Brevet FR2092611A1 — publié le 19720128

L'invention est relative aux installations de forage comportant un derrick muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation. L'invention concerne plus particulièrement les installations de forage en mer supportées par un navire ou une plate-forme. Jusqu'à ce jour, le dégagement des éléments du train de tiges, lors de la remontée du train de tiges, ou ia mise en place des éléments du train de tiges, lors de la descente du train de tiges, étaient effectués par des équipes d'ouvriers, ce qui demandait un temps important et ralentissait la progression du forage. De plus, ces opérations d'enlèvement et de mise en place étaient délicates, voire même dangereuses lorsqu'il s'agissait d'installations de forage en mer supportées par un navire ou une plate-forme soumis aux mouvements de la houle. L'invention a pour but une installation de forage dans laquelle les opérations d'enlèvement et de mise en place des éléments du train de tiges sont effectuées sans intervention directe d'une équipe d'ouvriers, et peuvent même être rendues entièrement automatiques. L'installation conforme à l'invention comporte un derrick muni, à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation, et elle est caractérisée par le fait qu'elle comporte, un dispositif de manutention construit et agencé pour maintenir un élément du train de tiges formé par une ou plusieurs tiges, des moyens moteurs construits et agencés pour déplacer l'é- lément du train de tiges ainsi maintenu entre une position pour laquelle ledit élément se trouve entre le dispositif de levage et la table de rotation et une position pour laquelle le susdit élément se trouve dégagé, au moins par son extrémité inférieure, de la table de rotation, et inversement, et des moyens transporteurs construits et agencés pour acheminer l'élément du train de tiges entre sa position dégagée et des postes de stockage, et inversement. L'invention consiste, mis à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ciaprès. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés de l'invention et ne comportent bien entendu aucun caractère limitatif. La figure 1, de ces dessins, est une coupe partielle longitudinale d'un navire supportant une installation de forage établie conformément à un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une coupe selon II-II figure 1. Les figures 3A et 3B montrent en coupe longitudinale un navire supportant une installation de forage établie conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une coupe selon IV-IV figure 3B. La figure 5 est une coupe agrandie selon V-V figure 4. La figure 6 est un détail d'un élément important de la figure 5. L'installation de forage représentée sur les figures 1, 3A et 3B est supportée par un navire et elle comporte un derrick 1 muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage 2 du train de tiges 3 et à sa partie inférieure d'une table de rotation 4. L'installation comporte aussi, un dispositif de manutention 5 construit et agencé pour maintenir un élément 6 du train de tiges formé, dans le cas envisagé à titre d'exemple, de trois tiges, des moyens moteurs 7 construits et agencés pour déplacer l'élément 6 du train de tiges ainsi maintenu entre une position pour laquelle ledit élément 6 se trouve entre le dispositif de levage 2 et la table de rotation 4, et une position pour laquelle le susdit élément 6 se trouve dégagé, en totalité (figure 1), ou par son extrémité inférieure (figure 3A), de la table de rotation 4, et inversement, et des moyens transporteurs 8 construits et agencés pour acheminer l'élément 6 du train de tiges entre sa position dégagée et des postes de stockage 9, et inversement. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, les moyens moteurs 7 sont construits et agencés pour déplacer l'élément 6 du train de tiges parallèlement à lui-même. A cet effet, le dispositif de manutention 5 comporte essentiellement une pince inférieure 5a et une pince supérieure 5b reliées entre elles par un arbre 10 solidaire du derrick 1 et entrainé en rotation par les moyens moteurs 7. L'actionnement de ces moyens moteurs provoque une rotation sur 180O environ de l'arbre 10 et le passage de l'élément 6 du train de tiges de sa position d'enlèvement ou de mise en place à sa position dégagée, et inversement. Quant aux moyens transporteurs 8, ils coopèrent avec le seul élément 6 du train de tige, c'est-à-dire qu'ils acheminent cet élément 6 alors que celui-ci a été libéré par le dispositif de manutention 5. Ces moyens transporteurs 8 comportent un treuil 8a dont le dispositif de préhension 8b coopère avec l'extrémité supérieure de l'élément 6 du train de tiges et assure son maintien lorsque le dispositif de manutention libère le susdit élément 6. Dans ces conditions et comme montré sur les figures 1 et 2, les postes de stockage 9 sont verticaux et fixes, et les moyens transporteurs 8 sont construits et agencés pour desservir chacun des susdits postes. A cet effet, les moyens transporteurs 8 peuvent être portés par un chariot supérieur 11 mobile dans deux directions perpendiculaires pour desservir les postes de stockage répartis de façon cartésienne. De préférence, on associe au chariot supérieur 11 un chariot inférieur 12 dont les déplacements sont synchronisés avec ceux du chariot supérieur 11, ce chariot inférieur 12 portant une pièce de guidage 13 coopérant avec l'élément 6 du train de tiges. Pour diminuer le temps d'acheminement des éléments 6 du train de tiges, on peut prévoir deux groupes de moyens transporteurs 8 comportant chacun leur treuil 8a, leur chariot supérieur 11 et leur chariot inférieur 12. Sur la figure 2 on voit clairement les deux chariots inférieurs 12 de ces deux groupes de moyens transporteurs. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 3A et 3B, les moyens moteurs 7 sont construits et agencés pour faire pivoter l'élément 6 du train de tiges autour d'un axe sensiblement horizontal, voisin de son extrémité supérieure. A cet effet, le dispositif de manutention 5 comporte essentiellement une pince inférieure de serrage 5c et une pince supérieure de guidage 5d portées respectivement par les deux extrémités d'un chariot mobile 14, extrémités qui sont munies de deux ensembles de roulement 15 et 16.Ce chariot mobile 14 est guidé par un premier tronçon de rail 17 pivotant sous l'action des moyens moteurs 7 autour d'un axe disposé au niveau de l'ex- trémité supérieure du derrick 1 et sensiblement horizontal. Les moyens transporteurs 8 coopérent alors avec l'élément 6 du train de tiges maintenu par ce dispositif de manutention 5, c'est-à-dire qu'ils acheminent cet élément 6 et le dispositif de manutention 5. Ces moyens transporteurs 8 comportent alors le chariot mobile 14, actionné par un ou plusieurs treuils 8c, ce chariot mobile 14 étant guidé par le premier tronçon de rail 17 et par un deuxième tronçon de rail 18, fixe et aboutissant au niveau des postes de stockage 9. Dans ces conditions, et comme montré sur les figures 3A, 3B et 4, les postes de stockage 9 sont horizontaux et mobiles et ils sont construits et agencés de manière à défiler devant l'extrémité des moyens transporteurs 8. Le deuxième tronçon de rail 18 aboutissant au niveau des postes de stockage 9 se prolonge alors par un troisième tronçon de rail 19 qui peut prendre une position relevée pour permettre à l'ensemble constitué par les moyens transporteurs 8 et l'élé- ment 6 du train de tiges d'arriver au-dessus des postes de stockage sans risque d'accrochage, et une position abaissée pour laquelle le dispositif de manutention 5 accompagnant les moyens transporteurs 8 libère le susdit élément dans le poste de stockage considéré (figure 3B). Ces postes de stockage 9 comportent, comme montré sur les figures 4 et 5, des alvéoles 20 constitués chacun par une série d'encoches 21 ménagées dans des disques tournants 22 espacés le long d'un arbre 23 dont la longueur correspond à la longueur de l'élément 6 du train de tiges. Un moteur d'entrainement 24 est prévu pour faire tourner l'arbre 23 et présenter successivement un alvéole 20 en dessous du troisième tronçon de rail 19. Etant donné le nombre important d'éléments 6 du train de tiges à stocker, on prévoit plusieurs ensembles disques à encoches - arbre qui sont portés par deux liens sans fin 25 en trainés par un moteur de déplacement 26 pour amener successivement les ensembles disques à encoches - arbre au niveau du troisième tronçon de rail 19. Afin de maintenir l'élément 6 du train de tiges dans son alvéole 20, chaque encoche 21 est équipée, comme montré sur la figure 6, d'un système à pince 27 porté par le disque 22 considéré et commandé par une came fixe 28 qui provoque son ouverture lorsque l'alvéole 20 se trouve ouvert vers le haut, c'est-à-dire qu'il se trouve en dessous du troisième tronçon de rail 19. Il convient de signaler que, quel que soit le mode de réalisation de l'invention, il est avantageux de faire comporter au derrick 1 un rail de guidage 29 pivotant au voisinage de l'extrémité supérieure du derrick 1 et dont l'extrémité inférieure, dans sa position pivotée, dégage la table de rotation 4. Grâce à ce rail de guidage, il est possible de faire effectuer au crochet du dispositif de levage 2 ses courses à vide (courses de descente lors de la remontée du train de tiges et courses de montée lors de la descente du train de tiges) pendant que des opérations de manutention peuvent avoir lieu sur un élément 6 du train de tiges entre la table de rotation 4 et le dispositif de levage 2 proprement dit. Aussi bien dans le cas du mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2 que dans le cas du mode de réalisation illustré sur les figures 3A, 3B à 6, il est possible de rendre l'en- semble des opérations de dégagement et de mise en place des éléments du train de tiges entièrement automatique en ayant recours à un programmateur de type approprié pour commander le dispositif de manutention, les moyens moteurs et les moyens transporteurs. Le fonctionnement de l'installation représentée sur la figure 1 est alors le suivant pour les opérations de dégagement l'élément 6 est amené en position haute par le dispositif de levage 2, le dispositif de manutention 5 saisit l'élément 6 et suit les mouvements de translation imposés par le dévissage des tiges, les moyens moteurs 7 entrainent en rotation l'arbre 10, ce qui amène l'élément 6 dans une position diamétralement opposée, les moyens transporteurs 8 prennent en charge l'élément 6 qui est libéré par le dispositif de manutention 5, le déplacement des moyens transporteurs 8 permet de déterminer le poste de stockage et l'élément 6 est alors descendu dans le poste de stockage choisi. Pour les opérations de mise en place, le fonctionnement s'effectue en suivant les séquences inverses. Le fonctionnement de l'installation représentée sur les figures 3A et 3B est alors le suivant pour les opérations de dégagement l'élément 6 est amené en position haute par le dispositif de levage 2, le dispositif de manutention 5 saisit l'élément 6 et suit les mouvements de translation imposés par le dévissage des tiges, les moyens moteurs 7 provoquent le pivotement du premier tronçon de rail 17, les moyens transporteurs 8 sont commandés (treuil 8c) pour descendre l'ensemble constitué par le dispositif de manutention 5 porté par le chariot 14 et l'élément 6 au niveau des postes de stockage 9, le troisième tronçon de rail 19 est abaissé et le dispositif de manutention 5 libère l'élément 6 qui est déposé dans son alvéole 20. Pour les opérations de mise en place, le fonctionnement s'effectue en suivant les séquences inverses. A titre d'exemple, on peut indiquer que le dégagement ou la mise en place d'un élément du train de tiges peut s'effectuer au rythme d'une opération par minute, alors que ces mêmes manoeuvres effectuées par une équipe d'ouvriers peuvent demander cinq à dix minutes. Il convient également de signaler que le derrick de l'installation de forage ne présente aucune particularité et que les perfectionnements selon l'invention peuvent très bien être appliqués à des installations déjà existantes. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Installation de forage, fixe ou mobile, comportant un derrick muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation, caractérisée par le fait qu'elle comporte, un dispositif de manutention (5) construit et agencé pour maintenir un élément (6) du train de tiges formé par une ou plusieurs tiges, des moyens moteurs (7) construits et agencés pour déplacer l'élément(6)du train de tiges ainsi maintenu entre une position pour laquelle ledit élément (6) se trouve entre le dispositif de levage (2) et la table de rotation (4) et une position pour laquelle le susdit élément (6) se trouve dégagé, au moins par son extrémité inférieure, de la table de rotation (4),et inversement, et des moyens transporteurs (8) construits et agencés pour acheminer l'élément (6) du train de tiges entre sa position dégagée et des postes de stockage (9), et inversement. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens moteurs (7) sont construits et agencés pour déplacer l'élément (6) du train de tiges parallèlement à luimême. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens moteurs (7) sont construits et agencés pour faire pivoter l'élément (6) du train de tiges autour d'un axe sensiblement horizontal voisin de son extrémité supérieure. 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens transporteurs (8) coopèrent avec le seul élément (6) du train de tiges. 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens transporteurs (8) coopèrent avec l'élé- ment (6) du train de tiges maintenu par le dispositif de manutention (S > . 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les moyens transporteurs (8) comportent un treuil (sa) dont le dispositif de préhension (8b) coopère avec l'extré- mité supérieure de l'élément (6) du train de tiges et assure son maintien lorsque le dispositif de manutention (5)libère le susdit élément (6). 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les moyens transporteurs (8) comportent un chariot mobile (14) portant le dispositif de manutention (5), ce chariot mobile (14) étant guidé par un premier tronçon de rail (17), pivotant sous l'action des moyens moteurs (7) autour d'un axe disposé au niveau de l'extrémité supérieure du derrick (1) et sensiblement horizontal, et par un deuxième tronçon de rail (18) fixe, aboutissant au niveau des postes de stockage (9). 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 2, 4 ou 6, caractérisée par le fait que les postes de stockage (9) sont verticaux. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 3, 5 ou 7, caractérisée par le fait que les postes de stockage (9) sont horizontaux. 10. Installation selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les postes de stockage (9) sont fixes et que les moyens transporteurs (8) sont construits et agencés pour desservir chacun des susdits postes. 11. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les postes de stockage (9) sont mobiles et qu'ils sont construits et agencés de manière à défiler devant l'extrémité des moyens transporteurs (8). 12. Installation de forage fixe ou mobile, notamment installation de forage en mer, comportant un derrick muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation, des moyens de manutention étant prévus pour manutentionner les éléments du train de tiges entre leur position suspendus au dispositif de levage au-dessus de la table de rotation et des postes de stockage horizontaux, caractérisée par le fait que ces postes de stockage horizontaux (9) comportent des alvéoles (20) constitués chacun par une série d'encoches (21) ménagées dans des-disques tournants (22) espacés le long d'un arbre (23) entraîné en rotation par des moyens d'entraînement (24), les ensembles constitués par les disques tournants (22) et les arbres tournants (23) étant portés par au moins deux liens sans fin (25) entraînés par un moteur de déplacement (26) pour amener successivement les susdits ensembles au niveau d'une position extrême atteinte par les susdits moyens de manutention. 13. Installation de forage, fixe ou mobile, notamment ins tallation de forage en mer, comportant un derrick muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation, des moyens de manutention étant prévus pour manutentionner les éléments du train de tiges entre leur position suspendus au dispositif de levage au-dessus de la table de rotation et des postes de stockage, caractérisée par le fait que le derrick (1) comporte au moins un rail de guidage (29) coopérant avec le dispositif de levage (2) et monté pivotant au voisinage de l'extrémité supérieure du derrick (1) de sorte que, sous l'action de moyens moteurs, il puisse occuper une position verticale coaxiale à la table de rotation (4) et une position pivotée pour laquelle son extrémité inférieure dégage la table de rotation (4). 14. Installation de forage, fixe ou mobile, notamment installation de forage en mer, comportant un derrick muni à sa partie supérieure d'un dispositif de levage du train de tiges et à sa partie inférieure d'une table de rotation, des moyens de manutention étant prévus pour manutentionner les éléments du train de tiges entre leur position suspendus au dispositif de levage au-dessus de la table de rotation et des postes de stockage verticaux, caractérisée par le fait que les susdits moyens de manutention comportent un dispositif de manutention (5) constitué essentiellement par au moins deux pinces, à savoir une pince inférieure (5a) et une pince supérieure (5b), ces deux pinces (5a) et (5b) étant agencées et disposées de manière à pouvoir saisir l'élément (6) du train de tiges vers ses deux extrémités, ces deux pinces (5a) et (5b) étant reliées entre elles par un arbre (10) porté par le derrick (1) et entraîné en rotation par des moyens moteurs (7), cet arbre (10) étant disposé de sorte que pour une position angulaire de retrait ou de mise en place les deux pinces (5a) et (5b) soient coaxiales à la table de rotation (4).