Brevet FR2009241A1 — publié le 19700130

l'invention concerne an procédé permettant d'exécuter depuis un navire à flot des opérations portant sur des puits sous-marins en eau profonde. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé 5 permettant d'établir le contact entre un appareil pouvant être descendu d'un navire à flot et une structure de tête de forage sous-marin, dans lequel on établit des câbles de guidage entre le navire et la structure et on peut repêcher au moins une partie d'un ensemble de tête de forage le long des câbles de guidage. On 10 peut exécuter ces opérations à distance depuis le navire. Ces dernières années, la recherche continuelle du pétrole a conduit à mettre au point des procédés et appareils permettant de forer des puits sous-marin en des endroits où. la profondeur de l'eau peut aller d'environ 30 à 450 m ou davantage. Dans ces en-15 droits, il est devenu très usuel de disposer une tête de forage à une distance considérable sous la surface de l'eau, de préférence au fond de l'océan, de façon qu'elle ne constitue pas un risque pour la navigation dans les parages. Dans un procédé connu de forage et d'achèvement d'un 20 puits au fond de l'océan, on dispose sur une tête de forage sous-marin une structure de tête de forage comprenant un ensemble de tête de forage et une série de câbles de guidage partent de la structure de tête de forage et aboutissent à un chaland de forage ou autre navire de forage flottant à la surface de l'eau, lu moyen 25 des câbles de guidage, on remonte et on descend divers accessoires entre la structure de tête de forage et le navire. Une fois que les opérations de forage sont achevées, on laisse les câbles de guidage fixés de façon permanente à la structure de tête de forage par leur extrémité inférieure et on les fixe de préférence par 50 leur extrémité supérieure à une bouée qui flotte à la surface de l'eau de sorte que l'on peut les utiliser ensuite pour rétablir le contact avec la structure . Ou encore, on laisse tomber les câbles au fond de l'océan où on les récupère ensuite au moyen de grappins ou .par d'autres moyens appropriés. Etant donné que des 35 câbles qui reposent au fond de l'océan tendant à s'emmêler et aussi à constituer un risque pour la navigation, il est désirable de retirer ces câbles de guidage une fois que les opérations de forage sont achevées. 69 16646 2 2009241 Bien entendu, il est nécessaire, d'effectuer périodiquement des opérations de révision ou d'entretien d'un puits sous-marin et d'un ensemble de tête de forage associé. En conséquence, on a conçu et construit des ensembles spéciaux de tête de forage qui 5 peuvent être facilement retirés de la tête de forage sous-marin et remontés à la surface. Pour assurer un transport sûr et rapide de l'ensemble de tête de forage jusqu'à la surface de l'eau et aussi pour permettre de le ramener à la tête de forage sous-marin après avoir exécuté les opérations désirées, on dispose de préférence 10 une certaine forme de moyens de guidage entre le navire et la tête de forage. Mais comme on l'a dit plus haut, la pratique courante consiste à retirer les câbles de guidage de la structure de tête de forage quand les opérations de forage sont achevées. Aussi, l'un des buts principaux de l'invention est de 15 fournir un procédé permettant d'établir à distance des câbles de guidage entre une structure de tête de forage sous-marin et un navire à flot et de retirer vers le navire au moins une partie d'un ensemble de tête de forage le long des câbles de guidage. Un autre but est de fournir un procédé permettant de des-20 cendre de façon pratiquement simultanée d'un navire à flot à une structure de tête de forage sous-marin un appareil de repêchage et des supports de guide de manière à fixer l'appareil de repêchage à un ensemble de tête dé forage, à établir des câbles de guidage entre le navire et la structure et à tirer vers le navire au moins 25 une portion de l'ensemble au moyen de l'appareil de repêchage. On atteint les buts ci-dessus, dans l'invention, par un procédé visant à repêcher au moins une partie d'un ensemble de tête de forage sous-marin d'exploitation constituant une partie d'une structure sous-marine et de la ramener à la surface de l'eau» 30 procédé dans lequel on descend depuis un navire un appareil de repêchage et des supports de guides et on les dispose sur un ensemble préalablement mis en place. On relie alors l'appareil de repêchage à l'ensemble et on descend des moyens de guidage depuis les supports de guides et on les relie au reste de la structure. On sépare alors 35 du reste de la structure la portion à repêcher de l'ensemble de tête de forage et on la tire vers la surface le long des moyens de guidage. On comprendra ces buts ainsi que d'autres buts de l'inven 69 16646 3 2009241 tion grâce à la description suivante qui se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, est une vue frontale schématique en projection longitudinale montrant un navire qui flotte sur une masse 5 d'eau et duquel pendant un appareil de repêchage et des supports de guides qui sont disposés au dessus d'une structure de tête de forage sous-marin comprenant un ensemble de tête, de forage ; - La figure 2, est une élévation latérale schématique en projection longitudinale de l'appareil de repêchage, des supports 10 de guides et de la structure de tête de forage sous-marin, dans les positions relatives indiquées sur la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont des vues frontales schématiques en projection longitudinale montrant les positions relatives de l'appareil de repêchage, des supports de guides et de la structure 15 de tête de forage sous-marin pendant différents stades de leur fonctionnement, dans l'exécution du procédé selon l'invention, et - la figure 5, est une vue latérale schématique en projection longitudinale montrant l'ensemble de tête de forage qui fait partie de la structure de tête de forage, lorsqu'on le remon- 20 te à la surface de l'eau au moyen de l'appareil de repêchage, le long de câbles de guidage fixés à la structure de tête de forage. Gomme le montre la figure 1, un navire, chaland ou plateforme de revision 11, de n'importe quel type approprié flotte à la surface d'une masse d'eau 12 et est placé dans une position 25 pratiquement fixe au-dessus d'un emplacement de puits choisi à l'avance par des moyens appropriés de positionnement de navire bien connus dans la technique, ou par des câbles d'ancre 14 et 15 menant à des ancres (non représentées) et servant à ancrer le navire au fond 13 de la mer. On peut utiliser un équipement de ce 30 type quand on exécute des opérations de révision de puits sous-marin des profondeurs variant d'environ 30 à 450 m ou davantage, le navire de révision 11 est équipé d'un derrick approprié 16 et d'autres appareils auxiliaires nécessaires à des opérations de ce type, le derrick 16 est disposé au-dessus d'une fente ou fosse 17 35 qui traverse verticalement le navire 11 de façon usuelle. Quand on exécute les diverses étapes du procédé selon l'invention, la fente 17 du navire 11 peut être disposée au centre ou bien partir d'un bord. Toutefois, on peut exécuter des opérations par dessus BAD ORIGINAL 69 16646 4 2009241 le bord du chaland ou navire 11 sans utiliser de fente 17. En outre, il est entendu que~le procédé de l'invention peut servir aussi lorsqu'on exécute des opérations sur un puits depuis toute base de travail appropriée disposée au-dessus de la surface de 5 l'eau, par exemple depuis un chaland muni de pieds qui vont jusqu'au fond de l'océan ou depuis une plateforme disposée de façon permanente sur le fond de l'océan. Une structure de tête de forage sous-marin 18 est placée sur le fond 13 de la mer en-dessous du navire 11. Il est entendu 10 que le navire 11 a été mis dans la position représentée grâce à des instruments usuels de navigation et mis à l'ancre. La structure de tête de forage 18 comprend une base 19 sur laquelle sont montés de façon fixe deux piliers verticaux de guidage 20 et 21. un tubage 22 qui pénètre dans le fond 13 de'la mer comme on l'a représenté et 1 5 qui est de préférence fixé dans ce fond par exemple au moyen de ciment 23 passe à travers la base 19 et se termine à son extrémité supérieure par la tête de forage 24. Un ensemble de tête de forage d'exploitation 25 est monté sur la tête de forage 24* Le procédé selon l'invention peut se pratiquer avec une construction d'ensem-20 ble de tête de forage de tout type approprié. L'ensemble de tête de forage 25 est de construction ramifiée en Y et comprend un corps central duquel partent des conduits d'écoulement 26 et 27 qui communiquent respectivement avec des conduits d'exploitation 28 et 29 pénétrant dans le puits à l'intérieur du tubage 22* Les extrémités 25 extérieures des conduits 26 et 27 ss terminent par des raccords 30 et 31 comme on l8a représente» Isa raccords, qui peuvent être de n'importe quel type approprie pouTCut être détaché à distance, établissent la communication entre les conduits 26 et 27 et les tuyaux d'exploitation tels que le tuyau 32 (figure 2) qui sont dis-posés sur le fond 13 de la mer et aboutissent à une installation appropriée de stockage (non représentée) de la façon usuelle. Du navire 11 descend, grâce à une colonne de tuyauterie 33, un dispositif comprenant un appareil de repêchage 34 et des supports de guides 35. Mais il est entendu que l'on peut utiliser 3 5 d'autres dispositions appropriées pour effectuer les étapes selon l'invention. L'appareil de repêchage 34 comprend des moyens de blocage (non représentés) qui, lorsqu'on dispose l'appareil de repêchage 34 sur l'ensemble de tête de forage, d'exploitation 25, BAD ORIGINAL 69 16646 5 2009241 peuvent bloquer l'appareil de repêchage 34 sur l'ensemble 25. les supports de guides 35 comprennent deux boîtes cylindriques 3ô et 37 qui sont montés par un châssis sur lfappareil de repêchage 34. Dans les boîtes 36 et 37 sont montés de manière à pouvoir coulisser 5 des éléments allongés respectifs de raccord 38 et 39 qui se terminent à leurs extrémités inférieures par des éléments coniques 40 et 41» Des moyens de verrouillage appropriés tels que l'organe de verrouillage 41a (figure 5) sont disposés dans les éléments coniques 40 et 41 et sont reliés à des câbles de guidage 42 et 43 10 (figure 1) qui aboutissent au navire 11 de la façon représentée, les câbles respectifs de guidage 42 et 43 sont associés fonction-nellement à des treuils à tension constante 44 et 45 disposés sur le navire 11• la tension constante appliquée aux câbles de guidage 42 et 43 sert à retenir les éléments coniques 40 et 41 contre les 15 extrémités inférieures des boîtes 36 et 37 et à retenir les moyens de verrouillage logés à l'intérieur des éléments coniques. On décrira maintenant le procédé selon l'invention. On le décrira particulièrement à propos de l'appareil représenté par les dessins mais à nouveau, on peut exécuter les étapes du procédé en 20 utilisant d'autres moyens désirés, compatibles avec les besoins de la pratique ou les exigences de conditions données. •Une fois que l'on a assemblé l'appareil de repêchage et les supports de guides de la façon représentée par la figure î, on descend du navire 11 l'ensemble ainsi formé en allongeant la colon-25 ne de tuyauterie 33 de la façon usuelle, c'est-à-dire par addition de segments individuels de tuyau. Pendant toute cette opération de descente, on maintient une tension constante sur les câbles de guidage 42 et 43 au moyen de treuils 44 et 45 de manière à retenir les organes de verrouillage à l'intérieur des éléments coniques 30 40 et 41 et à maintenir les éléments coniques en contact avec l'extrémité inférieure des boîtes 36 et 37. On descend le dispositif comprenant l'appareil de repêchage et les supports de guides jusqu'à ce qu'on ait déterminé que la portion inférieure de ce dispositif est situé, relativement au fond 13 de la mer, à une dis-35 tance un peu supérieure à la hauteur de la structure de tête de forage d'exploitation 18 comme le montrent les figures 1 et 2. A ce moment, on actionne les moyens de repérage de l'ensemble de tête de forage tels qu'un dispositif de son 46 et/ou une caméra 69 16646 6 2009241 de télévision 47 et on les surveille depuis le navire 11 de façon usuelle. En utilisant cette information, l'opérateur place alors juste au-dessus de l'ensemble de tête de forage l'appareil de repêchage 34, de toute manière connue, par exemple en manipulant 5 la colonne de tuyauterie 33. Quand on continue de descendre l'appareil de repêchage 34 et les supports de guides, l'appareil 34 vient alors s'appliquer à l'ensemble de tête de forage sous-marin comme le montre la figure 3. Un élément muni d'un rebord extérieur 48 est de pré-10 férence prévu sur l'extrémité inférieure de l'appareil de repêchage 34 pour permettre de mieux.aligner axialement l'appareil de repêchage 34 au-dessus de la structure de tête de forage 18 pendant qu'on le descend sur celle-ci. Bien que cela ne soit pas indiqué ici, des moyens d'orientation coopérants sont de préfé-15 rence prévus sur l'appareil de repêchage 34 et l'ensemble de tête de forage de manière à aligner aussi par rotation l'appareil de repêchage 34 dans une position prédéterminée relativement à la structure de tête de forage 18pendant que l'on descend l'appareil 34. Des moyens d'orientation appropriés à cet effet sont par 20 exemple ceux dans lesquels un doigt prévu sur l'appareil 34 coopère avec une fente prévue sur la structure de tête de forage 18 pour effectuer un mouvement de rotation. Quand l'opération de descente est achevée et que l'appareil de repêchage 34 et la tête de forage 18 sont dans la position relative indiquée par la figure 3, 25 on actionne les moyens de blocage (non représentés) associés à l'appareil de repêchage de manière à bloquer ensemble l'appareil de repêchage et la structure de tête de forage 18. Il faut noter que quand l'appareil de repêchage 34 a été placé, orienté et bloqué comme ci-dessus relativement à la 30 structure de tête de forage 18, les boîtes 36 et 37 des supports de guides sont disposées axialement au-dessus des piliers verticaux de guidage 20 et 21. En relâchant la tension des câbles de guidage 42 et 43, on descend les éléments coniques 40 et 41, avec leurs organes de verrouillage respectifs, sur les piliers de gui-35 dage 20 et 21 comme le montre la figure 4, sous l'influence de la gravité. Puis les organes de verrouillage sont automatiquement verrouillés aux paliers de guidage par tout mécanisme approprié. A ce moment, on effectue les opérations voulues de débranchement 69 16646 7 2009241 à distance sur l'ensemble de tête de forage pour arrêter le puits et pouvoir élever à la surface de l'eau au Sioins une portion de l'ensemble de tête de forage. le fonctionnement des différentes vannes, des différents loquets etc. mis en jeu dans ces débranche-5 ments peut être assuré par tout moyen connu, par exemple par des canalisations hydrauliques ou électriques partant du navire 11. la figure 5, illustre l'opération qui consiste à élever à la surface de l'eau au moins une portion de ia structure de tête de forage 18 après avoir effectué les débranchements voulus comme 10 indiqué au paragraphe précédent. Dans le cas présent, on tire depuis la tête de forage 24 jusqu'au navire 11 toute la structure 18, au moyen de la colonne de tuyauterie 33 et de l'appareil de repêchage 34. Il faut noter que les conduits d'écoulement tels que 27 ont été débranchés de leurs tuyaux respectifs tels que 32. les or-15 ganes de verrouillage tels que 41a restent fixés à leurs piliers respectifs de guidage lorsqu'on tire vers le haut la portion de l'ensemble de tête de forage, les câbles de guidage 42 et 43 coopérant avec les boîtes 36 et 37 pour guider le mouvement ascendant de l'appareil de repêchage 34, des supports de guides 35 et de la 20 portion mentionnée de l'ensemble de têts de forage. Une fois que l'on a réparé la portion de l'ensemble ou qu'on l'a remplacée totalement ou partiellement, on peut ensuite utiliser les câbles de guidage pour la guider vers sa position sur la tête de forage lorsqu'on la descend, par exemple au moyen d:une colonne, de tuyauterie. * BAO ORIGINAL 69 16646 HEIffiMMCAIIOUS 1 - Procédé visant à remonter à la surface d'une masse d'eau au moins une portion d'un ensemble de tête de forage sous-marin d'exploitation qui fait partie d'une structure de tête de forage sous-marin et qui est relié au reste de cette structure par des moyens d'accouplement détachables, procédé dans lequel on assemble l'appareil de repêchage et les supports de guides, descend l'appareil de repêchage et les supports de guides depuis un navire flottant à la surface d'une masse d'eau, on repère l'ensemble de tête de forage, on place l'appareil de repêchage en position de coopération avec cet ensemble, on oriente:l'appareil de repêchage à une ^position prédéterminée de rotation relativement à l'ensemble de tête de forage, on relie l'appareil de repêchage à l'ensemble de tête de forage, on descend des moyens de guidage des supports de guides, on relie les moyens de guidage au reste de la structure de tête de forage, on débranche au moins une portion de l'ensemble de tête de forage du reste de la structure, la portion étant fixée à l'appareil de repêchage, on élève jusqu'au navire l'appareil de repêchage et la portion qui lui est reliée et on guide l'appareil et la portion le long des moyens de guidage pendant qu'on les remonte vers le navire. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour relier les moyens de guidage au reste de la structure, on laisse descendre les moyens de guidage des supports de guides et on lès laisse tomber par gravité jusqu'à ce qu'ils s'adaptent au reste de la structure. 2009241 BAD °FtiGlNAL