FR2497263A1 - Colonne montante souple a ensemble d'ecartement pour exploitation petroliere au large des cotes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE COLONNE MONTANTE SOUPLE. ELLE SE RAPPORTE A UNE COLONNE MONTANTE RELIANT UNE BASE SOUS-MARINE 24 A UNE INSTALLATION 22A PLACEE EN SURFACE. LA COLONNE A UN TRONCON RIGIDE 21 ET UN TRONCON SOUPLE 22. CELUI-CI A UNE FORME EN CHAINETTE, LES CONDUITES D'ECOULEMENT ETANT RETENUES A INTERVALLES REGULIERS PAR DES POUTRES D'ECARTEMENT 75 QUI ONT DES OUVERTURES PERMETTANT UN COULISSEMENT LIBRE DES CONDUITES. APPLICATION AUX COLONNES MONTANTES D'EXPLOITATION PETROLIERE AU LARGE DES COTES.

Description

La présente invention concerne une colonne mon-

tante souple marine, c'est-à-dire un système destiné à assurer la communication des fluides entre une installation placée à la surface de la mer et une tête de puits ou un système collecteur placé au fond. Au cours de l'exploitation des hydrocarbures fluides des gisements marins de pétrole et de gaz en eaux profondes, il faut qu'un système assure la communication des fluides entre le fond de la mer et la surface, lorsque

les équipementsde production ont été établis. Un tel sys-

tème, couramment appelé "colonne montante de production", comprend habituellement plusieurs conduits dans lesquels divers fluides produits sont transportés vers la surface, et notamment des canalisations de pétrole et de gaz, ainsi

que des canalisations de commande hydraulique et de service.

Dans de nombreuses zones de production au large

des côtes, on peut utiliser une installation flottante com-

me plate-forme de production et/ou de stockage. Comme l'ins-

tallation est exposée aux conditions régnant à la surface et au-dessous, elle subit divers mouvements, par exemple de soulèvement, de roulis, de tangage et de dérive. Une colonne montante de production, devant fonctionner de façon

satisfaisante avec une telle installation, doit être suf-

fisament souple pour qu'elle compense ces mouvements pern-

dant de longues périodes de fonctionnement et sans panne.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 182 584 décrit une telle colonne montante marine. Cette colonne comprend un tronçon inférieur qui part du fonide la mer et qui rejoint une position fixe qui se trouve juste ( -;OU

de la zone de turbulence qui existe à proximité de la sur-

face de] 'eau, et un tronçon souple comprenant des condaite d'écouiement placées entre la partie supérieure du tronçon

riide et un -iavire cui flotte en surface, par l'interme-

diaire de la zone de turbulence. Un flotteur immercé est fixé à la partie supérieure du tronçon rigide afin que celui-ci conserve une attitude sensiblement verticale. Dans les colonnes montantes le ce type, la mise en place et l'en tretien des conduites souples d'écoulement qui sont fixées

au tronçon rigide d'une manière telle que la partie d'ex-

trémité adjacente au tronçon rigide n'a pas une inclinaison

normale pour une chaînette, présentent souvent des difficul-

tés. Cette disposition peut provoquer des contraintes lo- calisées, conduisant à une usure indésirable de la conduite

souple d'écoulement au niveau de son équipement terminal.

Lorsque la conduite d'écoulement prend la forme naturelle

d'une chaînette, elle s'approche du tronçon fixe en direc-

tion ascendante presque verticale à son point de suspension.

Une colonne montante souple destinée à être uti-

lisée dans les océans à grande profondeur est donc néces-

saire afin qu'elle relie l'installation en surface au tron-

çon inférieur immergé de colonne, d'une manière qui per-

mette (1) une excursion latérale et la rotation du navire flottant en surface sous l'action des éléments, (2) une souplesse verticale permettant le mouvement associé aux

vagues et aux marées et (3) la déconnexion et la réparation.

Etant donné les poids et pressions importants dans cer-

taines conduites d'écoulement, notamment les gros conduits

qui transportent du pétrole, chaque conduite souple d'écou-

lement doit être avantageusement supportée avec une confi-

guration de chaînette entre un flotteur de position fixe et l'installation de surface. Bien que de nombreux conduits souples de longueurs égales présentent des avantages, les

conditions sévères imposées par les éléments et par le fonc-

tionnement peuvent provoquer un emmêlement ou une usure des conduites d'écoulement et des lignes hydrauliques de

commande en forme de chaînette.

On a consacré diverses tentatives à la résolution de ces problèmes, par exemple par utilisation de dispositif de retenue destiné à écarter et maintenir à distance les conduits souples individuels. Cependant, les contraintes de torsion et l'inégalité des contraintes de raccordement

posent des problèmes importants à la conservation d'un sys-

tème fiable.

7' invention concerne une colonne montante sotuip

qui supprime ou résout ces problèmes.

- Plus précisément, l'invention concerne une colon-

ne montante marine souple destinée à assurer le raccorde-

ment entre une base se trouvant au fond d'une mer et une installa-

tion se trouvant à la surface, cette colonne comprenant un tronçon de colonne à plusieurs conduits partant de la base et rejoignant un tronçon immergé à flotteur, et un

tronçon de conduites souples d'écoulement raccordé au tron-

çon à flotteur et à l'installation de surface, le tronçon de conduites souples d'écoulement comprenant

plusieurs conduites souples d'écoulement raccor-

dées, à une première extrémité, au niveau du tronçon à flotteur, à des conduits correspondants du tronçon de colonne montante, sous forme d'un arrangement parallèle dans

lequel les conduites sont espacées linéairement, et rac-

cordées à leur autre extrémité à l'installation de surface,

sous forme d'un arrangement de conduites distantes radia-

lement, chaque conduite souple d'écoulement étant suspendue

à ses raccords suivant des inclinaisons sensiblement ver-

ticales correspondant à une forme en chaînette et prenant sur toute sa longueur une telle forme en chaînette, plusieurs poutres transversales d'écartement, espacées le long des conduites souples d'écoulement afin que celles-ci soient maintenues sous forme d'un arrangement parallèle dans lequel elles sont espacées linéairement, sur

la plus grande partie de leur longueur, les conduites sou-

ples pouvant cependant se déplacer longitudinalement, et un dispositif destiné à maintenir les poutres

d'écartement dans]eurspositions distantes longitudina-

lement le long des conduites souples d'écoulement.

Comme les conduites souples d'écoulement sont

maintenues sous forme d'un arrangement parallèle dans le-

quel. elles sont distantes linéairement, c'est-à-dire sous forme d'un arrangement analogue à un ruban, sur la plus

grande partie de leur longueur, le contact mutuel des con-

duites souples est éliminé en grande partie si bien que les conduites ne peuvent pas s'emmêler et s'user par ragage. Simultanément, les conduites sont suspendues à leurs points de connexion au tronçon à flotteur et à

l'installation en surface, avec des inclinaisons sensi-

blement verticales correspondant à la forme en chaînette si bien que les contraintes exercées sur les conduites et

l'équipement de leurs extrémités sont réduites, avec ré-

duction de l'usure et augmentation de la durée de service

et de la fiabilité de la colonne montante.

A l'extrémité supérieure, c'est-à-dire entre'

l'installation de surface et la poutre adjacente d'écar-

tement, l'arrangement des conduites d'écoulement passe= d'une forme parallèle à conduites linéairement espacées à une forme à conduites espacées radialement au point de

fixation de l'installation de surface. L'arrangement com- -

pact à espacement radial est avantageux pour la connexion à un système rotatif de transmission de fluide présent

dans l'installation de surface, notamment un navire.de pro-

duction ou une plate-forme flottante. Un tel système de transmission comprend un organe rotatif, par exemple un bouchon circulaire rotatif placé dans un puits, ayant une

section circulaire, par exemple de forme cylindrique, tron-

conique ou partiellement sphéroldale, avec un axe vertical

de rotation. L'installation-de surface a un dispositif d'en-

traînement de l'organe rotatif, permettant le maintien de celui-ci à un azimut prédéterminé, habituellement plus ou moins 45 degrés, par rapport au plan vertical passant par

l'organe rotatif et le tronçon immergé à flotteur, c'est-à-

dire les deux extrémités des conduites souples d'écoulement.

Les conduites souples d'écoulement ont de préfé-

rence une section circulaire et elles ont avantageusement pratiquement la même longueur. Comme elles ont des fonctions différentes, leurs diamètres sont aussi différents si bien

que leur souplesse et leur poids varient de l'une à l'autre.

Un bon équilibrage de l'arrangement en ruban de ces con-

duites, sans torsion, est obtenu lorsque les conduites de plus grand diamètre (et en conséquence les plus lourdes) sont placées au centre de l'arrangement linéaire et les conduites de plus petit diamètre (et en conséquence les plus légères) sont placées sur les côtés de l'arrangement

linéaire. La séquence de montage des conduites dans l'ar-

rangement linéaire est de préférence conservée dans l'ar-

rangement radial de l'installation en surface afin que le

risque de torsion et d'emmêlement des conduites soit ré-

duit.

Les poutres transversales d'écartement qui re-

tiennent les conduites sous forme d'un arrangement parallèle espacé linéairement comportent avantageusement chacune plusieurs ouvertures circulaires destinées au passage et à la retenue des conduites souples. Comme celles-ci doivent être libres de se déplacer longitudinalement par rapport aux poutres d'écartement et les unes par rapport aux autres, chaque ouverture circulaire doit avoir un diamètre interne laissant un espace d'au moins 25 % autour de la conduite afin qu'elle y soit retenue. Une telle disposition présente

en outre un avantage car, comme les orifices sont suffisam-

ment grands, une conduite de l'équipement terminal qui y est

fixée peut être retirée de la poutre d'écartement par sim-

ple passage de la totalité de la conduite par l'ouverture

sous l'action d'une force de traction. Cependant, les ou-

vertures circulaires peuvent de préférence être ouvertes latéralement afin qu'elles permettent un enlèvement et un

remplacement facile des conduites souples.

Comme les poutres transversales d'écartement ont

pour seul rôle de retenir les conduites sous forme de l'ar-

rangement parallèle nécessaire avec l'espacement linéaire voulu mais ne supportent pas ces conduites et ne sont pas supportées par celles-ci, un dispositif supplémentaire

maintient les poutres d'écartement à des emplacements pré-

déterminés le long des conduites. Ce dispositif est avan-

tageusement un câble suspendu au tronçon à flotteur et à l'installation de surface et reliant successivement les poutres d'écartement. Comme le câble ne doit pas empêcher

les conduites de prendre naturellement la forme d'une chaî-

nette, il a avantageusement pratiquement la même longueur que les conduites. Il est cependant avantageux d'utiliser deux câbles, fixés chacun à une extrémité des poutres,

afin que celles-cisolentmaintenuesavec l'attitude transver-

sale voulue.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront compris à la lecture de la description qui

va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels

la figure 1 représente schématiquement une co-

lonne montante souple marine; la figure 2 est une vue en plan d'un navire qui tourne à la surface sous l'action des éléments; la figure 3 est une vue en plan du tronçon à flotteur de la colonne montante; la figure 4 est une élévation latérale du tronçon à flotteur; la figure 5 est une vue en plan du tronçon à flotteur avec un ensemble associé de raccordement qui lui est fixé; la figure 6 est une coupe verticale du tronçon à flotteur; la figure 7 est une élévation en coupe partielle du tronçon à flotteur ayant un ensemble de raccordement et une conduite souple d'écoulement qui y est fixée;

la figure 8 est une élévation latérale d'un seg-

ment de tronçon de conduite souple d'écoulement représen-

tant en bout une poutre d'écartement avec des fils de sup-

port qui y sont fixés;

la figure 9 est une élévation frontale du tron-

çon de conduite souple d'écoulement et d'une poutre d'écar-

tement; la figure 10 est une coupe du tronçon de conduite souple d'écoulement représentant la poutre d'écartement; la figure 11 est une vue en plan d'un ensemble de raccordement du tronçon de conduite souple d'écoulement au tronçon à flotteur;

la figure 12 est une élévation frontale de l'en-

semble de raccordement; et

les figures 13A à 13D représentent schématique-

ment une séquence de mise en place de la colonne montante souple.

Dans la description qui suit faite en référence

aux dessins, certaines parties de la colonne montante souple sont représentées simplement à titre illustratif,

dans un exemple de mise en oeuvre. Cependant, des modi-

fications et variantes de ces parties peuvent être utilisées dans la plupart des cas. Ainsi, l'installation de surface n'est pas obligatoirement un navire producteur puisque des ensembles semisubmersibles ou des plate-formes flottantes constituent des structures qui peuvent aussi être utilisées avec des colonnes souples, comme représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 098 333. De manière analogue, la structure particulière du raccordement au fond de la mer peut être adaptée à une tête de puits unique, à un système de collecte et de rassemblement de nombreux puits et/ou à un collecteur destiné à recevoir

et à transporter du pétrole et du gaz. De manière, le tron-

çon inférieur immergé et vertical de colonne n'est pas obli-

gatoirement formé de conduits rigides, puisque des tuyau-

teries souples ou des tubes souples mis sous tension par des flotteurs peuvent garder une position fixe lorsqu'ils sont fixés au fond de l'océan, comme.décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 911 688 et dans le brevet français n0 2 370 219. Une excursion limitée du tronçon inférieur de colonne est aussi possible, mais le tronçon supérieur en forme de chaînette est nécessaire afin qu'il permette une excursion horizontale et des variations de

hauteur importantes de l'installation de surface.

Sur les dessins, la figure 1 représente une co-

lonne montante souple marine 10 en position de travail,

au large des côtes. La colonne a un tronçon rigide infé-

rieur 21 et un tronçon supérieur souple 22, Le tronçon 21 est fixé à une base 24 au fond 23 de la mer et dépasse

vers le haut jusqu'en un point qui se trouve juste au-

dessous d'une zone 25 de turbulence, c'est-a-dire de la zone qui comprend l'eau qui se trouve au-dessous de la surface et qui est normalement affectée par les conditions

en surface, par exemple les courants, les vents de sur-

face et les vagues. Un tronçon 26 à flotteur comprenant

des chambres 31 de flottaison, est placé à la partie-su-

périeure du tronçon rigide 21 afin que celui-ci reste en position verticale sous tension. Le tronçon souple 22 a plusieurs conduites souples d'écoulement 70 et plusieurs poutres 75 d'écartement, les conduites étant raccordées

à des passages correspondants formés dans le tronçon ri-

gide 21, au niveau du tronçon 26 à flotteur. Le tronçon souple 22 descend à partir du tronçon 26 à flotteur, en suivant un trajet en chaînette avant de remonter vers la

surface au niveau de laquelle il se raccorde à l'instal-

lation flottante 22a.

La configuration en chaînette des conduites d'écoulement permet un transport sûr des fluides, malgré une variation considérable de la position du navire de

surface par rapport au tronçon fixe de colonne. Les varia-

tions de l'attitude en rotation lorsqu'un navire de pro-

duction tourne sur lui-même peuvent être compensées par utilisation d'un bouchon rotatif 101 placé dans un puits comme indiqué sur les figures 1 et 2. L'utilisation d'un sous-ensemble rotatif de transmission de fluide à bord du navire, permettant par exemple un couplage des fluides sur un arc de cercle de 270 , permet la stabilisation-de l'extrémité du tronçon 22 proche de la surface avec une attitude relativement fixe. L'installation de surface subit aussi une excursion latérale qui la rapproche ou l'éloigne du tronçon inférieur, par exemple sur une distance pouvant atteindre la moitié de la longueur totale du tronçon souple 22. Habituellement, l'installation en surface doit pouvoir avoir un fonctionnement sûr dans une plage azimutale de + 45 . Ce secteur de fonctionnement ou "cycle d'horloge"

peut être obtenu avec la colonne montante souple selon l'in-

vention, les contraintes restant réparties de façon accep-

table dans les sous-ensembles immergés de raccordement.

L'angle d'écart du faisceau de conduites d'écou-

lement par rapport à une chainette augmente lorsque l'ex-

cursion du navire en surface augmente par rapport au tron-

çon inférieur de colonne. Evidemment, un navire amarré directement audessus de la colonne rigide a des conduites d'écoulement dirigées verticalement (inclinaison de O' en pratique). Dans une colonne dans laquelle la longueur des tuyauteries souples est égale à trois fois la profondeur L de raccordement de la colonne, lorsque l'excursion passe de 0 à 1,5 L, l'angle normal de la chaînette augmente à

environ.

Comme l'indique la figure 1, la partie 24 de bas est placée sur le fond de la mer et les conduites immergée provenant des puits individuels peuvent y aboutir. La base 24 peut être une tête de puits, un organe de complètement de plusieurs puits, un centre collecteur immergé, ou une structure sous-marine analogue. Chaque conduite immergée aboutit à la base 24 et a de préférence un raccord commande à distance, par exemple un raccord enfichable, fixé à son extrémité inférieure. Comme l'indiquent les figures 1 et 3 à 6, le tronçon inférieur 21 peut avoir une enveloppe 27 qui a un ensemble de raccordement (non représenté) à son extrémité inférieure, cet ensemble étant lui-même destiné à coopérer avec un dispositif de montage placé sur la base

24 afin que l'enveloppe 27 soit fixée à celle-ci.

Comme indiqué sur la figure 3, plusieurs conduit: rigides individuels 30 d'écoulement qui peuvent avoir le même diamètre ou des diamètres différents, passent dans de guides placés à l'intérieur de l'enveloppe 27, de manière connue, ou fixés à l'extér.ieur de celle-ci. Ils sont relié; par des connecteurs emboîtables ou vissés sur la base 24 et forment des circuits individuels de circulation entre 1l

fond 23 de la mer et un point adjacent au tronçon à flot-

teur, à la partie supérieure de l'enveloppe 27.

Le tronçon 26 à flotteur comporte deux chambres 31 de flottaison, fixées à des côtés diamétralement oppose de l'enveloppe 27. Comme l'indiquent les figures 3 et 4, une poutre 33 est disposée entre les chambres 31, près de leurs extrémités supérieures, et y est fixée. Des bri; H de support latéral, destinés à coopérer avec un ensemble de raccordement, sont fixés aux bords externes des chambres 31 et en dépassent horizontalement vers l'extérieur. Une fente 34a ou partie à encoches formée sur le bord interne

du bras est placée entre la structure principale de flot-

taison et l'extrémité de chaque bras 34. Ces fentes sont destinées à supporter un organe intermédiaire double de transmission appartenant à l'ensemble de raccordement tel

que décrit dans la suite du présent mémoire.

Plusieurs structures 35 de support sont montées sur l'enveloppe 27 et fixées à la poutre 33, sur le tronçon à flotteur, afin qu'elles logent et retiennent des conduits en inversé (ou des conduits en col de cygne). Bien que, par raison de clarté, les figures 3, 4 et 6 ne représentent qu'une seule structure 35, il faut noter que le tronçon à flotteur comprend une structure analogue 35 pour chaque conduit rigide 30 qui se trouve dans l'enveloppe 27. Comme indiqué sur la figure 6, un exemple de structure 35 comprend un châssis vertical 37 ayant un élément inférieur 38 de montage fixé à une poutre 33 de flotteur et ayant une rigole

39 fixée à sa face supérieure. La rigole 39 est suffisam-

ment large pour qu'elle loge un conduit correspondant 36 en col de cygne. Des montants 40 de guidage sont fixés aux chambres 31 et en dépassent vers le haut (comme indiqué sur les figures 3, 4 et 5) afin que l'installation des conduits

en col de cygne soit facilitée.

Les figures 1 et 7 représentent un exemple d'en-

semble de raccordement comprenant un conduit 36 en col de cygne. Ce conduit a un tronçon de conduit rigide qui se recourbe vers le bas aux deux extrémités afin qu'il forme un trajet de circulation en U inversé. Un raccord 42 (par exemple un raccord à bague vissée, commandé hydrauliquernent) est fixé à une première extrémité du conduit 36 en col de

cygne et est destiné à raccorder celui-ci au conduit cor-

24972i respondant 30 de la colonne inférieure, lorsque le conduit 36 est abaissé en position de travail. Les conditions très sévères de travail des systèmes de manutention sous-marins peuvent provoquer des pannes fréquentes de l'appareillage et peuvent poser des problèmes de réparation et des vannes de sécurité sont habituellement incorporéesà toutes les conduites d'écoulement afin que la pollution et les pertes de produit soient minimales. Des raccords et des dispositifs

hydrauliques de mise en action redondants sont aussi souhai-

tables étant donné les pannes occasionnelles de l'appareil-

lage. Une vanne d'arrêt d'urgence 43 est aussi montée dans le conduit en col de cygne, juste au-dessus de son autre

extrémité qui est tournée vers le bas.

Le tronçon souple représenté sur les figures 1 et 8 a 1 comporte plusieurs conduites souples d'écoulement raccordées chacune à l'installation 22a de surface et à un conduit correspondant 36 en col de cygne du tronçon 26

de flottaison. Le raccordement des conduites 70 aux con-

duits 36 est décrit en détail dans la suite du présent mé-

moire. Le raccordement des conduites 70 à l'installation 22a s'effectue par l'intermédiaire du bouchon rotatif 101 placé dans un puits, les conduites étant disposées suivant un arrangement dans lequel elles sont espacées radialement,

par exemple en cercle.

Les conduites souples d'écoulement 70 sont de

préférence des conduits gainés multicouches "Coflexip".

Elles ont une section circulaire et comportent un revête-

ment externe protecteur d'une matière à faible coefficient de frottement. Elles sont disponibles dans le commerce avec diverses dimensions et peuvent être munies d'extrémités amovibles. Comme indiqué précédemment, le tronçon souple 22

a des poutres transversales 75 d'écartement sur sa longueur.

Ces poutres maintiennent les conduits souples de même lon-

gueur sous forme d'un arrangement parallèle dans lequel

les conduites sont espacées linéairement sur toute la lon-

gueur du tronçon souple, sauf dans la partie comprise entre l'installation 22a de surface et la poutre 75 d'écartement

qui est la plus proche de cette installation.

Chaque poutre 75 d'écartement est une barre trans-

versale 76 sur laquelle sont disposés plusieurs guides dis-

tants 77 à raison d'un guide destiné à retenir avec du jeu chaque conduite 70. Chaque guide 77 a un portillon articulé 78 qui peut être ouvert. (comme indiqué en traits mixtes sur la figure 10) afin que la conduite correspondante se loge dans le guide, et qui peut être fermé avec une goupille 77a fixant la conduite dans le guide. Chaque guide est suffisamment large pour laisser un jeu d'au moins 25 % du diamètre de la conduite autour de celle-ci afin qu'elle puisse se déplacer librement dans le guide. En outre, les guides sont de préférence suffisamment grands pour permettre un passage libre des équipements des extrémités des conduites, reliés au tronçon à flotteur. Les guides 77 peuvent être revêtus d'un manchon 79 de matière plastique ayant un

faible coefficient de frottement afin que l'usure des con-

duites 70 soit minimale.

Comme l'indiquent les figures 9 et 10, la conduite de plus grand diamètre est placée au centre du tronçon souple en ruban alors que les conduites de petit diamètre se trouvent de part et d'autre, celles de plus petit diamître se trouvant au bord. Cette disposition forme un arrangement équilibré qui est symétrique dans la mesure du possible,

au point de vue du poids et de la dimension des conduites.

Comme les poutres 75 d'écartement peuvent cou-

lisser par rapport aux conduites 70, des câbles 80 de sup-

port sont fixes aux extrémités de chaque poutre d'écartc-

ment par des connecteurs 81. Ces câbles 80 relient les paires adjacentes de poutres d'écaLtemeTt et relien7 les

poutres au bouchon rotatif 101 et à l'ensemble 82 de rac-

cordeiLent respectivement, si bien qu'ils supportent le3 poutres d'écartement à des positions prédéterminées le]o::

des conduites 70.

Les câbles 80 qui relient les poutres 75 peuvent cependant être disposés de d iffrentes rnienLres posrvu qu'ils remplissent leurs fonctions principales de support

du poids des poutres d'écartement et de maintien de l'es-

pacement du tronçon souple, sans perturbations des con-

duites souples. A cet égard, il faut noter que les poutres d'écartement peuvent avoir un poids considérable et peuvent en conséquence nécessiter un support important par les câbles, bien que d'autres poutres d'écartement puissent avoir une légère flottaison négative ou puissent même avoir une flottaison positive; dans ce cas, les câbles n'assurent qu'un faible support mais ont essentiellement

pour rôle de maintenir l'espacement des poutres.

Les espacements les plus avantageux pour les poutres 75, le long des conduites souples, peuvent être exprimés de façon générale en fonction de la longueur L

des conduites souples. Ainsi, la première poutre d'espace-

ment est en général à une distance comprise L/4 et L/3 du point de fixation au bouchon rotatif 101, afin qu'il reste une longueur convenable non maintenue dans laquelle les conduites peuvent passer de l'arrangement à espacement radial à l'arrangement à espacement linéaire. Les poutres d'écartement restantes sont en général plus rapprochées afir qu'elles donnent la configuration en ruban aux conduites, les espacements étant par exemple compris entre L/10 et L/8. Cependant, l'espacement précis dépend d'un certain

nombre de facteurs tels que le nombre de poutres d'espa-

cement utilisées, le rapport longueur/largeur du tronçon

souple, et la souplesse des conduites considérées indivi-

duellement et ensemble. Quel que soit le nombre de poutres cependant, les conduites doivent pouvoir prendre librement

la forme de chainette sur toute leur longueur.

L'ensemble 82 de raccordement (figures il et 12) constitue un dispositif de montage et de raccordement du tronçon souple 22 sur le tronçon 26 à flotteur. L'ensemble 82 a un organe horizontal allongé 83 de support. Cet organe peut être une poutre d'acier en forme de caisson, ayant plusieurs cavités espacées 84 qui logent les conduites

souples correspondantes 70 avec un arrangement linéaire. Un dispositif de chargement et de blocage, telsque des portillons 85

articulés dans les cavités 84, maintiennent les parties terminales des conduites 70 sur l'ensemble de raccordement. Des vérins hydrauliques 86 commandent latéralement les portillons 85 entre une position ouverte (représentée en traits interrompus sur la figure 11) et une position fermée de blocage. Les vérins hydrauliques 86 peuvent être montés de façon permanente sur la poutre 83 ou au contraire peuvent être placés de façon amovible

par un plongeur au moment opportun.

Des ensembles 87 à tiges de raccordement, com-

mandés hydrauliquement,. sont montés aux extrémités op-

posées de la poutre 83 et sont destinés à supporter et bloquer la poutre 83 sur les bras 34 lorsque l'ensemble 82

de raccordement est en position sur le tronçon 26 à flot-

teur. L'ensemble 82 est fixé sur les bras 34 du tronçon fixe de colonne montante lorsque lessupportsamovibles87 des extrémités de la poutre sont disposés aux extrémités opposées de celle-ci. Cette fixation temporaire est assurée par des organes rétractables 87c qui sont destinés à être retenus près des fentes 34a. Une configuration de barre en D et un arrangement complémentaire des extrémités de la poutre et des bras 34 permettent la chute de l'ensemble de raccordement dans sa totalité à distance du tronçon à flotteur, empêchant ainsi une déformation angulaire et une détérioration du faisceau souple en cas de défaillance du dispositif d'accrochage ou de déplacement en retrait d'un

seul organe rétractable.

L'ensemble de raccordement peut être fixé initia-

lement aux bras 34 de support du tronçon fixe par support de l'ensemble de raccordement, auquel les conduites 70 sont fixées ou non, à dés câbles 110. L'ensemble de raccordement est manoeuvré au-dessous des bras 34, le long du tronçon 26 à flotteur et il est guidé vers le haut par des lignes 113 jusqu'à ce que l'organe inférieur de guidage soit tiré entre des patins 115 qui empêchent un déplacement latéral

de l'ensemble de raccordement par rapport aux bras de sup-

porr. L'organe 87a prolongeant la poutre en direction la'é-

rale passe dans les fentes 34a. Un moteur hydraulique réversible 47a repousse la tige rétractable 87c vers l'extérieur entre le prolongement 87a de la poutre et les bras 34 de manière que l].'ensemble de raccordement soit

bloqué sur le tronçon fixe de colonne.

Une canalisation hydraulique 88 comprend un cer-

tain nombre de conduits contenant des fluides individuels

* sous pression et destinés à commander les divers mécanis-

mes de l'ensemble 82 de raccordement, et elle peut être

fixée par un portillon manuel 89.

Un raccord principal 90 (par exemple à bague de serrage et commandé hydrauliquement) peut être monté à l'extrémité de chaque conduite souple 70 et est destiné a raccorder une conduite 70 à l'extrémité mâle 45 de la partie 41 dirigée vers le bas du conduit correspondant 36, à distance. Un raccord redondant éventuel, secondaire ou de secours 91 peut être placé près du raccord 90 afin qu'il permette la séparation de la conduite souple du tronçon 26 à flotteur en cas d'urgence. Des vérins 98 (figure 12) sont

alors commandés afifi qu'ils déplacent les raccords indivi-

duels 90 en position de coopération avec les extrémités mâles 45 des conduits 36. Le raccord 90 est fermé afin qu'il

assure la connexion entre le conduit 36 et la conduite 70.

ULin plongeur peut alors réaliser la connexion électrique

entre les câbles 41a et 70a.

Le troncon inférieur rigide 27 ayant le tronçon 26 à flotteur en place est monté sur la base 24 lors du montage de la colonne montante 20 selon l'invention. Les conduits rigides 30 passent dans l'enveloppe 27 et sorni rcelis aux conduites i;(unergées sur la base 24-. Le brevet des ltatsUnis d'Amérique no 4 182 584 décrit une techrilce qu]i peut être utilisée pour la mise en place du tronçon

ri'ide 27 et des conduits rigides 30. Les ensembles de rac-

cordement en col de cygne sont alors abaissés sur des ou-

ti!s, e d-escente en position prédéterminée sur le tronfon 26. te conduit 36 de chaque ensemble de connexion est placé

de manière qu'il soit convenablement aligné sur les con-

duites rigides et souples correspondantes.

Dans un procédé d'assemblage et de mise en place du tronçon souple 22, les conduites souples 70 et le câble électrique 70a sont conservés sur des rouleaux à moteur placés sur le navire 22a. Une première extrémité de chaque conduite 70 et du câble 70a est raccordée à un bouchon 101 qui est abaissé sous forme retournée par l'intermédiaire

du puits A du navire 22a. Le bouchon 101 peut être trans-

bordé entre les puits A et B à l'aide d'une ligne 102. Dans une variante, le bouchon ou une de ses parties peut être

monté préalablement, les canalisations souples étant trans-

bordées individuellement et fixées. Les câbles 80 qui sup-

portent les poutres 75 d'écartement peuvent être fixés au bouchon 101 et dévidés avec les conduites 70. Les poutres d'écartement sont assemblées sur les conduites 70 lors de leur dévidage ou chaque conduite 70 peut être disposée séparément dans le guide correspondant 77 de la poutre 75, par un plongeur, après que chaque poutre 75 a pénétré dans l'eau. Lorsque le bouchon 101 et/ou les conduites 70 sont transvasés vers le puits B, l'ensemble 82 de raccordement peut être monté aux extrémités des conduites 70 et des

câbles 70a comme représenté sur les figures 13A à 13D.

Après le montage dé tronçon souple 22, le bouchon rotatif 101 est tiré dans le puits B du navire 22a et y est fixé. L'ensembie 82 de raccordement est abaissé à l'aide

de câbles 110 vers une position qui se trouve juste au-

dessous des bras 34 sur le tronçon 26 à flotteur (figure 13B). Un plongeur D quitte une cloche 111 de plongée et fixe des lignes 112 d'accrochage aux lignes 113. A l'aide d'un treuil non représenté, monté sur le tronçon 26, et des lignes 112 d'accrochage, le plongeur D tire les jignes

113 dans les patins 115 de guidage qui sont divisés ou ar-

ticulés afin que les lignes 113 puissent pénétrer. Une trac-

tion est alors exercée sur les lignes 113 afin que l'en-

semble de raccordement 82 soit mis en position sur les bras 34. Lorsque l'ensemble 82 est tiré vers le haut, les supports supérieurs 87a des ensembles 87 passent dans les fentes 34a des bras 34. Les vérins hydrauliques 87b sont

alors commandés afin qu'ils déplacent les barres transver-

sales 87c entre les bras 34 et bloquent ainsi l'ensemble 82 de raccordement en position sur le tronçon 26 à flotteur Les vérins 92 sont alors commandés afin qu'ilsdéplacent le raccord 90 en position de coopération avec une extrémité mâle 45 d'un conduit 36 en col de cygne, et le raccord 90 est commandé de manière qu'il assure la connexion entre le conduit 36 et la conduite 70. Le plongeur D effectue alors

la connexion électrique entre les câbles 41a et 70a et ter-

mine ainsi l'installation.

Dans une variante, les conduites peuvent être assemblées dans l'ensemble 82 de raccordement lorsque celui ci a été placé sur le tronçon immergé à flotteur. Cette ope ration peut être utilisée pour l'installation initiale ou

le remplacement individuel de conduites souples, et il com-

prend le guidage d'une conduite souple d'écoulement 70, dirigée vers le haut, ainsi que de sa partie terminale, sur le portillon convenable 85 de chargement porté par la poutre 83, la fixation de la conduite sur le portillon et la fermeture de celui-ci afin qu'il bloque la conduite, la mise en alignement de la partie terminale de la conduite et du conduit correspondant 36 en col de cygne qui est raccordé à un conduit 30 de la colonne montante, et le soulèvement de la partie terminale de la conduite au-dessus

du portillon avec les vérins 98, en position de coopéra-

tion avec le conduit 36 en col de cygne.

Ces techniques de montage assurent la communi-

cation entre le puits sous-marin et l'installation en sur-

face par l'intermédiaire du tronçon fixe de colonne et des

conduites souples, ces dernières étant suspendues aux rac-

cords rigides, avec une inclinaison sensiblement verticale correspondant à une chaînette, les parties terminales des conduites étant supportées pratiquement en totalité par

les connexions rigides.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Colonne montante marine souple destinée à rac-

corder une base placée au fond de la mer à une installa-

tion de surface, caractérisée en ce qu'elle comprend un tronçon de colonne (21) à plusieurs conduits, remontant de la base placée au fond de la mer jusqu'à un tronçon immergé (26) à flotteur, et un tronçon souple (22) de conduite d'écoulement raccordé au tronçon de colonne et à l'installation de surface, le tronçon souple à conduite d'écoulement comprenant: plusieurs conduites souples d'écoulement (70) raccordées à une première extrémité, au niveau du tronçon à flotteur (26) à des conduits correspondants (36) du

tronçon de colonne (21) sous forme d'un arrangement paral-

lèle dans lequel les conduites sont espacées linéairement,

et raccordées à l'autre extrémité à l'installation de sur-

face, sous forme d'un arrangement à espacement radial, cha-

que conduite souple d'écoulement (70) étant suspendue à ses raccords avec des inclinaisons sensiblement verticales correspondant à des chaînettes, chaque conduite prenant une forme en chaînette sur toute sa longueur, plusieurs poutres transversales (75) d'écartement espacées le long des conduites souples d'écoulement (70)

afin que celles-ci soient maintenues sous forme d'un arran-

gement parallèle dans lequel elles sont espacées linéaire-

ment sur la plus grande partie de la longueur, tout en per-

mettant un déplacement longitudinal relatif des conduites souples, et

un dispositif (80) de maintien des poutres d'es-

pacement dans leurs positions espacées longitudinalement

le long des conduites souples d'écoulement.

2. Colonne selon la revendication 1, caractérisée en

ce que les conduites souples d'écoulement (70) ont une sec-

tion circulaire.

3. Colonne selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que chaque poutre d'écartement (75) a

plusieurs ouvertures circulaires destinées à loger et rete-

nir les conduites souples (70), chaque ouverture ayant un diamètre interne laissant un jeu d'au moins 25 % par

rapport au diamètre de la conduite.

4. Colonne selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque conduite souple d'écoulement (70) a une partie terminale permettant son raccordement à un conduit

(30) du tronçon de colonne, chaque ouverture circulaire -

formée dans la poutre d'écartement (75) ayant un diamètre

interne suffisant pour que la partie terminale de la con-

duite souple correspondante puisse passer dans l'ouverture.

5. Colonne selon l'une des revendications 3 et 4,

caractérisée en ce que chaque ouverture circulaire de la poutre d'écartement (75) peut être ouverte latéralement

afin qu'elle permette l'enlèvement de la conduite d'écou-

lement de l'orifice.

6. Colonne selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisée en ce que les conduites souples (70) ont des diamètres différents, celles de plus grand diamètre étant placées dans l'arrangement parallèle vers l'intérieur

par rapport à celles de plus petit diamètre.

7. Colonne selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisée en ce que les conduites d'écoulement

(70) ont pratiquement des longueurs égales.

8. Colonne selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisée en ce que le dispositif (80) destiné à maintenir les poutres d'écartement (75) dans leurs positions distantes longitudinalement comporte un câble qui relie les poutres d'écartement successivement, à l'installation en surface, au tronçon à flotteur et aux poutres adjacentes

d'écartement.

9. Colonne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le câble (80) a pratiquement la même longueur que

les conduites souples (70).

10. Colonnes selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisée en ce que les conduites souples d'écou-

lement (70) de l'arrangement espacé radialement sont dis-

posées dans la même séquence que dans l'arrangement espacé linéairement.

11. Colonne selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10, caractérisée en ce que l'installation de surface est un navire qui flotte (22a), et les conduites souples d'écoulement (70) sont raccordées à un bouchon

rotatif (101) logé dans un puits.