus takes up the weight of the assembly tubes 32 to 37.
  • the hoist 62 is then maneuvered to gradually lower the lower tube 30, together with the tubes 32 to 37 relative to the upper tube 38.
  • the liner 46 then descends along the sleeve 48 causing the vertical translation of the lugs 52 in the through passages 50, and the corresponding lowering of the connecting rod 1 12, as can be seen in FIG.
  • the blocking projection 1 10 then extends radially in the retaining groove 41 of the tube 32.
  • the insertion member 64 of the shuttle 60 continues to descend relative to the support member 80, which abuts on the sleeve 46.
  • the shuttle 60 is then raised using the hoist 62.
  • the water sampling can then be performed, as shown in Figure 5.
  • Line 26 then has a maximum length along axis A-A 'under structure 14.
  • the insertion member 64 enters the insertion passage 54 and the support member 80 abuts against the upper edge of the sleeve 46.
  • the shuttle 60 is raised.
  • the radial stops 76 being deployed radially, they rest under the lower collar 66, which has the effect of raising the sleeve 46 relative to the sleeve 48.
  • Pulling up the sleeve 46 by the insertion member 64 causes its rise relative to the sleeve 48, and the retraction of the locking projections 1 10.
  • the lower tube 30 then rises in the tube 32 located just above, without any of the other tubes 32 to 37 goes back, thanks the deployment of the locking rods 1 14 engaged in the corresponding retaining grooves 41.
  • the upper end of the tube 32 approaches the upper end of the tube 34, it pushes up the hook 1 16, releasing the locking rod 1 14 of the tube 34 in the tube 36, as visible on the figure 13.
  • the tube 34 can then go up together with the tube 32 relative to the tube 36.
  • the rise of the other tubes 36, 37 is performed in a similar manner.
  • the sampling assembly 18 is therefore particularly simple to handle, since it deploys telescopically and retracts very easily, without the need to perform complex assembly operations tubes.
  • the sampling assembly 18 thus allows a safer operation, especially in case of evacuation of the structure 14, but nevertheless very fast to put back into production.
  • the selective cooperation mechanism 65 between the shuttle 60 and the lower tube 30 provides a very effective coupling of the shuttle 60, while being perfectly reversible. This increases the reliability of use.
  • the operating device 28 comprising a shuttle 60 releasable from each line 26, it is possible to successively deploy each line 26 using the same shuttle 60. This limits the size on the structure 14, since a single device maneuver 28 can be used for several lines 26.
  • the line 26 is adapted to be deployed in a partial deployment configuration between the retracted configuration and the deployed configuration.
  • the holding mechanism is adapted to retain in the shell 20 an intermediate tube 32 to 37 between the lower tube 30 and the upper tube 38. All the tubes located in the intermediate tube are able to deploy jointly with the lower tube 30, while all the tubes receiving the intermediate tube remain retained in the shell 20.
  • the holding mechanism comprises a lower tube retaining cable 30 of fixed length, preventing the deployment of all the tubes of the line 26, once the shuttle 60 removed from the lower tube 30.
  • the retaining cable is put in place before the deployment of the line 26.
  • a dispensing line of a water treatment product is lowered into the line 26 to open into the strainer 44 of the lower tube 30.
  • the treatment product is for example a corrosion inhibitor and / or a microorganism development inhibitor, comprising for example a hydrochlorate.
  • the shuttle 60 is adapted to engage reversibly and selectively on each water withdrawal line 26 and to free itself from each water withdrawal line 26, both in the retracted configuration and in the retracted configuration. in the expanded water sampling configuration.
  • the shuttle 60 is thus adapted to engage reversibly with a lower tube 30 of the water withdrawal line 26 in the retracted configuration, via the mechanism 65, to allow a first descent of the shuttle 60 and from the lower tube 30 to the water sampling configuration.
  • the shuttle 60 is then able to free itself from the water sampling line 26 to be raised to the surface, the water sampling line 26 remaining in its water sampling configuration.
  • the shuttle 60 is adapted to reverberably engage the lower tube 30 of the water withdrawal line 26 again in the configuration of water withdrawal, through the mechanism 65, to allow a rise of the shuttle 60 and the lower tube 30 to the retracted configuration.
  • the fluid treatment unit 16 is a unit for converting thermal energy of the seas ("Ocean Thermal Energy Conversion" or "OTEC").
  • OTEC Ocean Thermal Energy Conversion
  • the water pumped into the water sampling line 26 is intended to cool a working fluid in an energy conversion cycle, this fluid being directly from the water pumped on the surface and / or an intermediate fluid heated by water pumped on the surface.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble (18) comprenant: - au moins une ligne (26) de prélèvement d'eau, propre à être manœuvrée entre une configuration de stockage rétractée dans la structure (14) et une configuration de prélèvement d'eau, déployée vers le bas à partir de la structure (14), la ligne de prélèvement d'eau (26) comprenant une pluralité de tubes (30 à 38); caractérisé en ce que les tubes (30 à 38) de la ligne de prélèvement d'eau (26) sont montés coulissants les uns dans les autres de manière télescopique entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement d'eau.

Description

Ensemble de prélèvement d'eau à partir d'une structure disposée à la surface ou dans une étendue d'eau, installation et procédé associé
La présente invention concerne un ensemble de prélèvement d'eau à partir d'une structure disposée à la surface ou dans une étendue d'eau, comprenant :
- au moins une ligne de prélèvement d'eau, propre à être manœuvrée entre une configuration de stockage rétractée dans la structure et une configuration de prélèvement d'eau, déployée vers le bas à partir de la structure, la ligne de prélèvement d'eau comprenant une pluralité de tubes.
Un tel ensemble de prélèvement d'eau est destiné à être déployé par exemple à partir d'une structure offshore d'exploitation de fluide, pour permettre la fourniture d'eau à basse température dans la structure offshore.
Le transport sous forme liquide du gaz naturel extrait en mer présente de nombreux avantages en termes de volume, et de flexibilité d'exploitation. A cet effet, des barges flottantes comprenant une unité de traitement des hydrocarbures et de liquéfaction du gaz naturel sont actuellement exploitées.
Ces structures offshore sont dénommées FLNG (« Floating Liquiefied Natural Gas » pour usine de liquéfaction de gaz naturel flottante).
La liquéfaction du gaz naturel requiert une puissance thermique de refroidissement importante. En mer, une source de froid significative est obtenue en prélevant de l'eau en profondeur, par exemple à quelques centaines de mètres sous la structure offshore.
Pour assurer un tel prélèvement, il est connu de déployer, à partir de la structure offshore, des lignes tubulaires de prélèvement d'eau qui plongent verticalement jusqu'à la profondeur adéquate pour prélever de l'eau à température souhaitée.
Dans les zones à temps calme, ces lignes de prélèvement peuvent être déployées de manière quasi-permanente. Dans ce cas, les lignes sont formées d'une pluralité de tronçons de tubes assemblés bout-à-bout les uns à la suite des autres.
Par contre, certaines structures offshore sont disposées dans des zones dans lesquelles des événements climatiques sont susceptibles de se produire, ou dans lesquelles des icebergs peuvent perturber l'exploitation.
II est alors parfois nécessaire de déplacer la structure, ce qui nécessite notamment le démontage complet des lignes de prélèvement d'eau. Un tel démontage est long à effectuer. Par ailleurs, une fois l'événement climatique terminé, les lignes doivent être redéployées, ce qui retarde la remise en exploitation de la structure.
L'utilisation de lignes de prélèvement d'eau réalisées à partir de tronçons rigides successifs est également utile pour optimiser la conception (en assurant une usure à 10 ans au lieu de 100 ans ou 1000 ans). En variante, la ligne de prélèvement peut être un flexible, mais l'utilisation d'un flexible présente des limites en terme de longueur et de débit.
Un but de l'invention est donc de fournir un ensemble de prélèvement d'eau en profondeur à partir d'une structure offshore, qui soit simple et fiable à mettre en œuvre, tout en minimisant la perturbation sur l'exploitation de la structure.
À cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé en ce que les tubes de la ligne de prélèvement d'eau sont montés coulissants les uns dans les autres de manière télescopique entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement d'eau.
L'ensemble selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- l'ensemble comprend un dispositif de manœuvre de la ligne de prélèvement d'eau, propre à assurer le déploiement et la rétraction de la ligne de prélèvement d'eau entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement, le dispositif de manœuvre comprenant au moins une navette mobile comportant un mécanisme de coopération sélective de la navette avec un tube inférieur de la ligne de prélèvement d'eau.
- le mécanisme de coopération sélective comporte au moins une butée radiale propre à se déployer lors d'une première descente de la navette par rapport au tube inférieur, à rester déployée radialement lors d'une remontée conjointe de la navette et du tube inférieur suivant la première descente, puis à se rétracter radialement lors d'une deuxième descente de la navette par rapport au tube inférieur suivant la remontée conjointe.
- le tube inférieur comprend une chemise de coopération avec la navette, la navette comportant un organe d'insertion dans la chemise, le mécanisme de coopération sélective comportant un organe d'appui mobile par rapport à l'organe d'insertion, propre à buter sur la chemise, le déplacement de l'organe d'appui par rapport à l'organe d'insertion provoquant le passage de la ou de chaque butée radiale d'une position rétractée à une position déployée.
- le mécanisme de coopération sélective comporte un organe rotatif d'actionnement, porté par l'organe d'insertion, l'organe rotatif d'actionnement étant propre à coopérer avec un premier doigt lié à l'organe d'appui et avec un deuxième doigt lié à la butée radiale, le déplacement de l'organe d'appui par rapport à l'organe d'insertion provoquant l'entraînement en rotation de l'organe rotatif d'actionnement et le déplacement de la butée radiale. - le deuxième doigt est monté mobile en translation par rapport à l'organe d'insertion lors du déplacement de l'organe d'appui par rapport à l'organe d'insertion, le mécanisme de coopération sélective comportant une bielle de transmission raccordant le deuxième doigt à la butée radiale.
- le tube inférieur est monté coulissant dans un tube intermédiaire entre une position rétractée dans le tube intermédiaire et une position déployée vers le bas par rapport au tube intermédiaire, la chemise étant montée mobile en translation sur une course limitée dans le tube inférieur, le tube inférieur comprenant au moins une saillie de blocage propre à se déployer sous l'effet du déplacement de la chemise lors du passage du tube inférieur de sa position rétractée à sa position déployée.
- la pluralité de tubes comporte au moins un premier tube, un deuxième tube déployable par rapport au premier tube entre une position rétractée dans le premier tube et une position déployée à partir du premier tube, et un troisième tube déployable par rapport au deuxième tube entre une position rétractée dans le deuxième tube et une position déployée à partir du deuxième tube, l'ensemble comportant un système de blocage réversible, propre à empêcher la remontée du deuxième tube dans le premier tube lors de la remontée du troisième tube dans le deuxième tube.
- le système de blocage réversible comporte une tige de blocage déployable radialement à partir du deuxième tube, la tige de blocage étant manœuvrable par le troisième tube.
- le système de blocage réversible comporte au moins un crochet articulé sur une extrémité supérieure du deuxième tube, le déplacement du crochet par rapport au deuxième tube provoquant le déploiement et/ou la rétraction de la tige de blocage, le troisième tube comprenant au moins une surface propre à coopérer avec le crochet pour provoquer le déploiement et/ou la rétraction de la tige de blocage.
- la pluralité de tubes comprend un tube inférieur présentant une crépine de filtration de l'eau introduite dans la ligne de prélèvement d'eau.
- il comprend un mécanisme de maintien de la ligne dans une configuration de déploiement partiel entre la configuration rétractée et la configuration déployée, le mécanisme de maintien comprenant avantageusement un organe de retenue dans la structure d'un tube intermédiaire entre un tube supérieur et un tube inférieur de la ligne de prélèvement d'eau ou un câble de retenue d'un tube inférieur de la ligne de prélèvement d'eau propre à empêcher le déploiement de tous les tubes de la ligne de prélèvement d'eau.
L'invention a également pour objet une installation d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau, comprenant : - une structure disposée à la surface ou dans l'étendue d'eau ;
- un ensemble tel que défini plus haut, monté sur la structure.
Avantageusement, la structure porte une unité de traitement de fluide, notamment une usine de liquéfaction de gaz naturel.
L'invention a également pour objet un procédé de prélèvement d'eau à partir d'une structure disposée à la surface ou dans une étendue d'eau comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un ensemble tel que défini plus haut ;
- coulissement successif des tubes de la ligne, pour faire passer la ligne de la configuration de stockage à la configuration déployée ;
- prélèvement d'eau à travers la ligne jusqu'à la structure.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la ligne étant dans sa configuration déployée, le procédé comporte une première descente de la navette dans la chemise, pour provoquer le déploiement de la butée radiale, la remontée de la navette mobile vers la structure, par coopération entre la ou chaque butée radiale et la chemise, le maintien de la ligne de prélèvement d'eau en configuration rétractée, puis une deuxième descente de la navette dans la chemise provoquant la rétraction de la butée radiale.
- le procédé comportant la remontée du troisième tube dans le deuxième tube, le système de blocage réversible bloquant le deuxième tube par rapport au premier tube, puis lorsque le troisième tube occupe sa position rétractée, la libération du système de blocage réversible et la remontée du deuxième tube dans le premier tube conjointement avec le troisième tube.
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 lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique, prise en coupe partielle, d'une première installation d'exploitation de fluide selon l'invention, comprenant un ensemble de prélèvement d'eau dans sa configuration rétractée de stockage ;
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 , l'ensemble de prélèvement d'eau occupant sa configuration déployée de prélèvement ;
- les figure 3 et 4 sont des vues d'un détail d'une ligne de prélèvement d'eau lors de son déploiement, illustrant partiellement le dispositif de manœuvre de la ligne ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, dans la configuration déployée, après retrait du dispositif de déploiement ;
- la figure 6 est une vue de côté de la navette du dispositif de déploiement, juste avant son insertion dans la chemise du tube inférieur ;
- les figures 7 à 10 sont des vues successives prises en coupe suivant un plan axial médian de la navette et de la chemise, avant et lors de la remontée du tube inférieur;
- les figures 1 1 et 12 sont des détails de la chemise et du tube inférieur illustrant une saillie de blocage du tube inférieur par rapport à un tube intermédiaire ;
- les figures 13 à 15 illustrent le système de blocage sélectif de chaque tube lors de la rétraction de la ligne ;
- la figure 16 illustre des pistes d'actionnement d'un organe rotatif de la navette de la figure 7 ;
- la figure 17 est une vue d'un détail de la navette en cours de descente ;
- la figure 18 est une vue d'un détail marqué XVIII sur la figure 3 ;
- la figure 19 est une vue d'un détail marqué XIX sur la figure 4 ;
- la figure 20 est une vue d'un détail marqué XX sur la figure 5.
Une première installation 10 d'exploitation d'un fluide selon l'invention est illustrée par les figures 1 à 4.
L'installation 10 est destinée notamment à collecter et à traiter un fluide récupéré au fond d'une étendue d'eau 12. Le fluide est avantageusement un fluide contenant des hydrocarbures, tel que du gaz naturel.
En particulier, l'installation 10 est destinée au traitement et à la liquéfaction de gaz naturel récupéré au fond de l'étendue d'eau 12, en vue de son transport sous forme liquide jusqu'à terre.
L'étendue d'eau 12 est par exemple une mer, un océan, un lac, ou une rivière. La profondeur de l'étendue d'eau 12 au droit de l'installation 10 est par exemple comprise entre 50 m et 3000 m et même au-delà.
Comme illustré par les figures 1 et 2, l'installation 10 comporte une structure 14 disposée à la surface de l'étendue d'eau 12, et avantageusement une unité 16 de traitement de fluide, portée par la structure 14.
Selon l'invention, l'installation 10 comporte un ensemble 18 de prélèvement d'eau sous la structure 14, à une profondeur pouvant aller de 50 m à 3000 m.
Dans cet exemple, la structure 14 et une structure flottante, telle qu'une barge, ou une plate-forme flottante. En variante, la structure 14 est fixée sur le fond de l'étendue d'eau 12. La structure 14 comporte une coque 20 portant l'unité 16. Elle délimite un puits 22 traversant la coque 20 pour accommoder l'ensemble de prélèvement 18.
En variante, le puits 22 est situé dans une structure située à l'extérieur de la coque
20.
L'unité 16 est de préférence une unité de liquéfaction de gaz naturel. Elle comporte au moins une utilité 24 destinée à recevoir de l'eau froide provenant de l'ensemble de prélèvement 18.
L'ensemble de prélèvement 18 comporte au moins une ligne 26 de prélèvement d'eau, formée d'une pluralité de tubes, manœuvrable entre une configuration rétractée de stockage dans le puits 22, visible sur la figure 1 , et une configuration déployée de prélèvement d'eau, visible sur la figure 2.
L'ensemble de prélèvement 18 comporte en outre un dispositif 28 de manœuvre de la ligne de prélèvement d'eau 26 pour la faire passer de sa configuration rétractée à sa configuration déployée, et un système 29 de blocage réversible des tubes de la ligne 26, visible sur la figure 13, qui sera décrit en détail plus bas.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1 et sur la figure 2, une seule ligne 26 et illustrée pour l'ensemble de prélèvement 18. Le nombre de lignes 26 de l'ensemble peut cependant être supérieur à 1 , et être compris notamment entre 1 et 10. Les lignes 26 sont alors montées en parallèle les unes des autres.
La ligne 26 comporte une pluralité de tubes, désignés par les références 30 à 38 sur la figure 2, dont un tube inférieur 30, des tubes intermédiaires 32 à 37, situés au- dessus du tube inférieur 30, les uns au-dessus des autres dans la configuration déployée, et un tube supérieur 38.
Les tubes 30 à 38 de la ligne 26 sont montés coulissants les uns dans les autres de manière télescopique entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement d'eau. Dans cet exemple, le tube inférieur 30 est monté coulissant dans le premier tube intermédiaire 32, lequel est monté coulissant dans un deuxième tube intermédiaire 34, et ainsi de suite jusqu'au tube supérieur 38.
Dans la configuration rétractée, le tube supérieur 38 reçoit tous les tubes intermédiaires 32 à 37 de manière concentrique, et le tube inférieur 30 au centre des tubes intermédiaires 32 à 37.
Les tubes 30 à 38 présentent donc des diamètres qui augmentent d'un tube à l'autre, de bas en haut dans la configuration déployée.
Chaque tube 30 à 37 est déployable par rapport au tube 32 à 38 juste au-dessus de lui, par coulissement dans ce tube 30 à 37 le long de l'axe A-A' du tube entre une position rétractée dans le tube et une position déployée sous le tube. À cet effet, chaque tube 32 à 38 comporte, à son extrémité inférieure, une butée inférieure 40 de retenue du tube 30 à 37 situé juste au-dessous, visible par exemple sur la figure 14.
Chaque tube 32 à 38 délimite, au-dessus de son extrémité inférieure, une gorge 41 de blocage débouchant intérieurement vers l'axe A-A' du tube 32 à 38. La gorge 41 est par exemple annulaire.
Chaque tube 30 à 37 comporte en outre, à son extrémité supérieure, une collerette basse 42, également visible sur la figure 14 faisant saillie radialement à l'écart de l'axe A-A' du tube 30 à 37 pour coopérer avec la butée inférieure 40 d'un tube 32 à 38 situé au-dessus dans la position déployée.
Chaque tube 30 à 37 définit intérieurement, à son extrémité supérieure une butée supérieure 43A (visible sur les figures 13 à 15) faisant saillie transversalement dans la lumière interne du tube 30 à 37, au-dessus d'une surface inclinée 43B de guidage .
De manière correspondante, chaque tube 32 à 38 comporte également, à son extrémité supérieure, une collerette haute 43C située au-dessus de la collerette basse 42, propre à buter sur la butée supérieure 43A du tube 30 à 37 dans lequel le tube 32 à 38 est inséré dans la position rétractée.
Le tube inférieur 30 est formé d'une crépine 44, visible sur la figure 3 et sur la figure 4, délimitant des ouvertures de passage d'eau. La crépine 44 permet de filtrer l'eau prélevée.
Le tube inférieur 30 comporte en outre une chemise 46 de coopération avec le dispositif de manœuvre 28, et un manchon 48 de retenue de la chemise 46, visibles notamment sur la figure 1 1 et sur la figure 12.
Le manchon 48 est monté fixe dans la crépine 44, au centre de celle-ci. Il délimite des passages traversants 50 de circulation, permettant le déplacement de la chemise 46 sur une course limitée.
Comme visible sur la figure 6, la chemise 46 comporte des ergots 52 qui font saillie radialement à l'écart de l'axe A-A'. Les ergots 52 sont disposés dans les passages longitudinaux 50.
En référence à la figure 7, la chemise 46 définit un passage central 54 d'insertion d'une navette 60 du dispositif de manœuvre 28 et une collerette inférieure 66 de retenue.
La chemise 46 est ainsi montée mobile en translation verticale dans le manchon 48 sur une course limitée notamment par la course des ergots 52 dans les passages traversants 50, entre une position de repos, en appui sur le manchon 48, visible sur la figure 1 1 et une position de soulèvement du tube inférieur 30, soulevée par rapport au manchon 48, visible sur la figure 12. Le dispositif de manœuvre 28 comporte une navette mobile 60 (visible sur la figure 6), destinée à coopérer avec le tube inférieur 30, et un appareil de levage 62 (visible sur la figure 1 ), formé ici par un treuil.
En référence à la figure 7, la navette mobile 60 comporte un organe 64 d'insertion dans la chemise 46, et un mécanisme 65 de coopération sélective avec la chemise 46.
L'organe d'insertion 64 comporte une ogive inférieure 67, une ossature intermédiaire 68 et une tête supérieure 70 sur laquelle est fixée l'extrémité inférieure d'un câble de l'appareil de levage 62.
L'ossature intermédiaire 68 présente une paroi cylindrique extérieure 72 et des membrures 74 intérieures portant la tête 70.
Le mécanisme de coopération sélective 65 comporte au moins une butée radiale 76 déployable, et un ensemble 78 de guidage de chaque butée radiale 76.
Le mécanisme 65 comporte en outre un organe mobile 80 d'appui sur la chemise 46, et un organe rotatif 82 d'actionnement de chaque butée radiale 76, interposé entre l'organe d'appui 80 et l'ensemble de guidage 78, pour provoquer le déplacement radial de la butée radiale 76 lors d'un déplacement axial de l'organe d'appui 80 par rapport à l'organe d'insertion 64.
Dans cet exemple, le mécanisme de coopération sélective 65 comporte plusieurs butées radiales déployables 76. Seule une butée 76 sera décrite par la suite, les autres fonctionnant de manière analogue.
La butée radiale 76 est montée coulissante en translation radiale par rapport à la paroi cylindrique extérieure 72, entre une position rétractée, dans laquelle elle affleure ou est en retrait par rapport à la surface extérieure de la paroi 72 et une position déployée, en saillie extérieure par rapport à la surface extérieure de la paroi 72.
Dans la position rétractée, la butée 76 autorise le passage de la navette 60 dans le passage d'insertion 54. Dans la position déployée, comme illustré par la figure 9, la butée 76 est propre à coopérer avec la collerette inférieure 66 pour permettre la retenue et le soulèvement de la chemise 46, puis du manchon 48 et du tube inférieur 30 par la navette 60.
Le mécanisme de guidage 78 comporte un doigt intérieur 84 monté mobile dans l'organe d'insertion 64, ici au niveau de l'ossature 68, et une bielle 86 d'actionnement raccordant le doigt 84 à la butée 76.
Le doigt intérieur 84 est monté mobile en translation verticale le long de l'axe A-A' sur l'ossature 68, entre une position supérieure de rétraction de la butée, visible sur la figure 7 et une position inférieure de déploiement de la butée 76, visible sur la figure 8.
Il coopère avec l'organe rotatif d'actionnement 82. En référence par exemple à la figure 16, l'organe d'appui 80 comporte une jupe cylindrique 88 reçue coulissante dans la paroi cylindrique 72, une collerette d'appui 90, destinée à coopérer avec la chemise 46, et un doigt extérieur 92 coopérant avec l'organe rotatif d'actionnement 82.
L'organe d'appui 80 est propre à se déplacer par rapport à l'organe d'insertion 64, entre une position de repos dans laquelle la collerette d'appui 90 est disposée en appui contre l'organe d'insertion 64 (voir figure 7), et une position d'actionnement, dans laquelle la collerette d'appui 90 s'est éloignée de l'organe d'insertion 64 (voir figure 8), car reposant sur le bord supérieur de la chemise 46.
L'organe rotatif 82 est formé par un disque monté mobile en rotation autour d'un axe B-B' radial par rapport à l'axe vertical A-A'. Comme illustré par la figure 16, l'organe rotatif 82 présente, sur sa surface extérieure, une piste extérieure 94 de coopération avec le doigt extérieur 92 et, sur sa surface intérieure, une piste intérieure 96 de coopération avec le doigt intérieur.
La piste extérieure 94 présente sensiblement une forme de fleur à 4 pétales. La piste intérieure 96 présente sensiblement une forme rectangulaire à angles arrondis.
Comme on le verra plus bas, les pistes 94, 96 sont configurées pour permettre le déploiement de la butée radiale 76 lors d'une première descente de la navette 60 dans la chemise 46, le soulèvement de la chemise 46 par la navette 60 en maintenant la butée radiale 76 déployée lors d'une remontée de la navette 60, puis la rétraction de la butée radiale 76 lors d'une deuxième descente de la navette 60 par rapport à la chemise 46, après être remontée de la navette 60.
Le système de blocage 29 comporte un ensemble de blocage sélectif du tube inférieur 30, illustré par les figures 1 1 et 12, et un ensemble de blocage sélectif des tubes intermédiaires 32 à 37, illustré par les figures 13 à 15.
En référence aux figures 1 1 , 12, 19 et 20, l'ensemble de blocage sélectif du tube inférieur 30 comprend une saillie de blocage 1 10, et une bielle d'actionnement 1 12 de la saillie de blocage.
La saillie de blocage 1 10 est déployable radialement par rapport au tube inférieur 30, entre une position contractée radialement de remontée du tube inférieur 30, visible sur la figure 12 et une position déployée de blocage du tube inférieur 30 dans le tube 32 situé au-dessus, visible sur la figure 1 1 .
Dans la position déployée de blocage, la saillie 1 10 est reçue dans la gorge de retenue 41 du tube 32 située au-dessus du tube 30.
La bielle d'actionnement 1 12 raccorde l'ergot 52 à la saillie de blocage 1 10. En référence aux figures 13 à 15 et 17, l'ensemble de blocage sélectif de chaque tube intermédiaire 32 à 37 est monté à l'extrémité supérieure de chaque tube intermédiaire 32 à 37.
En référence au premier tube 36, au deuxième tube 34 et au troisième tube 32 illustrés sur les figures 13 à 15, l'ensemble de blocage sélectif est destiné à empêcher la remontée du deuxième tube 34 par rapport au premier tube 36 situé au-dessus du deuxième tube 34, lors de la remontée du troisième tube 32 dans le deuxième tube 34.
L'ensemble de blocage sélectif du deuxième tube 34 va ici être décrit. Cet ensemble de blocage est également présent sur tous les tubes 32 à 37 et ne sera pas décrit pour les autres tubes.
Il comporte une tige de blocage 1 14 déployable radialement par rapport au deuxième tube 34, un crochet d'actionnement 1 16, destiné à coopérer avec le troisième tube 32 , une chape 1 18 de liaison, et une bielle de poussée 120, liant la chape de liaison 1 18 à la tige de blocage 1 14.
La tige de blocage 1 14 est montée mobile en translation radiale entre une position contractée radialement de remontée du deuxième tube 34, visible sur la figure 13 et une position déployée de blocage du deuxième tube 34 par rapport au premier tube 36, visible sur la figure 15.
Dans la position déployée, la tige de blocage 1 14 est reçue dans la gorge de retenue 41 du premier tube 36 situé au-dessus du deuxième tube 34.
Le crochet d'actionnement 1 16 fait saillie dans le deuxième tube 34. Il est monté rotatif entre une position inférieure permettant le passage du troisième tube 32, visible sur la figure 15, et une position supérieure engagée dans le troisième tube 32, visible sur la figure 13, dans un logement 1 17 situé au-dessus de la collerette haute 43C du troisième tube 32.
La chape 1 18 porte le crochet 1 16. Elle lie le crochet 1 16 à la bielle de poussée 120. Elle est montée rotative sur l'extrémité supérieure du deuxième tube 34.
La chape 1 18 et la bielle 120 suivent le mouvement du crochet 1 16. Elles remontent lorsque le crochet 1 16 se déplace vers sa position supérieure et descendent lorsque le crochet 1 16 se déplace dans sa position inférieure.
Dans cette dernière position, la bielle 120 pousse radialement vers l'extérieur la tige 1 14 et bloque la tige 1 14 dans la gorge de retenue 41 du premier tube 36.
Le fonctionnement de l'ensemble de prélèvement 18 va maintenant être décrit.
Initialement, comme illustré sur la figure 1 , la ligne 26 de l'ensemble de prélèvement 18 occupe sa configuration rétractée de stockage, en étant reçue totalement dans le puits 22 de la coque 20. Les tubes 30 à 36 sont reçus concentriquement dans le tube supérieur 38. Les extrémités supérieures des tubes 30 à 38 sont disposées au voisinage les unes des autres. Le système de blocage 29 est désactivé, chaque crochet 1 16 d'un tube donné 32 à 37 étant poussé dans sa position supérieure par la collerette 42 d'un tube 30 à 36 situé au-dessous du tube donné 32 à 37. La longueur de la ligne 26 le long de l'axe A-A' est minimale.
Chaque butée supérieure 43A d'un tube 32 à 38 s'appuie sur la collerette haute 43B d'un tube 30 à 37 situé à l'intérieur du tube 32 à 38.
Au moins le tube inférieur 30 est retenu verticalement dans la structure 14 par l'intermédiaire d'un système de verrouillage (non représenté) qui empêche le déploiement des tubes 30 à 37.
Lorsque de l'eau doit être prélevée, la navette 60 est descendue dans le tube inférieur 30, avec ses butées 76 en position rétractée comme visible sur la figure 6. Lors de cette descente, l'organe d'appui 80 repose sur la paroi cylindrique 72 de l'organe d'insertion 64. Le doigt intérieur 84 occupe sa position supérieure au-dessus du doigt extérieur 92, comme illustré par la figure 7.
Lorsque la collerette extérieure 90 atteint le bord supérieur de la chemise 46, elle se pose axialement sur la chemise 46. L'organe d'insertion 64 poursuit sa descente, provoquant le soulèvement de l'organe d'appui 80 par rapport à l'organe d'insertion 64.
Ce soulèvement entraîne en rotation l'organe rotatif 82 provoquant le basculement du doigt intérieur 84 sous le doigt extérieur 92, et la descente du doigt inférieur 84 et de la bielle 86, comme illustré par la figure 8. Ceci provoque le déploiement radial de chaque butée 76 par rapport à la paroi cylindrique 72 (voir figure 9).
Le tube inférieur 30 est libéré de la structure 14 et repose alors sous l'effet de son poids sur la navette 60, par appui de la collerette inférieure 66 de la chemise 46 sur les butées 76. Il reprend ainsi le poids de l'ensemble des tubes 32 à 37.
L'appareil de levage 62 est ensuite manœuvré pour descendre progressivement le tube inférieur 30, conjointement avec les tubes 32 à 37 par rapport au tube supérieur 38.
Lorsque la collerette basse 42 du tube 37 bute contre la butée annulaire 40 du tube supérieur 38, le tube 37 s'immobilise, et les tubes 30 à 36 situés dessous du tube 37 descendent. Chaque tube 32 à 37 passe ainsi successivement de la position rétractée à la position déployée.
Lorsqu'un tube donné 34 s'immobilise au contact de la butée inférieure 42 du tube 36 situé au-dessus, comme visible sur la figure 14, le tube 32 situé au-dessous du tube 34 descend chaque crochet 1 16 du tube 36 de sa position supérieure à sa position inférieure, visible sur la figure 15. Le pivotement du crochet 1 16 entraîne celui de la chape 1 18, et la descente de la bielle 120. La bielle 120 pousse la tige de blocage 1 14 radialement vers l'extérieur pour qu'elle se déploie dans la gorge de retenue 41 pour verrouiller le tube 34 au tube 36.
Une fois tous les tubes intermédiaires 32 à 37 déployés, la collerette basse 42 du tube inférieur 30 s'applique contre la butée inférieure 40 du tube 32 situé juste au-dessus, comme représenté sur la figure 12.
La chemise 46 descend alors le long du manchon 48 provoquant la translation verticale des ergots 52 dans les passages traversant 50, et la descente correspondante de la bielle 1 12, comme visible sur la figure 1 1 .
La saillie de blocage 1 10 se déploie alors radialement dans la gorge de retenue 41 du tube 32.
L'organe d'insertion 64 de la navette 60 continue de descendre par rapport à l'organe d'appui 80, qui bute sur la chemise 46.
Ceci entraîne en rotation l'organe rotatif d'actionnement 82, qui remonte le doigt intérieur 84 dans l'organe d'insertion 64 au niveau du doigt extérieur 92, provoquant la rétraction de chaque butée radiale 76.
La navette 60 est ensuite remontée à l'aide de l'appareil de levage 62. Le prélèvement d'eau peut alors être effectué, comme illustré par la figure 5.
La ligne 26 présente alors une longueur maximale le long de l'axe A-A' sous la structure 14.
Lorsque la ligne 26 doit être ramenée dans sa configuration rétractée, la navette 60 est descendue à nouveau dans les tubes 38 à 30, jusqu'à atteindre la chemise 46, comme illustré par la figure 7.
Comme décrit précédemment, l'organe d'insertion 64 entre dans le passage d'insertion 54 et l'organe d'appui 80 bute contre le bord supérieur de la chemise 46.
La descente de l'organe d'insertion 64 se poursuit, alors que l'organe d'appui 80 reste immobile. Ceci entraîne en rotation l'organe rotatif d'actionnement 82, engendrant une descente du doigt intérieur 84, et par suite, le déploiement des butées radiales 76.
Puis, la navette 60 est remontée. Les butées radiales 76 étant déployées radialement, elles s'appuient sous la collerette inférieure 66, ce qui a pour effet de remonter la chemise 46 par rapport au manchon 48. La traction vers le haut de la chemise 46 par l'organe d'insertion 64 provoque sa remontée par rapport au manchon 48, et la rétraction des saillies de blocage 1 10. Le tube inférieur 30 remonte alors dans le tube 32 situé juste au-dessus, sans qu'aucun des autres tubes 32 à 37 ne remonte, grâce au déploiement des tiges de blocage 1 14 engagées dans les gorges de retenue 41 correspondantes. Puis, lorsque l'extrémité supérieure du tube 32 se rapproche de l'extrémité supérieure du tube 34, elle pousse vers le haut le crochet 1 16, libérant la tige de blocage 1 14 du tube 34 dans le tube 36, comme visible sur la figure 13.
En référence à la figure 14, la collerette haute 43C du tube 32 remonte dans le tube 34 en étant guidée par la surface conique 43B. Puis, comme illustré par la figure 13, la collerette haute 43A du tube 32 bute sous la butée supérieure 43A du tube 34.
Le tube 34 peut alors remonter conjointement avec le tube 32 par rapport au tube 36. La remontée des autres tubes 36, 37 s'effectue de manière analogue.
L'ensemble de prélèvement 18 selon l'invention est donc particulièrement simple à manipuler, puisqu'il se déploie de manière télescopique et se rétracte très facilement, sans qu'il soit nécessaire de réaliser des opérations complexes d'assemblage de tubes. L'ensemble de prélèvement 18 autorise donc une exploitation plus sûre, notamment en cas d'évacuation de la structure 14, mais néanmoins très rapide à remettre en production.
De plus, le mécanisme de coopération sélective 65 entre la navette 60 et le tube inférieur 30 assure un accrochage très efficace de la navette 60, tout en étant parfaitement réversible. Ceci augmente la fiabilité de l'utilisation.
Le dispositif de manœuvre 28 comprenant une navette 60 libérable de chaque ligne 26, il est possible de déployer successivement chaque ligne 26 à l'aide de la même navette 60. Ceci limite l'encombrement sur la structure 14, puisqu'un seul dispositif de manœuvre 28 peut être utilisé pour plusieurs lignes 26.
La présence d'un système de blocage 29 réversible garantit que les tubes 30 à 38 remontent les uns après les autres, ce qui augmente encore la fiabilité de la rétraction de la ligne 26.
Par ailleurs, le verrouillage des tubes 30 à 38 les uns par rapport aux autres lorsque le système de blocage 29 est actif augmente la raideur de chaque ligne 26.
Dans une variante (non représentée), la ligne 26 est propre à être déployée dans une configuration de déploiement partiel entre la configuration rétractée et la configuration déployée.
Elle est maintenue dans cette configuration par un mécanisme de maintien.
Dans un premier mode de réalisation, le mécanisme de maintien est propre à retenir dans la coque 20 un tube intermédiaire 32 à 37 entre le tube inférieur 30 et le tube supérieur 38. Tous les tubes situés dans le tube intermédiaire sont aptes à se déployer conjointement avec le tube inférieur 30, alors que tous les tubes recevant le tube intermédiaire restent retenus dans la coque 20.
Dans un deuxième mode de réalisation, le mécanisme de maintien comprend un câble de retenue du tube inférieur 30 de longueur fixe, empêchant le déploiement de tous les tubes de la ligne 26, une fois la navette 60 retirée du tube inférieur 30. Le câble de retenue est mis en place avant le déploiement de la ligne 26.
Dans une autre variante, une conduite de distribution d'un produit de traitement de l'eau est descendue dans la ligne 26 pour déboucher dans la crépine 44 du tube inférieur 30. Le produit de traitement est par exemple un inhibiteur de corrosion et/ou un inhibiteur de développement de microorganismes, comprenant par exemple un hydrochlorate.
Comme précisé plus haut, la navette 60 est propre à s'accrocher de manière réversible et sélective sur chaque ligne de prélèvement d'eau 26 et à se libérer de chaque ligne de prélèvement d'eau 26, à la fois dans la configuration rétractée et dans la configuration déployée de prélèvement d'eau.
La navette 60 est ainsi propre à s'accrocher de manière réversible à un tube inférieur 30 de la ligne de prélèvement d'eau 26 dans la configuration rétractée, par l'intermédiaire du mécanisme 65, pour permettre une première descente de la navette 60 et du tube inférieur 30 jusqu'à la configuration de prélèvement d'eau.
La navette 60 est alors propre à se libérer de la ligne de prélèvement d'eau 26 pour être remontée en surface, la ligne de prélèvement d'eau 26 restant dans sa configuration de prélèvement d'eau.
Puis, lorsque la ligne de prélèvement d'eau 26 doit être ramenée dans la configuration rétractée, la navette 60 est propre à s'accrocher à nouveau de manière réversible au tube inférieur 30 de la ligne de prélèvement d'eau 26 dans la configuration de prélèvement d'eau, par l'intermédiaire du mécanisme 65, pour permettre une remontée de la navette 60 et du tube inférieur 30 jusqu'à la configuration rétractée.
Dans une variante, l'unité de traitement de fluide 16 est une unité de conversion d'énergie thermique des mers (« Océan thermal energy conversion » ou « OTEC » en anglais). L'eau pompée dans la ligne de prélèvement d'eau 26 est destinée à refroidir un fluide de travail dans un cycle de conversion d'énergie, ce fluide étant directement de l'eau pompée en surface ou/et un fluide intermédiaire réchauffé par de l'eau pompée en surface.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Ensemble (18) de prélèvement d'eau à partir d'une structure (14) disposée à la surface ou dans une étendue d'eau (12), comprenant :
- au moins une ligne (26) de prélèvement d'eau, propre à être manœuvrée entre une configuration de stockage rétractée dans la structure (14) et une configuration de prélèvement d'eau, déployée vers le bas à partir de la structure (14), la ligne de prélèvement d'eau (26) comprenant une pluralité de tubes (30 à 38) ;
caractérisé en ce que les tubes (30 à 38) de la ligne de prélèvement d'eau (26) sont montés coulissants les uns dans les autres de manière télescopique entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement d'eau.
2. - Ensemble (18) selon la revendication 1 , comprenant un dispositif de manœuvre (28) de la ligne de prélèvement d'eau (26), propre à assurer le déploiement et la rétraction de la ligne de prélèvement d'eau (26) entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement, le dispositif de manœuvre (28) comprenant au moins une navette (60) mobile comportant un mécanisme de coopération (65) sélective de la navette (60) avec un tube inférieur (30) de la ligne de prélèvement d'eau (26).
3. - Ensemble (18) selon la revendication 2, dans lequel le mécanisme de coopération sélective (65) est propre à accrocher la navette (60) sur le tube inférieur (30) de manière réversible, la navette (60) étant libérable de la ligne de prélèvement d'eau (26).
4. - Ensemble (18) selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le mécanisme de coopération sélective (65) comporte au moins une butée radiale (76) propre à se déployer lors d'une première descente de la navette (60) par rapport au tube inférieur (30), à rester déployée radialement lors d'une remontée conjointe de la navette (60) et du tube inférieur (30) suivant la première descente, puis à se rétracter radialement lors d'une deuxième descente de la navette (60) par rapport au tube inférieur (30) suivant la remontée conjointe.
5. - Ensemble (18) selon la revendication 4, dans lequel le tube inférieur (30) comprend une chemise (46) de coopération avec la navette (60), la navette (60) comportant un organe d'insertion (64) dans la chemise (46), le mécanisme de coopération sélective (65) comportant un organe d'appui (80) mobile par rapport à l'organe d'insertion (64), propre à buter sur la chemise (46), le déplacement de l'organe d'appui (80) par rapport à l'organe d'insertion (64) provoquant le passage de la ou de chaque butée radiale (76) d'une position rétractée à une position déployée.
6. - Ensemble (18) selon la revendication 5, dans lequel le mécanisme de coopération sélective (65) comporte un organe rotatif d'actionnement (82), porté par l'organe d'insertion (64), l'organe rotatif d'actionnement (82) étant propre à coopérer avec un premier doigt (92) lié à l'organe d'appui (80) et avec un deuxième doigt (84) lié à la butée radiale (76), le déplacement de l'organe d'appui (80) par rapport à l'organe d'insertion (64) provoquant l'entraînement en rotation de l'organe rotatif d'actionnement (82) et le déplacement de la butée radiale (76).
7. - Ensemble (18) selon la revendication 6, dans lequel le deuxième doigt (84) est monté mobile en translation par rapport à l'organe d'insertion (64) lors du déplacement de l'organe d'appui (80) par rapport à l'organe d'insertion (64), le mécanisme de coopération sélective (65) comportant une bielle de transmission (86) raccordant le deuxième doigt (84) à la butée radiale (76).
8. - Ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le tube inférieur (30) est monté coulissant dans un tube intermédiaire (32) entre une position rétractée dans le tube intermédiaire (32) et une position déployée vers le bas par rapport au tube intermédiaire (32), la chemise (46) étant montée mobile en translation sur une course limitée dans le tube inférieur (30), le tube inférieur (30) comprenant au moins une saillie de blocage (1 10) propre à se déployer sous l'effet du déplacement de la chemise (46) lors du passage du tube inférieur (30) de sa position rétractée à sa position déployée.
9. - Ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de tubes (30 à 38) comporte au moins un premier tube (36), un deuxième tube (34) déployable par rapport au premier tube (36) entre une position rétractée dans le premier tube (36) et une position déployée à partir du premier tube (36), et un troisième tube (32) déployable par rapport au deuxième tube (34) entre une position rétractée dans le deuxième tube (34) et une position déployée à partir du deuxième tube (34), l'ensemble (18) comportant un système de blocage réversible (29), propre à empêcher la remontée du deuxième tube (34) dans le premier tube (36) lors de la remontée du troisième tube (32) dans le deuxième tube (34).
10. - Ensemble (18) selon la revendication 9, dans lequel le système de blocage réversible (29) comporte une tige de blocage (1 14) déployable radialement à partir du deuxième tube (34), la tige de blocage (1 14) étant manœuvrable par le troisième tube (32).
1 1 . - Ensemble (18) selon la revendication 10, dans lequel le système de blocage réversible (29) comporte au moins un crochet (1 16) articulé sur une extrémité supérieure du deuxième tube (34), le déplacement du crochet (1 16) par rapport au deuxième tube (34) provoquant le déploiement et/ou la rétraction de la tige de blocage (1 14), le troisième tube (32) comprenant au moins une surface propre à coopérer avec le crochet (1 16) pour provoquer le déploiement et/ou la rétraction de la tige de blocage (1 14).
12. - Ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de tubes (30 à 38) comprend un tube inférieur (30) présentant une crépine (44) de filtration de l'eau introduite dans la ligne de prélèvement d'eau (26).
13. - Ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de maintien de la ligne dans une configuration de déploiement partiel entre la configuration rétractée et la configuration déployée, le mécanisme de maintien comprenant avantageusement un organe de retenue dans la structure (14) d'un tube intermédiaire entre un tube supérieur (38) et un tube inférieur (30) de la ligne de prélèvement d'eau (26) ou un câble de retenue d'un tube inférieur (30) de la ligne de prélèvement d'eau (26) propre à empêcher le déploiement de tous les tubes de la ligne de prélèvement d'eau (26).
14. - Installation (10) d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau (12), comprenant :
- une structure (14) disposée à la surface ou dans l'étendue d'eau (12) ;
- un ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, monté sur la structure (14).
15. - Installation (10) selon la revendication 13, dans laquelle la structure (14) porte une unité (16) de traitement de fluide, notamment une usine de liquéfaction de gaz naturel ou une unité de conversion d'énergie thermique des mers.
16. - Installation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'ensemble de prélèvement d'eau (18) comprend une pluralité de lignes de prélèvement d'eau (26), chaque ligne de prélèvement d'eau (26) étant propre à être manœuvrée entre une configuration de stockage rétractée dans la structure (14) et une configuration de prélèvement d'eau, déployée vers le bas à partir de la structure (14), la ligne de prélèvement d'eau (26) comprenant une pluralité de tubes (30 à 38) ;
les tubes (30 à 38) de la ligne de prélèvement d'eau (26) étant montés coulissants les uns dans les autres de manière télescopique entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement d'eau,
l'ensemble (18) comprenant un dispositif de manœuvre (28) de ligne de prélèvement d'eau (26), propre à assurer le déploiement et la rétraction de chaque ligne de prélèvement d'eau (26) entre la configuration rétractée de stockage et la configuration de prélèvement, le dispositif de manœuvre (28) comprenant au moins une navette (60) mobile comportant un mécanisme de coopération (65) sélective de la navette (60) avec un tube inférieur (30) de chaque ligne de prélèvement d'eau (26), la navette (60) étant libérable de chaque ligne de prélèvement d'eau (26).
17. - Procédé de prélèvement d'eau à partir d'une structure (14) disposée à la surface ou dans une étendue d'eau (12) comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un ensemble (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ;
- coulissement successif des tubes (30 à 38) de la ligne (26), pour faire passer la ligne (26) de la configuration de stockage à la configuration déployée ;
- prélèvement d'eau à travers la ligne (26) jusqu'à la structure (14).
18. - Procédé selon la revendication 17, la ligne (26) étant dans sa configuration déployée, prise en combinaison avec les revendications 2 et 3, le procédé comportant une première descente de la navette (60) dans la chemise (46), pour provoquer le déploiement de la butée radiale (76), la remontée de la navette (60) mobile vers la structure (14), par coopération entre la ou chaque butée radiale (76) et la chemise (46), le maintien de la ligne de prélèvement d'eau (26) en configuration rétractée, puis une deuxième descente de la navette (60) dans la chemise (46) provoquant la rétraction de la butée radiale (76).
19. - Procédé selon la revendication 16 ou 17, prise en combinaison avec la revendication 9, le procédé comportant la remontée du troisième tube (32) dans le deuxième tube (34), le système de blocage réversible (29) bloquant le deuxième tube (34) par rapport au premier tube (36), puis lorsque le troisième tube (32) occupe sa position rétractée, la libération du système de blocage réversible (29) et la remontée du deuxième tube (34) dans le premier tube (36) conjointement avec le troisième tube (32).
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