EP0146461A1 - Appareillage à manchette flottante de raccordement étanche, réversible et télécommande de canalisations, notamment immergées - Google Patents
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- EP0146461A1 EP0146461A1 EP84402500A EP84402500A EP0146461A1 EP 0146461 A1 EP0146461 A1 EP 0146461A1 EP 84402500 A EP84402500 A EP 84402500A EP 84402500 A EP84402500 A EP 84402500A EP 0146461 A1 EP0146461 A1 EP 0146461A1
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- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
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- E21B43/017—Production satellite stations, i.e. underwater installations comprising a plurality of satellite well heads connected to a central station
Definitions
- the present invention relates to leaktight, reversible and remote-controlled connection devices, called floating cuff, between pipes which are difficult to access or inaccessible in normal operation, such as submerged pipes.
- auxiliary module includes, for example, valves for controlling the flow rates of fluid and in particular of oil through a collection, from or to a well head module.
- the auxiliary module capable of being removed or reassembled in isolation, comprises a section of pipe called a floating cuff which makes it possible to connect a well head module to a collection for the passage of the fluids mentioned above.
- connection conditions envisaged in French patent application No. 2,500,525 and in particular the connection of a pipe, the end of which is at least fixed, is considered. temporarily made fixed with a collection whose end to be connected is in a predetermined position before connection.
- the pipe and the collection have their respective end connectors aligned face to face, at a sufficient distance to allow the insertion between them of the auxiliary module carrying the floating cuff, the two ends of which each carry a connector complementary to theirs.
- the collections end up in determined positions on bases placed at the bottom of the water and the modules are placed in housings provided at the top of the bases.
- the modules are arranged to be positioned in their housings by remote control from the surface and where in particular the auxiliary modules are provided to be able to be raised for replacement or maintenance, it is necessary to allow their displacement that there is the clearance between each auxiliary module and the ends on the one hand of the wellhead module and on the other hand of the collection which it unites, at least when this auxiliary module is disconnected from these two elements.
- the ends of the collection and the connecting pipe should be aligned, for example according to a same horizontal axis, to allow easy and convenient connection via a floating cuff.
- the floating cuff end docking planes on the one hand on the collection end and on the other hand on the end of the connecting pipe are generally not perfectly parallel, as would be desirable in order to be able to easily make a connection under remote control.
- the present invention therefore proposes an apparatus with floating cuff for tight, reversible and remote-controlled connection of pipes, in particular submerged or not very accessible, provided with connectors which are complementary to those carried by the floating cuff at its ends and which have before connection a predetermined position at least approximately within a range of allowable tolerances so as to allow the successive connection of one of the pipes, of which at least the connector is movable in leaktight manner, by locking this connector with the connector corresponding complement of the floating cuff previously displaced longitudinally by remote control, then of the other pipe by locking the connector of this other pipe with the second connector carried by the floating cuff after reverse longitudinal displacement of the floating cuff and at least the connector from the pipeline co nnected first.
- said floating cuff apparatus includes a positioning device composed a ball joint which carries the floating cuff in its central part and three carriages mounted one on the other so as to move rectilinearly each along an axis perpendicular to those of the other two.
- the carriage called the transfer carriage, which carries the other two, moving under the action of at least one remote-controlled hydraulic cylinder on a rectilinear rolling path of a fixed chassis serving as a reference plane for the positioning device, the carriage carried by the other two, itself carrying the articulation ball so as to allow the paralleling of the docking planes of the connectors between them before locking and to ensure continuous alignment of the internal channels of the pipes.
- the assembly presented in FIG. 1 comprises an operating module 1, symbolized here by a well head module, this operating module is housed at the top of a base 2, in parallel with an auxiliary module 3, one of the functions of which is to connect it to a collection 4 of which only the end is shown.
- One of the ends of the collection 4 which is here only sketched, is housed in a sleeve 5 of horizontal axis which is fixed on the base 2.
- This end which is capable of moving in a limited manner in the axis of the sheath, ends with a connector 6 whose docking plane is placed with a certain tolerance in a predetermined position in standby before connection.
- the collection 4 which is flexible is placed in a short and wide oblique rigid sheath 4 ′ fixed to the sheath 5 by one end and to the collection 4 by the other.
- the dimensions of the sheath 4 ′ with respect to the collection 4 and its angle with respect to the sheath 5 leaves a possibility of clearance on collection in the sheath and this possibility is taken advantage of to allow one.
- the auxiliary module 3 comprises a shell in which is housed in particular a floating cuff 7, visible in FIG. 1; this floating cuff is provided at one end with a connector 8 complementary to the connector 6 and at the other with a connector 9 complementary to a connector 10 carried by the operating module 1 at the end d '' a connecting pipe 11.
- the various connectors 6, 8, 9, 10 can be locked together, for example being of the type of those mentioned in French patent application No. 2,500,525. They are also self-centering, one of the connectors such as 6 or 10 having a chamfered cylindrical end, such as 6A, while the complementary connector 8 or 9 has a flared conical inlet, such as 8A.
- the auxiliary module 3 whose hull conventionally encloses other component elements and for example valves not shown, is conventionally provided with a handling head 12 allowing its winching and an anchoring device 13 at the bottom of the hull, it also includes at least one remote control connector not shown for control links also not shown here.
- the connector 10 of the operating module 1 is positioned horizontally opposite the connector 6 with a certain tolerance, it is placed at the end of the connection pipe 11 and at the side wall of the operating module.
- the operating module 1 or more precisely the wellhead which is represented, comprises a connector 14 placed vertically at the bottom of the module to make a sealed connection with the upper part of a pipe 14A covering a borehole.
- This pipe 14A has a central channel for petroleum and a coaxial annular channel for the needs of the service.
- the connector 14 conventionally supplies a lateral deflecting whistle 15 through which two separate conduits 11A, 11B are exited laterally, one for the central channel, the other for the annular channel.
- the pipes 11A and 11B which form what has been called the two-channel connection pipe, lead to the connector 10.
- the lateral deflection whistle 15 is conventionally comprised between two sets of two valves of which only the control jacks 16A, 16B, 16C, 16D are visible in Figure 1.
- FIGS. 2, 3, 5 make it possible to define the positioning device of an apparatus with floating cuff connection according to the invention, this apparatus being able to comprise, as here, a shell in which the positioning device is placed in a determined manner allowing move the floating cuff, or for example a simple base on which is also placed in a determined manner the positioning device.
- the apparatus also includes in its shell other non-illustrated members such as valves and it constitutes an autonomous auxiliary module capable of being winched in isolation.
- the floating cuff positioning device makes it possible to move a floating cuff 7, triaxially with respect to a fixed surface defined by a rigid frame, so that this floating cuff can adapt to the different possibilities of position of the connectors. collection and channeling within a range of predetermined tolerances.
- a transfer carriage 17 is provided for moving the floating cuff 7 along its longitudinal axis ( Figure 5).
- this transfer carriage 17 moves on a rectilinear raceway defined by two parallel rails 18A, 18B of a rigid structure 18 fixed in the auxiliary module 3, or more precisely in the central part of the shell of this module, so that the rails and therefore the plane of movement of the transfer carriage are horizontal when the auxiliary module is in place in its base housing.
- the connectors 8 and 9 are housed in the hull so as to be protected against impacts during the winch maneuvers of the module.
- the transfer carriage 17 of rectangular shape is composed of four beams 17C, 17C ', 17E, 17F and door of conventional rollers 19A, 19A', 19B, 19B 'so as to allow its movement on the rails between stops of limit switch 20A, 20A ', 20B, 20B' conventionally arranged at the ends of the rails 18A, 18B.
- the rollers 19 are of the side cheek type so as to enclose the rail on which they roll and the carriage is held with its rollers against the rails by four hooking lugs 37A, 37A ', 37B , 37B 'which are arranged at the ends of the carriage near the rollers and which are introduced under an external projection of the rails 18A, 18B in T or preferably in I so as to prevent the derailment of the transfer carriage 17 even if it happened to be raised relative to the chassis during maneuvers.
- the movement of the transfer carriage on the rails 18A, 18B is conventionally remote-controlled and the remote control acts on at least one and preferably two hydraulic cylinders 31A, 31B inserted between chassis and carriage.
- An intermediate carriage 21 is provided to allow the floating cuff to move transversely relative to the axis of movement of the transfer carriage 17, its constitution will be defined later ( Figure 3).
- a carriage 22 carrying the floating cuff 7 is provided to allow movement of the floating cuff along a third axis. displacement perpendicular to the longitudinal displacement axis and to the transverse displacement axis defined above.
- This carrying carriage 22 which will also be defined below, carries a spherical articulation ball 23, 24 allowing the floating cuff 7 to oscillate with a limited clearance.
- This ball joint 23, 24 is preferably located in the middle of floating cuff 7 so that its center corresponds to the center of weight in the water of the cuff ( Figure 2).
- the ball 23, 24 has a spherical part 23 which is integral with the floating cuff 7 in the middle and a hollow cylindrical part 24 which is fixed on the carrier carriage 22 as seen in Figures 2, 3 and 6 to 8.
- the hollowed-out part 23 is housed in the axis of a central holding part 25 which is intended to be on the one hand vertical, on the other hand crossed horizontally by the cuff so that the connectors 8 and 9 are located on the one hand and other of this holding piece.
- This retaining part 25 is positioned in the carrier carriage 22 by means mentioned below so that, as indicated above, the sleeve 7 has its longitudinal axis parallel to the direction of movement of the transfer carriage 7 on its rails 18A, 18B.
- the retaining piece 25 arranged and held vertical by its carrier carriage maintains the floating cuff in a horizontal position by means of a set of elastic, preloaded, retractable pistons 26 placed at the same end. of equidistant brackets 27 fixed on this retaining part 25 so that the pistons 26 disposed at least approximately perpendicular to the normal horizontal cuff axis come to rest on the outside of the tube forming this cuff to position it (figure 6 and 7).
- the retaining part 25 has four bearing faces 25A, 25B, 25C, 25D parallel to its longitudinal axis and also spaced from this axis, as shown in the cross section of this retaining part presented in FIGS. 3 and 6.
- Four positioning pieces 22A, 22B, 22C, 22D of elongated shape constitute with the holding piece 25 placed in their center, the main part of the carrying carriage 22.
- Two of these positioning pieces 22A, 22B are fixed perpendicular to the bearing faces 25A and 25B by one of their ends and provide guiding along an axis perpendicular to the plane of movement of the transfer carriage 7 by means of slide elements (38A , 38B) arranged at their other respective ends.
- the two positioning pieces 22C and 22D each consist of a first end of two jacks 31C, 31D with opposite actions which are arranged perpendicular to the plane of movement of the transfer carriage 7 in the axis passing through the center of the ball joint 23, 24 and which push on the opposite support faces 25C and 25D of the retaining piece 25 by resting on beams of the intermediate carriage 21.
- the jack 31C located under the retaining piece 25 is a double-acting hydraulic cylinder powered by an air-pneumatic accumulator not shown so as to exert a vertical upward force which is greater than the weight in water of the assembly comprising the floating cuff 7 and its carrying carriage 22 equipped of the ball joint 23, 24 and which preloads the jack 31D so that the latter, which is of the spring type, exerts a balancing pressure downwards on the holding part.
- the holding part 25 There is therefore obtained, after immersion, a predetermined positioning of the holding part 25.
- the intermediate carriage 21 is designed so as to limit as much as possible the overall height of the positioning device for the desired vertical movement of the carrier carriage 22 (FIG. 3).
- the lower part of the intermediate carriage 21 moves between and lower than the rails 18A, 18B of the chassis.
- This lower part of intermediate carriage 21 is constituted by a lower beam 21C arranged to be arranged transversely under the rails 18A and 18B when the intermediate carriage is in place, this lower beam 21C supports in its middle the second end of the jack 31C and it is itself carried by two oblique beams 21E, 21F which ensure its positioning between the rails.
- Each of the two oblique beams 21E, 21F is suspended under and at the end of a rolling beam 21G, 21H moving parallel to the plane of movement of the transfer carriage 17 transversely to the axis of movement of this carriage.
- the two rolling beams 21G, 21H have their respective flanges which each come to bear by a rolling shoe 32G or 32H on a rolling roller 19E or 19F carried by the transfer carriage 1-7 and more particularly by sections of beams in L referenced 17G, 17G 'and 17H, 17H', the detail for one of the running beams being presented in FIG. 4. These sections are arranged parallel to the displacement plane of the transfer carriage 17 at equal distance from the transverse median plane of this carriage, the roller axes 19 being practically in the same plane.
- the derailment of the intermediate carriage 21 is prevented by four lateral pads 34 fixed on either side of the rolling beams 21G or 21H, so as to come and surround the parallel wings carrying the roller 19 of the beam sections 17G, 17G 'd on the one hand and 17H, 17H 'on the other hand, such as the pads 34H, 34H' fixed laterally on the rolling beam 21H so as to move parallel to the sections of beam 17H, 17H '.
- the intermediate carriage 21 also includes three beams forming guide rails 21A, 21B, 21D.
- the slides 21A, 21B are fixed perpendicular to the rolling beams 21G and 21H, above them so that the different beams 21 are coplanar and that the so-called upper slide 21D is parallel to the lower beam 21C.
- the slides 21A, 21B are provided to cooperate each with a complementary slide element 38A, 38B carried by one of the two positioning pieces 22A or 22B, for this purpose they have an I-section here and the complementary slide element comes to surround one of the two T-shaped ends of this I, so that it can slide parallel to the longitudinal axis of slides.
- the upper slide 21D fixed perpendicularly at the end of the slides 21A and 21B extends on either side of its slides 21A, 21B to come to bear by its sole on two complementary slide elements 39A, 39B fixed at the end of two support beams fixed 17A, 17B perpendicular to the beams 17E and 17F of the carriage, transfer 17 and above this carriage.
- the lower beam 21C and the upper slide 21D each carry in the middle the second end of one of the jacks 31C or 31D, the first end 22C or 22D of which is applied against the holding part 25.
- Two opposing cylinders, elastic, with preloaded springs 31E, 31F are inserted between each of the support beams 17A or 17B and the beam 21A or 21B serving as the slide which is closest, so as to allow transverse and bidirectional movement of the intermediate carriage 21 , of the carrier carriage 22, of the holding part 25 and therefore of the sleeve 7 relative to the direction of movement of the carrier carriage 17 and from a median position of equilibrium.
- the simple movement of the transfer carriage 17 towards the sleeve 5 or towards the operating module 1 causes the internal channels of the floating cuff to be aligned with those of the collection 4 or of the pipe 11 by self-centering of the connector 8 or 9 along the axis of the associated connector 6 or 10, due sliding of the chamfered end piece, such as 6A (fig. 1), of one against the conical wall of the flared entry, such as 8A, of the other under the effect of the translational force exerted by the hydraulic cylinders 31A, 31B.
- At least one and preferably two support arches 41, 41 '(FIG. 9) are provided at at least one and preferably two ends of the chassis 18 carrying the rails 18A and 18B beyond these rails along the axis of movement of the transfer carriage 17.
- These support arches 41, 41 ′ are rotatably mounted on axes 42, 42 ′ so as to be able to pass from an at least approximately vertical position of support under the floating cuff 7 to a retracted position allowing the movements of the cuff, when these arches are lowered in rotation by cylinders 43, 43 'themselves oscillating and remote-controlled.
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Abstract
Appareillage de raccordement de canalisations notamment immergées ou peu accessibles dotées de connecteurs complémentaires des connecteurs (8, 9) portés par la manchette flottante à ses extrémités. L'appareillage comporte un dispositif de positionnement (17, 21, 22, 23, 24) de manchette flottante (7) par rapport à un plan de référence défini par un chemin rectiligne de roulement d'une structure fixe (18). Le dispositif de positionnement comporte une rotule d'articulation (23, 24) montée sur le milieu de la manchette (7) et trois chariots montés l'un sur l'autre de manière à se déplacer rectilignement chacun selon un axe de déplacement perpendiculaire à celui des deux autres, le chariot de transfert (17) qui porte les deux autres se déplaçant sur le chemin de roulement, sous l'action de vérins (31A, 31B), le chariot (22) porté par les deux autres portant lui-même la rotule d'articulation et par conséquent la manchette. L'appareillage est notamment destiné aux exploitations pétrolières sous-marines.
Description
- La présente invention concerne les appareillages de raccordement étanche, réversible et télécommandé, dits à manchette flottante, entre canalisations peu accessibles ou inacessibles en exploitation normale, telles des canalisations immergées.
- Le raccordement télécommandé de canalisations est nécessaire notamment lorsque les extrémités à raccorder sont placées dans des zones peu ou pas accessibles à l'homme en raison des risques encourus, ceci est notamment le cas dans les installations sous-marines de production pétrolière qui sont situées en eau profonde.
- On sait alors qu'il est avantageux de disposer les équipements de ces installations dans des modules indépendants connectables qui peuvent être précisément placés sur le fond et en cas de besoin ramenés à la surface, sans exiger la descente de plongeurs au fond. Il faut alors prévoir des appareillages permettant d'assurer d'une part les raccordements entre canalisations pour permettre l'exploitation, et d'autre part les déconnexions lorsqu'il est nécessaire de remonter à la surface l'un ou l'autre des modules placés au fond.
- Ainsi la demande de brevet français n° 2.500.525 de. la demanderesse prévoit le raccordement de modules d'exploitation, tels des modules de tête de puits, à des canalisations appelées collectes par l'intermédiaire de modules auxiliaires. Un module auxiliaire comporte par exemple des vannes de contrôle des débits de fluide et notamment de pétrole à travers une collecte, à partir ou vers un module de tête de puits.
- A cet effet le module auxiliaire, susceptible d'être déposé ou remonté isolément, comporte un tronçon de conduite dit manchette flottante qui permet de raccorder un module de tête de puits à une collecte pour le passage des fluides évoqués ci-dessus.
- Bien entendu il peut être envisagé d'utiliser l'appareillage selon l'invention hors d'un tel module et dans des conditions d'exploitation différentes. On peut notamment envisager sa mise en oeuvre sans en changer les éléments essentiels qui sont évoqués dans la présente demande, par exemple dans le cas d'installations aangereuses pour l'homme en raison de la présence de rayonnements radioactifs intenses.
- Afin de faciliter la compréhension, on se rapporte dans la description qui suit aux conditions de raccordement envisagées dans la demande de brevet français n° 2.500.525 et en particulier on considère le raccordement d'une canalisation dont au moins l'extrémité est fixe ou rendue temporairement fixe avec une collecte dont l'extrémité à connecter se trouve en une position prédéterminée avant connexion.
- La canalisation et la collecte ont leurs connecteurs d'extrémité respectifs alignés face à face, à une distance suffisante pour permettre l'insertion entre eux du module auxiliaire portant la manchette flottante dont les deux extrémités portent chacune un connecteur complémentaire des leurs.
- Les collectes aboutissent en des positions déterminées sur des embases posées au fond de l'eau et les modules sont placés dans des logements prévus à la partie supérieure des embases.
- Dans la mesure où les modules sont agencés pour être positionnés dans leurs logements par commande à distance depuis la surface et où notamment les modules auxiliaires sont prévus pour pouvoir être relevés pour remplacement ou entretien, il est nécessaire pour permettre leur déplacement qu'il y ait du jeu entre chaque module auxiliaire et les extrémités d'une part du module de tête de puits et d'autre part de la collecte qu'il unit, au moins lorsque ce module auxiliaire est déconnecté de ces deux éléments.
- De ce fait, lors d'une connexion on est amené à déplacer la manchette flottante pour aller la connecter par une de ses extrémités à l'extrémité correspondante de la collecte qui est alors située à l'extérieur du module auxiliaire et qui dispose d'une certaine mobilité. La manchette flottante est ensuite déplacée en sens inverse en entraînant la collecte de manière à venir se connecter par son autre extrémité à l'extrémité correspondante de la canalisation de raccor- dément de tête de puits.
- Préférablement les extrémités de la collecte et de la canalisation de raccordement devraient être alignées, par exemple selon un même axe horizontal, pour permettre un raccordement aisé et convenable par l'intermédiaire d'une manchette flottante.
- Pratiquement il est difficile ou impossible de corriger les différences de niveau entre extrémités de collecte d'une part et de canalisation de raccordement d'autre part, avant connéction par la manchette flottante. De plus, les plans d'accostage d'extrémité de manchette flottante d'une part sur l'extrémité de collecte, d'autre part sur l'extrémité de canalisation de raccordement ne sont généralement pas parfaitement parallèles, comme il serait souhaitable pour pouvoir effectuer facilement un raccordement sous commande à distance.
- Il y a donc un risque important de voir se créer après connexion des déformations inacceptables de la ligne d'axe des canaux internes dans l'ensemble formé par mise bout à bout de la collecte, de la manchette flottante et de la canalisation de raécordement de tête de puits. Ceci peut en particulier être extrêmement génant dans le cas où des outils doivent circuler intérieurement et risquent de se bloquer au niveau de ces déformations.
- En conséquence, la présente invention propose donc un appareillage à manchette flottante de raccordement étanche, réversible et télécommandé de canalisations, notamment immergées ou peu accessibles, dotées de connecteurs qui sont complémentaires de ceux portés par la manchette flottante à ses extrémités et qui ont avant connexion une position prédéterminée au moins approximative à l'intérieur d'une gamme de tolérances admissibles de manière à permettre la connexion successive de l'une des canalisations, dont au moins le connecteur est déplaçable de manière étanche, par verrouillage de ce connecteur avec le connecteur complémentaire correspondant de la manchette flottante préalablement déplacée longitudinalement par télécommande, puis de l'autre canalisation par verrouillage du connecteur de cette autre canalisation avec le second connecteur porté par la manchette flottante après déplacement longitudinal inverse de la manchette flottante et d'au moins le connecteur de la canalisation connectée en premier.
- Selon une caractéristique de l'invention ledit appareillage à manchette flottante comporte un dispositif de positionnement composé d'une rotule d'articulation qui porte la manchette flottante en sa partie centrale et de trois chariots montés l'un sur l'autre de manière à se déplacer rectilignement chacun selon un axe perpendiculaire à ceux des deux autres. Le chariot, dit de transfert, qui porte les deux autres, se déplaçant sous l'action d'au moins un vérin hydraulique télécommandé sur un chemin rectiligne de roulement d'un châssis fixe servant de plan de référence au dispositif de positionnement, le chariot porté par les deux autres, portant lui même la rotule d'articulation de manière à permettre la mise en parallèle des plans d'accostage des connecteurs entre eux avant verrouillage et à assurer un alignement continu des canaux internes des canalisations.
- L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures ci-dessous répertoriées.
-
- La figure 1 présente schématiquement un exemple de module auxiliaire doté d'une manchette flottante pour relier une collecte à une canalisation de raccordement d'un module spécifique constitué ici par une tête de puits.
- La figure 2 présente une vue en élévation et en coupe selon II-II d'un dispositif de positionnement de manchette flottante, pour module auxiliaire, selon l'invention.
- La figure 3 présente une vue en coupe selon III-III du dispositif présenté en figure 2.
- La figure 4 présente un détail de réalisation de l'ensemble chariot de transfert-chariot intermédiaire selon l'invention.
- La figure 5 présente une vue de dessus en coupe selon V-V du dispositif présenté en figures 2 et 3.
- Les figures 6, 7, 8 présentent des détails de réalisation de l'ensemble chariot porteur rotule inclus dans le dispositif de positionnement selon l'invention.
- La figure 9 présente un détail de réalisation d'un arceau support inclu dans le dispositif de positionnement selon l'invention.
- L'ensemble présenté en figure 1 comporte un module d'exploitation 1, symbolisé ici par un module de tête de puits, ce module d'exploitation est logé à la partie supérieure d'une embase 2, en parallèle avec un module auxiliaire 3 dont l'une des fonctions est de le relier à une collecte 4 dont seule l'extrémité est représentée.
- L'une des extrémités de la collecte 4 qui est ici seulement esquissée, vient se loger dans un fourreau 5 d'axe horizontal qui est fixe sur l'embase 2. Cette extrémité, qui est susceptible de se déplacer de façon limitée dans l'axe du fourreau, se termine par un connecteur 6 dont le plan d'accostage est placé avec une certaine tolérance dans une position prédéterminée en attente avant connexion. Dans une forme de réalisation la collecte 4 qui est souple est placée dans une courte et large gaine rigide oblique 4' fixée au fourreau 5 par une extrémité et à la collecte 4 par l'autre. Les dimensions de la gaine 4' par rapport à la collecte 4 et son angle par rapport au fourreau 5 laisse une possibilité de débattement à la collecte dans la gaine et cette possibilité est mise à profit pour permettre un . déplacement horizontal de l'extrémité de collecte, portant le connecteur 6, vers le module auxiliaire 3, à l'encontre de la force de rappel élastique de la partie de collecte située dans la gaine.
- Le module auxiliaire 3 comporte une coque dans laquelle est logée notamment une manchette flottante 7, visible en figure 1 ; cette manchette flottante est dotée à l'une de ses extrémités d'un connecteur 8 complémentaire du connecteqr 6 et à l'autre d'un connecteur 9 complémentaire d'un connecteur 10 porté par le module d'exploitation 1 à l'extrémité d'une canalisation de raccordement 11.
- Les divers connecteurs 6, 8, 9, 10 sont verrouillables entre eux étant par exemple du genre de ceux évoqués dans la demande de brevet français N° 2.500.525. Ils sont aussi autocentrants, l'un des connecteurs tel 6 ou 10 ayant une extrémité cylindrique chanfreinée, telle 6A, alors que le connecteur complémentaire 8 ou 9 possède une entrée conique évasée, telle 8A.
- Le module auxiliaire 3 dont la coque enferme classiquement d'autres éléments composants et par exemple des vannes non représentées, est classiquement doté d'une tête de manutention 12 permettant son treuillage et d'un dispositif d'ancrage 13 en fond de coque, il comporte également au moins un connecteur de télécommande non figuré pour des liaisons de commande également non figurées ici.
- Le connecteur 10 du module d'exploitation 1 est positionné horizontalement face au connecteur 6 avec une certaine tolérance, il est placé en bout de la canalisation de raccordement 11 et au niveau de la paroi latérale du module d'exploitation.
- Le module d'exploitation 1, ou plus précisément de tête de puits qui est représentés-comprend un connecteur 14 placé verticalement au bas du module pour réaliser une liaison étanche avec la partie supérieure d'une tuyauterie 14A coiffant un trou de forage. Cette tuyauterie 14A comporte un canal central pour le pétrole et un canal annulaire coaxial pour les besoins du service. Le connecteur 14 alimente classiquement un sifflet déviateur latéral 15 par lequel on sort latéralement deux conduites séparées 11A, 11B l'une pour le canal central, l'autre pour le canal annulaire.
- Les Conduites 11A et 11B, qui forment ce que l'on a appelé la canalisation de raccordement à deux canaux, aboutissent au connecteur 10. Le sifflet déviateur latéral 15 est classiquement compris entre deux jeux de deux vannes dont seuls les vérins de commande 16A, 16B, 16C, 16D sont visibles sur la figure 1.
- Les figures 2, 3, 5 permettent de définir le dispositif de positionnement d'un appareillage à manchette flottante de raccordement selon l'invention, cet appareillage pouvant comporter comme ici une coque dans laquelle vient se placer de manière déterminée le dispositif de positionnement permettant de déplacer la manchette flottante, ou encore par exemple un simple socle sur lequel vient se placer également de manière déterminée le dispositif de positionnement. Dans l'exemple présenté l'appareillage comporte aussi dans sa coque d'autres organes non figurés tels des vannes et il constitue un module auxiliaire autonome susceptible d'être treuillé isolément.
- Selon l'invention, le dispositif de positionnement de manchette flottante permet de déplacer une manchette flottante 7, triaxialement par rapport à une surface fixe définie par un châssis rigide, de manière que cette manchette flottante puisse s'adapter aux différentes possibilités de position des connecteurs de collecte et de canalisation dans une gamme de tolérances prédéterminées.
- Ces déplacements selon trois axes sont obtenus à l'aide de chariots et sont combinés à une possible oscillation de la manchette dotée en ce but d'une rotule centrale.
- En premier lieu, un chariot de transfert 17 est prévu pour le déplacement de la manchette flottante 7 selon son axe longitudinal (figure 5).
- Dans l'exemple de réalisation présenté, ce chariot de transfert 17 se déplace sur un chemin de roulement rectiligne défini par deux rails parallèles 18A, 18B d'une structure rigide 18 fixée dans le module auxiliaire 3, ou plus précisément dans la partie centrale de la coque de ce module, de manière que les rails et par conséquent le plan de déplacement du chariot de transfert soient horizontaux lorsque le module auxiliaire est en place dans son logement d'embase. Lorsque le chariot de transfert 17 est à mi-chemin sur les rails, les connecteurs 8 et 9 sont logés dans la coque de manière à être protégés contre les chocs lors des manoeuvres de treuillage du module.
- Le chariot de transfert 17 de forme rectangulaire est composé de quatre poutrelles 17C, 17C', 17E, 17F et porte de classiques galets de roulement 19A, 19A', 19B, 19B' de manière à permettre son déplacement sur les rails entre des butées de fin de course 20A, 20A', 20B, 20B' classiquement disposées aux extrémités des rails 18A, 18B.
- Dans la forme de réalisation choisie les galets de roulement 19 sont du type à joues latérales de manière à enserrer le rail sur lequel ils roulent et le chariot est maintenu avec ses galets contre les rails par quatre pattes d'accrochage 37A, 37A', 37B, 37B' qui sont disposées aux extrémités du chariot près des galets et qui viennent s'introduire sous une avancée extérieure des rails 18A, 18B en T ou préférablement en I de manière à interdire le déraillement du chariot de transfert 17 même s'il lui arrivait d'être soulevé par rapport au châssis lors de manoeuvres.
- Le déplacement du chariot de transfert sur les rails 18A, 18B est classiquement télécommandé et la télécommande agit sur au moins un et préférablement deux vérins hydrauliques 31A, 31B insérés entre châssis et chariot.
- Un chariot intermédiaire 21 est prévu pour permettre un déplacement de la manchette flottante transversalement par rapport à l'axe de déplacement du chariot de transfert 17, sa constitution sera définie plus loin (figure 3).
- En dernier lieu un chariot 22 porteur de manchette flottante 7 est prévu pour permettre un déplacement de la manchette flottante selon un troisième axe. de déplacement perpendiculaire à l'axe de déplacement longitudinal et à l'axe de déplacement transversal définis ci-dessus.
- Ce chariot porteur 22 qui sera également défini plus loin, porte une rotule d'articulation sphérique 23, 24 permettant de laisser la manchette flottante 7 osciller avec un débattement limité. Cette rotule 23, 24 est préférablement située en milieu de manchette flottante 7 de manière que son centre corresponde au centre de poids dans l'eau de la manchette (figure 2). La rotule 23, 24 comporte une partie sphérique 23 qui est solidaire de la manchette flottante 7 en son milieu et une partie cylindrique évidée 24 qui est fixée sur le chariot porteur 22 ainsi qu'on le voit sur les figures 2, 3 et 6 à 8.
- Les possibilités d'orientation de la manchette flottante 7 qui sont offertes par la rotule 23, 24, permettent le raccordement correct d'un connecteur 8 ou 9 de manchette flottante avec le connecteur complémentaire 6 ou 10 et notamment la mise en parallèle des plans d'accostage de ces connecteurs en cours et bien entendu après verrouillage.
- La partie évidée 23 est logée dans l'axe d'une pièce de maintien 25 centrale qui est destinée à être d'une part verticale, d'autre part traversée horizontalement par la manchette de manière que les connecteurs 8 et 9 soient situés de part et d'autre de cette pièce de maintien. Cette pièce de- maintien 25 est positionnée dans le chariot porteur 22 par des moyens évoqués plus loin pour que, comme on l'a indiqué plus haut, la manchette 7 ait son axe longitudinal parallèle au sens de déplacement du chariot de transfert 7 sur ses rails 18A, 18B.
- La pièce de maintien 25 disposée et maintenue verticale par son chariot porteur assure le maintien en position horizontale de la manchette flottante par l'intermédiaire d'un ensemble de pistons élastiques, préchargés, escamotables 26 placés à l'extrémité d'autant de potences 27 équidistantes fixées sur cette pièce de maintien 25 de manière que les pistons 26 disposés au moins à peu près perpendiculairement à l'axe horizontal normal de manchette viennent s'appuyer sur l'extérieur du tube formant cette manchette pour la positionner (figure 6 et 7).
- Des taquets 28, disposés de part et d'autre de la manchette flottante 7 sur la pièce de maintien 25, viennent limiter le débattement angulaire en rotation de cette manchette par coopération avec des entailles diamétrales 29C, 29D, ici d'axe vertical, qui sont ménagées dans une bague annulaire 30 fixée à faible distance de la partie sphérique 23 sur la manchette.
- La pièce de maintien 25 présente quatre faces d'appui 25A, 25B, 25C, 25D parallèles à son axe longitudinal et également distantes de cet axe, comme le montre la section transversale de cette pièce de maintien présentée sur les figures 3 et 6.
- Quatre pièces de positionnement 22A, 22B, 22C, 22D de forme allongée, constituent avec la pièce de maintien 25 placée en leur centre, l'essentiel du chariot porteur 22.
- Deux de ces pièces de positionnement 22A, 22B sont fixées perpendiculairement aux faces d'appui 25A et 25B par une de leurs extrémités et assurent un guidage selon un axe perpendiculaire au plan de déplacement du chariot de transfert 7 grâce à des éléments de glissière (38A, 38B) disposés à leurs autres extrémités respectives.
- Les deux pièces de positionnement 22C et 22D sont constituées chacune par une première extrémité de deux vérins 31C, 31D à actions opposées qui sont disposés perpendiculairement au plan de déplacement du chariot de transfert 7 dans l'axe passant par le centre de la rotule 23, 24 et qui viennent pousser sur les faces ,d'appui opposées 25C et 25D de la pièce de maintien 25 en prenant appui sur des poutrelles du chariot intermédiaire 21. Dans une forme préférée de réalisation, le vérin 31C situé sous la pièce de maintien 25 est un vérin hydraulique à double effet alimenté par un accumulateur oiéopneumatique non figuré de manière à exercer un effort vertical vers le haut qui soit supérieur au poids dans l'eau de l'ensemble comprenant la manchette flottante 7 et son chariot porteur 22 équipé de la rotule 23, 24 et qui précharge le vérin 31D de manière que celui- ci, qui est du type à ressort, exerce une pression équilibrante vers le bas, sur la pièce de maintien. On obtient donc, après immersion, un positionnement déterminé à l'avance de la pièce de maintien 25.
- Le chariot intermédiaire 21 est conçu de manière à limiter au maximum l'encombrement en hauteur du dispositif de positionnement pour le débattement vertical désiré du chariot porteur 22 (figure 3).
- En ce but la partie inférieure du chariot intermédiaire 21 vient se déplacer entre et plus bas que les rails 18A, 18B du châssis.
- Cette partie inférieure de chariot intermédiaire 21 est constituée par une poutrelle inférieure 21C agencée pour être disposée transversalement sous les rails 18A et 18B lorsque le chariot intermédiaire est en place, cette poutrelle inférieure 21C supporte en son milieu la seconde extrémité du vérin 31C et elle est elle même portée par deux poutrelles obliques 21E, 21F qui assurent son positionnement entre les rails. Chacune des deux poutrelles obliques 21E, 21F est suspendue sous et à l'extrémité d'une poutrelle de roulement 21G, 21H se déplaçant parallèlement au plan de déplacement du chariot de transfert 17 transversalement à l'axe de déplacement de ce chariot. Les deux poutrelles de roulement 21G, 21H ont leur semelle respectives qui viennent porter chacune par un patin de roulement 32G ou 32H sur un galet de roulement 19E ou 19F porté par le chariot de transfert 1-7 et plus particulièrement par des tronçons de poutrelles en L référencés 17G, 17G' et 17H, 17H', le détail pour l'une des poutrelles de roulement étant présenté en figure 4. Ces tronçons sont disposés parallèlement au plan de déplacement du chariot de transfert 17 à égale distance du plan médian transversal de ce chariot, les axes de galets 19 étant pratiquement dans un même plan.
- Le déraillement du chariot intermédiaire 21 est empêché par quatre patins latéraux 34 fixés de part et d'autre des poutrelles de roulement 21G ou 21H, de manière à venir entourer les ailes parallèles porteuses de galet 19 des tronçons de poutrelle 17G, 17G' d'une part et 17H, 17H' d'autre part, tels les patins 34H, 34H' fixé latéralement sur la poutrelle de roulement 21H de manière à se déplacer parallèlement aux tronçons de poutrelle 17H, 17H'.
- Le chariot intermédiaire 21 comporte également trois poutrelles formant glissières de guidage 21A, 21B, 21D. Les glissières 21A, 21B sont fixées perpendiculairement aux poutrelles de roulement 21G et 21H, au-dessus d'elles de manière que les différentes poutrelles 21 soient coplanaires et que la glissière 21D dite supérieure soit parallèle à la poutrelle inférieure 21C.
- Les glissières 21A, 21B sont prévues pour coopérer chacune avec un élément complémentaire de glissière 38A, 38B porté par une des deux pièces de positionnement 22A ou 22B, en ce but elles ont ici une section en I et l'élément complémentaire de glissière vient ceinturer l'une des deux extrémités en T de ce I, de manière à pouvoir coulisser parallèlement à l'axe longitudinal de glissières.
- La glissière supérieure 21D fixée perpendiculairement en bout des glissières 21A et 21B se prolonge de part et d'autre de ses glissières 21A, 21B pour venir prendre appui par sa semelle sur deux éléments complémentaires de glissière 39A, 39B fixés en bout de deux poutres supports fixes 17A, 17B perpendiculaires aux poutrelles 17E et 17F du chariot, de transfert 17 et au dessus de ce chariot.
- La poutrelle inférieure 21C et la glissière supérieure 21D portent chacune en son milieu la seconde extrémité d'un des vérins 31C ou 31D dont la première extrémité 22C ou 22D est appliquée contre la pièce de maintien 25.
- Deux vérins antagonistes, élastiques, à ressorts préchargés 31E, 31F sont insérés entre chacune des poutres supports 17A ou 17B et la poutrelle 21A ou 21B servant de glissière qui est la plus proche, de manière à permettre un déplacement transversal et bidirectionnel du chariot intermédiaire 21, du chariot porteur 22, de la pièce de maintien 25 et donc de la manchette 7 par rapport au sens de déplacement du chariot porteur 17 et à partir d'une position médiane d'équilibre.
- En conséquence le simple déplacement du chariot de transfert 17 vers le fourreau 5 ou vers le module d'exploitation 1 entraîne l'alignement des canaux internes de la manchette flottante avec ceux de la collecte 4 ou de la canalisation 11 par autocentrage du connecteur 8 ou 9 selon l'axe du connecteur 6 ou 10 associé, en raison du coulissement de l'embout chanfreiné, tel 6A (fig.1), de l'un contre la paroi conique de l'entrée évasée, telle 8A, de l'autre sous l'effet de l'effort de translation exercé par les vérins hydrauliques 31A, 31B. Les réactions occasionnées par l'appui d'un connecteur 8 ou 9 de manchette sur le connecteur 6 ou 10 complémentaire, au moins temporairement fixe lors du raccordement, entraînant des modifications d'orientation de la manchette 7 et/ou des déplacements de la pièce de maintien 25 vis-à-vis du chariot intermédiaire 21 et ou du chariot de transfert 17, en jouant sur l'élasticité des vérins 31C, 31D, 31E, 31F et des pistons 26.
- Pour assurer le maintien vertical de la manchette 7 avant connexion il est prévu au moins un et préférablement deux arceaux supports 41, 41' (figure 9) à au moins une et préférablement deux extrémités du châssis 18 portant les rails 18A et 18B au delà de ces rails selon l'axe de déplacement du chariot de transfert 17.
- Ces arceaux supports 41, 41' sont montés rotatifs sur des axes 42, 42' de manière à pouvoir passer d'une position au moins approximativement verticale de soutien sous la manchette flottante 7 à une position escamotée permettant les déplacements de la manchette, lorsque ces arceaux sont abaissés en rotation par des vérins 43, 43' eux mêmes oscillants et télécommandés.
Claims (9)
1/ Appareillage à manchette flottante de raccordement étanche, réversible et télécommandé de canalisations (4, 11), notamment immergées, dotées de connecteurs (6, 10) qui sont complémentaires de ceux (8, 9) portés par la manchette flottante à ses extrémités et qui avant connexion.ont une position prédéterminée au moins approximative dans une gamme de tolérances admissibles, de manière à permettre la connexion successive de l'une des canalisations (4), dont au moins le connecteur (6) est déplaçable de manière étanche, par verrouillage de ce connecteur (6) avec le connecteur (8) correspondant de la manchette flottante (7) déplacée longitudinalement par télécommande, puis de l'autre canalisation (11) par verrouillage du connecteur (10) de cette autre canalisation avec le connecteur (9) correspondant de la manchette flottante après déplacement longitudinal de sens inverse au précédent de la manchette flottante (7) et d'au moins le connecteur (6) de la canalisation connectée en premier, ledit appareillage étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de positionnement (17, 21, 22, 23, 24) de manchette flottante (7) par rapport à un plan de référence défini par un chemin rectiligne de roulement (18A, 18B) d'une structure fixe (18) sur lequel vient se déplacer le dispositif de positionnement, composé d'une rotule (23, 24) supportée par trois chariots (17, 21, 22) montés l'un sur l'autre de manière à permettre à chacun d'eux de se déplacer rectilignement selon un axe de déplacement perpendiculaire à ceux des deux autres, le chariot, dit de transfert (17), qui porte les deux autres, se déplaçant sur le chemin rectiligne de roulement (18A, 18B) du châssis fixe sous l'action d'au moins un vérin hydraulique (31A) télécommandé, le chariot (22) porté par les deux autres supportant lui même la rotule (23,24) d'articulation de manchette flottante (7) qui entoure cette manchette en sa partie centrale de manière à permettre une connexion correcte des connecteurs de manchette avec les connecteurs de canalisation par autocentrage avant verrouillage et à assurer un alignement continu des canaux internes des canalisations, en raison des possibilités d'orientation de la manchette flottante (7) au niveau de sa rotule et des possibilités de déplacement du chariot porteur vis-à-vis de la structure fixe à partir d'une position d'équilibre prédéterminée.
2/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un chariot intermédiaire (21) apte à être déplacé horizontalement selon un axe perpendiculaire à l'axe horizontal de déplacement du chariot de transfert (17) qui le porte, à partir d'une position médiane d'équilibre déterminée par les actions de deux vérins élastiques antagonistes (31E, 31F) placés entre ce chariot intermédiaire et le chariot de transfert.
3/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé, en ce que la rotule (23, 24) de la manchette flottante (7) est placée au centre d'une pièce de maintien (25) du chariot porteur (22) qui permet le déplacement de cette manchette flottante dans un plan vertical à partir d'une position d'équilibre prédéterminée par l'action antagoniste de deux vérins (31C, 31D) dont l'un (31C), dit vérin inférieur, placé sous la pièce de maintien (25) produit un effort vertical vers le haut qui est supérieur au poids de l'ensemble, comprenant la manchette flottante, la rotule et la pièce de maintien, qu'il porte de manière à précontreindre le vérin antagoniste (31D) et à lui faire exercer une pression d'équilibrage dirigée vers le bas.
4/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la reven- dioation 3, caractérisé en ce que le chariot (22) portant la rotule (23, 24) comporte une pièce de maintien centrale (25) associée à quatre pièces de positionnement (22A, 22B, 22C, 22D) dont les axes coplanaires sont deux à deux d'une part perpendiculaires d'autre part alignés, deux de ses pièces de positionnement (22A, 22B), disposées en alignement de part et d'autre de la pièce de maintien (25), comportant des éléments de glissière (38A, 38B) destinés à coulisser le long de poutrelles de guidage (21A, 21B) fixées sur le chariot intermédiaire (21) situé entre le chariot de transfert (17) et le chariot porteur (22), les deux autres pièces de positionnement (22C, 22D) également alignées de part et d'autre de la pièce de maintien (25) étant en extrémité de vérins (31C, 31D) antagonistes reliant la pièce de maintien (25) au chariot de transfert (21) et autorisant le déplacement de cette pièce de maintien parallèlement aux poutrelles de guidage (21A, 21B), l'axe de la partie cylindrique évidée (24) de la rotule (23, 24) étant perpendiculaire aux axes des pièces de positionnement (22A à 22D) en leur point de rencontre.
5/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon l'une des revendications 1 ou 3,'caractérisé en ce que le chariot (22) portant la rotule (23, 24) dans une pièce de maintien centrale (25) comporte des moyens de maintien de manchette flottante (7) constitués par des pistons (26) élastiques, préchargés et escamotables qui sont régulièrement disposés autour de la manchette flottante (7) sur laquelle ils s'appuient, à distance de la partie cylindrique évidée (24) de la rotule (23, 24) fixée au centre de la pièce de maintien et au moins à peu près perpendiculaires à l'axe de la partie centrale évidée (24). 6/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon l'une des revendications 1, 3 ou 5, caractérisé en ce que le chariot portant la rotule (23, 24) dans une pièce de maintien centrale (25) comporte des moyens de limitation de débattement angulaire en rotation de la manchette flottante (7) constitués par des taquets (28) fixés sur la pièce de maintien en des positions diamétralement opposées par rapport à l'axe de la partie cylindrique évidée (24) de rotule et par des entailles correspondantes sur une bague (29) montée sur la manchette (7) au delà de la partie sphérique (23) de rotule.
7/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chariot de transfert (17) comporte un châssis rectangulaire centralement évidé (17C, 17C', 17E, 17F) permettant un déplacement intérieur limité d'une poutre d'appui'(21C) du châssis intermédiaire (21) lors des déplacements de ce dernier par rapport au chariot de transfert, en ce que les éléments de glissière (39A, 39B) pour la poutrelle d'appui supérieure (21D) du chariot intermédiaire sont situés au sommet de poutres supports (17A, 17B) fixées sur le chariot de transfert (17) de manière à permettre le déplacement du chariot intermédiaire (21) transversalement par rapport au sens de déplacement du chariot de transfert.
8/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chariot (22) porteur de rotule est placé au centre d'un chariot intermédiaire (21) plan, entre d'une part deux poutrelles parallèles de guidage (21A, 21B) et d'autre part deux poutrelles (21C, 21D) d'appui de vérin assujetties perpendiculairement aux précédentes et en ce que les poutrelles d'appui de vérin sont disposées de part et d'autre du plan de roulement du chariot intermédiaire sur le chariot de transfert pour permettre une réduction de la hauteur hors-tout du dispositif de positionnement.
9/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chariot intermédiaire (21) plan comporte deux poutrelles de roulement (21G, 21H), alignées parallèlement aux poutrelles d'appui (21C, 21D) entre ces poutrelles d'appui, de part et d'autre des poutrelles de guidage (21A, 21B), pour son déplacement, suivant l'axe d'alignement des poutrelles de roulement (21G, 21H), sur des galets (19E, 19F) du chariot de transfert (17), l'une des poutrelles d'appui, dite supérieure (21D) étant de plus guidée par des éléments de glissière (39A, 39B) assujettis au chariot de transfert et en ce que les vérins de déplacement (31E, 31F) de ce chariot intermédiaire (21) par rapport au chariot de transfert sont respectivement situés entre chaque poutrelle de guidage (21A, 21B) et la poutre support (17A, 17B) la plus proche à mi-hauteur du chariot intermédiaire (21).
10/ Appareillage à manchette flottante de raccordement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure fixe comporte au moins un arceau support (41) de manchette flottante (7) en bout de chemin de roulement (18A, 18B) de chariot de transfert (17), ledit arceau étant monté rotatif sur un axe (42) de manière à pouvoir passer d'une position au moins approximativement verticale de soutien de la manchette flottante en position parallèle au plan de référence _constitué par le chemin de roulement (18A, 18B) à une position escamotée permettant le déplacement et l'orientation de cette manchette flottante.
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