Brevet FR2008709A1 — publié le 19700123

0668! 2008709 La présente invention est relative à la technique des connexions et concerne une canalisation sous-marine destinée au transport des fluides et plus particulièrement un procédé d'établissement d'une canalisation de liaison entre deux complexes 5 sous-marins séparés l'un de l'autre par une distance considérable. L'accroissement de la demande en produits pétroliers gazeux a suscité le besoin de découvrir de nouvelles sources de matières brutes. L'une des solutions à ce problème consistait à trouver des nappes de pétrole au large des côtes. Initialement, on 10 cherchait ces nappes de pétrole au large dans des eaux relativement peu profondes et on pouvait utiliser sur ces sites des techniques de forage qu'on appliquait antérieurement sur la terre ferme. Toutefois, les sites de forage s'éloignant vers des eaux de plus en plus profondes, il est devenu nécessaire de placer les 15 têtes des puits sur le fond de la mer. La production de ces puits en eau profonde est transportée par des canalisations posées sur le fond de la mer et qui relient les puits à une installation placée sur la côte ou à une barge de stockage flottant à la surface, au-dessus du puits ou encore, depuis peu à une installation 20 de stockage sous-marin qui est placée en un site central et qui stocke les produits bruts jusqu'à ce qu'un vaisseau de surface ou une barge de surface vienne décharger cette cuve. On peut poser des canalisations entre une installation sous-marine et une autre au moyen de sous-marins et de plongeurs, mais ce procédé 25 est coûteux et long en ce que la réalisation des connexions et alignements nécessaires sous l'eau demande beaucoup plus de temps et d'efforts que si les mêmes opérations pouvaient être réalisées à la surface. Il existe dans la technique antérieure divers procédés et dispositifs pour fixer un segment de canalisation à 350 un autre sans employer de plongeurs ni de sous-marins. Dans certains cas, la profondeur du puits est inacessible aux plongeurs et les puits peuvent également être situés à des distances extrêmement grandes de la côte , ce qui entraîne la nécessité d'amener un sous-marin sur le site en utilisant un remorqueur. 35 Les procédés de pose de grande longueur des canalisations sont appliqués communément dans la technique de production du pétrole au large des côtes. L'un, de ces procédés consiste à enrouler de grandes longueurs de canalisations sur des tambours de grand diamètre qui sont reliés à un navire et à filer la canali- 69 06681 2008709 sation à mesure que le navire se déplace d'un point à un autre, à couper la canalisation à la longueur calculée et à faire descendre l'ensemble pour le connecter aux deux complexes. L'autre procédé consiste à charger de grandes longeurs de canalisations 5 sur le navire et à raccorder ces longueurs ( à souder une longueur à la suivante, une à la fois puis à laisser descendre la ligne de tronçons dé canalisation dans l'eau pendant que le bateau progresse lentement). On a déjà exécuté de cette façon diverses connexions de canalisation en eau profonde en utilisation 10 des connecteurs de la technique antérieure, qui sont capables de connecter à distance à une extrémité d'un tronçon de canalisation à l'extrémité d'un autre tronçon. On utilise des cibles de guidage et des techniques de tiges de guidage pour guider la canalisation jusqu'au fond et pour faciliter la connexion. La 15 plus grande difficulté que l'on rencontre dans l'utilisation de ceê procédés connus antérieurs consiste dans le fait que la longueur de canalisation nécessaire n'est pas exactement connue. Dans le cas des installations sous-marines, séparées par des distances allant de 1200 à 1800 mètres sur le fond de la mer, les 20 distances horizontales et verticales connues sont susceptibles d'écarts considérables. Par exemplex la configuration et la densité du fond de la mer entre les points de liaison peuvent imposer à la canalisation de contourner certains obstacles, de suivre des éminences et vallées, ou encore de s'enfoncer dans des 25 lits de vase molle. Toutes les contingences entrent en jeu pour la détermination de la longueur de la canalisation. Il est donc souhaitable de disposer d'un procédé au moyen duquel on pourrait relier deux complexes sous-marins par une longueur de canalisation et dans lequel la longueur exacte ne serait pas critique 50 pour l'exécution des connexions nécessaires. Un procédé qui présente un certain intérêt pour la documentation sur le sujet auquel la présente invention se rapporte est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 352 356. Dans ce brevet , la canalisation est rendue flottable et on la 35 connecte à une tête de production à la surface avant d'abaisser la tête de production sur le puits. On règle la flottabilité de la canalisation-!, mesure qu'on fait descendre la canalisation sur la tête de puits et, lorsque la connexion est réalisée entre la tête du puits et la tête de production, on diminue la flottabili- 69 06é>81 3 200870:9 té de la canalisation et on laisse cette dernière tomber, sur le fond. Ce procédé est destiné à la réalisation d'une connexion tsur un complexe sous-marin.. Il ne tente pas de résoudre le problème mentionné plus haut,, consistant à établir des. connexions 5 sous-marines sur deux complexes ou entre deux complexes. Un autre brevet qui intéresse le sujet de la présente invention est le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 298 092, dans lequel on relie une canalisation à une tête de puits sous-marine à l'aide de moyens éloignés et qui concerne également directement 10 Ie procédé et l'appareil permettant de relier une extrémité d'une canalisation à un complexe sous-marin. Dans le procédé préféré de la présente invention, on fait descendre une canalisation et on la relie à un premier complexe sous-marin . On fixe des flotteurs le long.de la canalisation pour la maintenir partiellement flottante et pour éviter qu'elle ne soit soumise à des contraintes de flexion excessives. On file ensuite la canalisation en direction d'un deuxième complexe. A peu près à mi-chemin entre les deux complexes est placée une barge auxiliaire à laquelle est fixé un sabot porteur suspendu ✓s 20 par des cables. On relie le sabot à la canalisation au point à mi-chemin et, lorsqu'on continue à filer la canalisation, on laisse le sabot descendre pour maintenir la canalisation en ligne à peu près droite entre la surface de l'eau et le connecteur du premier complexe. Lorsque la canalisation est parvenue direc-25 tement au-dessus du deuxième complexe, on la coupe et on .la fait descendre le long d'une ligne de guidage, en ligne sensiblement droite jusqu'au deuxième complexe et on la connecte à ce dernier. Lorsqu'on fait descendre la canalisation, on relève légèrement le sabot puis on l'abaisse à nouveau légèrement pour permettre 30 à l'extrémité de la canalisation de parcourir la ligne droite. Lorsque la connexion est réalisée sur le deuxième complexe, on écarte la barge qui porte le sabot dans une direction sensiblement perpendiculaire à la longueur de la canalisation et, en même "temps que la barge s'écarte, on laisse descendre le sabot sur le ■55 fond de la mer pour que la canalisation se pose sur ,son flanc. Ensuite, on .enlève les flotteurs et l'opération est terminée. La longueur supplémentaire de canalisation qui existé dans la boucle du fait que la canalisation ne décrit pas directement une ligne droite entre les connecteurs se trouve ainsi utilisée" a peu 69 06681 4 2008709 près automatiquement pour compenser les écarts éventuellement imposés par ' les' obstacles qui se trouvent sur le fond, et les variations de profondeur. Tous les raccordements entre segments de canalisation sont exécutés en surface où ils sont lesplus faciles 5. à réaliser, les deux connexions d'extrémités étant exécutées à distance, de la surface, sans nécessiter l'emploi de plongeurs ni de sous-marins. L'invention a donc pour but de fournir : - vm procédé perfectionné d'établissement d'une liaison en-10 tre deux complexes sous-marin;' - un procédé perfectionné de pose et de connexion d'une canalisation sous l'eau; - un' procédé de pose de canalisation sous l'eau qui compense automatiquement les imprécisions de la mesure de la longueur 1"5 de canalisation réellement nécessaire; - un procédé de pose des canalisations sous l'eau dans lequel la plupart des phases de l'opération sont exécutées en surface . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-20 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif et nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue schématique montrant un complexe 25 sous-marin, et le mode de fixation d'un tronçon de canalisation à ce complexe, la connexion étant réalisée de la surface; la figure 2 montre un connecteur qui peut être utilisé pour l'application du procédé suivant l'invention pour connecter la longueur de canalisation à ses extrémités à des complexes 30 sous-marins. La figure 3 est une vue schématique montrant le sabot suspendu à une barge auxiliaire située elle-même à peu près à mi-chemin entre les deux complexes sous-marins. la figure 4 est une vue schématique montrant une longueur 35 continué de canalisation qui est connectée à un premier complexe et qui s'étend suivant une ligne à peu près droite jusqu'à, une barge placée au-dessus d'un deuxième complexe; la figure 5 est une vue schématique montrant la longueur continue de canalisation qui part d'un premier complexe à une 69 04681 2008709 première extrémité tandis que l'on fait descendre l'autre extrémité sur un deuxième complexe et que sa partie centrale est suspendue par la barge auxiliaire; la figure 6 est une vue schématique montrant la longueur 5 de canalisation dont les extrémités sont mises en place et prêtes à être connectées aux deux complexes respectivement, tandis que sa partie centrale est suspendue par la barge de pose et qu'on la fait descendre sur le fond de la mer. La figure 1 montre, en combinaison avec la figure 2, deux 10 complexes sous-marins qui peuvent être, par exemple, une tête de puits de production 10 et un réservoir de stockage 20, et qui sont espacés d'une distance considérable sur le fond 22 de la mer. A côté de la tête de puits 10 se trouve une tige de guidage 25 à laquelle est fixée une ligne de guidage 24 qui se prolonge 15 jusqu'à la surface. On fait tout d'abord descendre un connecteur 50 le long de la ligne de guidage 24 et ce connecteur est correctement centré par la tige .de guidage 25 dans 1'alignement avec la tête 10 du puits. Le connecteur 50 est connecté à la tête 10 du puits par l'intermédiaire d'une longueur de tube 26, par utilisa-20 tion de moyens bien connus dans la technique. On pèut utiliser pour le connecteur 50 de nombreux connecteurs déjà existants tels que celui réalisé par la "National Supply Company'' qui est un département de la Armco Steel Corporation de Houston, Texas, Etats-Unis d'Amérique et qui est décrit par les dessins CC-1867 25 et CC-1988. A côté de la tige de guidage 25 se trouve une deuxième tige de guidage 26 à laquelle est fixée une ligne de guidage 23. On fait descendre une longueur continue de canalisation 32, én partant de la surface et le long de la ligne de guidage 23. A l'extrémité de la canalisation est fixée un cadre à pivot 33 30 ayant un élément 34 qui s'emmanche sur la tige de guidage 26i et un deuxième élément 35 qui maintient l'extrémité du tube 32 et qui est articulée sur l'élément 34 par un joint à pivot 37. L'extrémité de la canalisation 32 qu'on appelle le dard, présente un connecteur 39 qui est adapté pour s'emmancher et se verrouiller 35 dans le connecteur 50. Le long de la canalisation 32 sont montés en diverses positions une série de flotteurs 38 qui peuvent être des bouées faites d'une matière flottante et qui sont fixées à la canalisation par des câbles séparables. On peut utiliser divers moyens pour donner une flottabilité à cette canalisation et ces 69 06685 6 2008709 moyens sont bien connus dans la technique antérieure. L'un de ces moyens est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 352 356, et il consiste à fixer de petits tubes en un faisceau sur un tube principal et à faire passer de l'air ou de l'eau 5 dans les petits tubes pour donner à la canalisation la caractéristique de flottabilité désirée. La barge de pose 28 porte un grand enroulement de canalisation 30 et une barge de pose auxiliaire 28 est placée à peu près à mi-chemin entre les deux complexes 10 et 20. La barge 28 porte un sabot 36 suspendu à l'extrémité du eâ 10 ble de sorte que l'on peut faire descendre le sabot de la surface au fond de la mer. Le complexe 20 comporte un connecteur 46 qui est identique au connecteur 50, des tiges de guidage 45 et 47 qui sont respectivement identiques aux tiges de guidage 26' et 25 et des lignes de guidage 44 et 48 qui correspondent respectivement 15 aux lignes de guidage 23 et 24. Dans la phase de l'opération représentée sur la figure 3, les lignes de guidage 23 et 24 sont enlevées et la barge de pose 26 file la canalisation 32 et se dirige vers le deuxième complexe tandis que les flotteurs 38 supportent la canalisation 32 en 20 ligne sensiblement droite entre le premier complexe 10 et la barge de pose 26. Il est nécessaire de donner à la canalisation 32 un support flottant, car autrement, cette canalisation serait soumise à des contraintes de flexions qui risqueraient de provoquer une rupture ou autre défaillance. Lorsque la barge dçfcose 25 27 atteint la barge auxiliaire 28, on fixe le sabot 36 à la canalisation 32. Lorsque la barge de pose 27 poursuit son chemin, on descend le sabot 36 , en commandant la descente de façon à maintenir la canalisation en une ligne sensiblement droite entre le premier complexe et la barge de pose 27. Le connecteur 50 30 peut être connecté au dard 39 à n'importe quel moment lorsque l'extrémité correspondante de la canalisation se trouve dans le prolongement du connecteur 50. Dans la phase représentée sur la figure 4, la barge de pose 27 est en position au-dessus du deuxième complexe 20, la 35 canalisation 32 s'étendant sensiblement en ligne droit^éntre le premier complexe 10 et la barge de pose 27. La barge auxiliaire 28 supporte la canalisation 32, au point à mi-chemin au moyen du sabot 36. 69 0.6681 7 200 8 7 09 Sur la figure 5, la canalisation 32 a été coupée au niveau de la barge de pose et un connecteur 42 a été fixé à l'extrémité .coupée. Une ligne de guidage 44, ou un autre type de moyen de . guidage guide l'extrémité 42 lorsqu'on fait descendre cette der-5 nière en partant de la barge de pose et qu'on la Connecte au deuxième complexe 20. Lorsqu'on fait descendre, l'extrémité 42 pour la mettre en prise avec le connecteur 46 du complexe 20, on doit la faire descendre en une ligne sensiblement droite de façon à ne pas engager ni rompre la ligne de guidage 44. Pour cela, 10 on fait relever le sabot 36 par la barge auxiliaire 28 et, ensuite, on la fait descendre légèrement d'une distancé suffisante pour permettre au connecteur 42 de descendre suivant une ligne sensiblement droite de la surface au fond. Sur la figure 6, le connecteur 42 est en position pour être 15 connecté: au complexe 20 par l'intermédiaire du connecteur 46. La partie centrale de la canalisation 32 est suspendue par le sabot 36 et. par la barge auxiliaire 28 ainsi que par les flotteurs 38. A ce stade, on établit la connéxion avec le complexe 20 en mettant en action les connecteurs à dard à partir de la surface. 20 Lorsque les connexions sont exécutées, on enlève les lignes de guidage 44 et 48 pour dégager la zone. La barge auxiliaire 28 s'écarte ensuite dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de la canalisation, tout en laissant en même temps le sabot descendre sur le fond pour poser la canalisation 32 sur 25 son flanc. On sépare ensuite le sabot 36 de la canalisation, ainsi que les flotteurs 38. La présence des obstacles éventuellement ■rencontrés sur le fond de la mer, tels que les lits de vase molle collines et autres éminences peuvent être compensées par la longueur supplémentaire maintenue dans la canalisation. 30 II va de soi que la présente invention n' a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans pour cela sortir de son cadre. 69 C6681 8 2008709 REVENDICATIONS 1i - Procédé pour connecter une canalisation établissant une liaison entre deux complexes sous-marins, les complexes sous-marins étant munis de connecteurs destinés au raccordement de la 5 canalisation caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes;' faire.descendre un segment continu de canalisation en partant d'une barge placée au-dessus de l'un des complexes; pendant qu'on fait descendre la canalisation, fixer simultanément des flotteurs audit segment de canalisation pour supporter cette ca-10 nalisation; connecter l'extrémité du segment de canalisation au connecteur-du premier complété; placer une barge auxiliaire à peu près à mi-chemin entre les complexes et déplacer la barge de pose vers la barge auxiliaire tout.en filant la canalisation; fixer, la canalisation à un câble suspendu à la barge auxiliaire; 15 amener la barge de pose en position au-dessus du deuxième complexe et, pendant le déplacement de cette barge> faire descendre le câble pour maintenir la canalisation en ligne sensiblement droite entre le premier complexe et la barge de pose; faire descendre la deuxième extrémité de la canalisation, et connecter 20 cette canalisation à un connecteur du deuxième complexe; écarter la barge auxiliaire perpendiculairement à l'axe longitudinal de la canalisation tout en faisant simultanément descendre le câble pour poser la canalisation sur son flanc. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 qu'on connecte la première extrémité de la canalisation au connecteur du premier complexe en même temps on - connecte la deuxième extrémité de la canalisation au connecteur du deuxième complexe. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ne connecte pas les extrémités de la canalisation aux 30 connecteurs des complexes tant que la canalisation n'a pas été posée sur son flanc. 4 - Procédé de raccordement d'une canalisation entre deux complexes sous-marins, les complexes étant munis de connecteurs destinés à recevoir cette canalisation, ce procédé étant carac- 35 térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : prévoir une longueur de canalisation sensiblement plus longue que la distance séparant les deux complexes et on donne à cette canalisation une flottabilité partielle entre les deux complexes tout en suspendant cette canalisation en une position à peu près centrale; 69 0£681 2008709 faire descendre les extrémités de la canalisation pour les mettre dans des positions respectivement adjacentes aux connecteurs des complexes tout en donnant -un appui à cette canalisation à peu près en son milieu; connecter les extrémités de la canalisation 5 aux connecteurs; faire descendre la partie centrale supportée de la canalisation de telle façon que cette canalisation se pose sur son flanc, ce qui termine les opérations. 5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait tout d'abord descendre une extrémité de la canalisa- 10 tion puis l'autre, 6 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on connecte tout d'abord l'une des extrémités de la canalisation puis l'autre; 7 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce 15 qu'on fait descendre la canalisation sur son flanc avant d'exécuter les connexions.