Brevet FR2380480A1 — publié le 19780908

L'invention se rapporte à un système de connexion entre une colonne immergée, utilisée notamment pour la canalisation de produits pétroliers, et une base d'ancrage sous-marine. Les systèmes de connexion actuels entre colonnes montantes de production et bases d'ancrage font en général appel, soit à des lignes de guidage ayant pour inconvénient majeur la difficulté de les maintenir constamment verticales et donc sans torsion, soit à des dispositifs de positionnement avec guidage par caméras ou sonars associés à des structures de guidage le plus souvent en forme de tronc de cône, facilitant la connexion. Ces dispositifs ont l'inconvénient d'etre à la fois complexes et couteux. L'objet de l'invention est un système de connexion selonlequel on associe à la base d'ancrage au moins un câble largable que l'on équipe d'au moins un moyen de fixation et d'au moins un moyen de flottaison pour le maintenir sur une partie de sa longueur à une certaine distance du fond de l'eau, afin de le repêcher aisément au moyen de tout crochet, et en ce que lton remonte l'extrémité libre du câble pour le ramener en surface en l'introduisant au pied de la colonne à connecter et en engageant le pied de la colonne dans la structure d'ancrage qui lui est associée par traction du cable d'ancrage. Ce système de connexion est particulièrement simple et efficace puisqu'en cas d'urgence, comme cela peut se produire dans les régions arctiques encombrées d'icebergs, on peut aisément déconnecter la colonne de son ancrage en libérant momentanément le moyen de fixation du câble d'ancrage largable pourvu de son moyen de flottabilité à un niveau donné et l'on peut aisément reprendre ultérieurement le câble pour procéder à une nouvelle connexion. Un autre objet de l'invention est un système de connexion de ce genre, caractérisé en ce que le brin inférieur du cabre d'ancrage est solidaire d'un mouflage dont la moufle inférieure est fixe sur l'ancrage et dont le brin libre de la moufle supérieure comporte un moyen d'arret bloquant le dispositif de mouflage, le pied de la colonne comprenant un moyen de commande de libération du moyen d'arrêt verrouillant le mouflage. Ce dispositif a l'avantage de faciliter l'approche du pied de la colonne dans sa structure d'ancrage puisque le mouflage permet d'exercer une force de traction importante nécessaire à l'insertion du pied de la colonne dans la structure d'ancrage et que le système de mouflage peut etre restauré dans sa disposition initiale et s'y maintenir lors de toute déconnexion, par simple écartement de la colonne de son point d'ancrage après blocage du moyen d'arrêt verrouillant le mouflage. Un autre objet de l'invention est de faciliter encore l'automatisme de la mise en service du dispositif de mouflage en montant la moufle supérieure et le moyen d'arrêt sur un flotteur -comprenant un pion de guidage coopérant avec une rampe de guidage de la structure interne du pied de la colonne, pourvu d'un dispositif de verrouillage, en vue de la fixation du flotteur à la colonne Le flotteur assure ainsi la fixation de la partie supérieure du mouflage au pied de la colonne, ce qui a encore pour avantage de centrer le mouflage par rapport au pied de la colonne. Un autre objet de l'invention est une colonne de ce type comportant en outre un moyen de déverrouillage du moyen d'arrêt bloquant le mouflage, de telle sorte qu'il suffit, après déverrouillage du mouflage, d'exercer une traction sur le câble d'ancrage pour entraîner le rapprochement du pied de la colonne de sa base d'ancrage jusqu'à son verrouillage sur la base d'ancrage. Un autre objet de l'invention est un flotteur supportant un mouflage d'ancrage pour une colonne de ce type, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen d'introduction et de verrouillage du moyen d'arrêt du mouflage, de telle sorte qu'il suffit de libérer le pied de la colonne de sa base d'ancrage et de remonter la colonne pour entraîner le verrouillage automatique du moyen d'arrêt du mouflage, puis de déverrouiller le flotteur de la colonne et de larguer le câble d'ancrage pour séparer complètement et rapidement la colonne de son ancrage. Un autre objet est une méthode de connexion entre une colonne immergeable et sa base d'ancrage à l'aide du système défini ci-dessus, caractérisée en ce que, ayant fait passer le câble d'ancrage largable dans la colonne en l'introduisant par le pied de celle-ci, on fait descendre la colonne au cours d'une première phase jusqu'à ce que le moyen de fixation du câble à la colonne pénètre dans ladite colonne et se fixe à celle-ci et en ce que, au cours de la seconde phase, on fait pénétrer le pied de la colonne dans sa base d'ancrage par la traction que l'on exerce sur le cable d'ancrage. D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent,-à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la présente invention. Sur les dessins : la figure 1 est une représentation schématique en élévation des câbles d'ancrage et de repêchage, la figure 2 la vue schématique en élévation de l'ensemble colonne, cible d'ancrage en position de rapprochement avant connexion, la figure 3 la vue en perspective du dispositif de verrouillage du système de mouflage avant son blocage, la figure 4 la vue schématique en élévation du dispositif de verrouillage du système de mouflage après blocage, et la figure 5 la vue schématique en perspective du guidage d'orientation de la base du pied de la colonne dans sa structure d'ancrage. Le mode de connexion et de déconnexion d'une colonne, telle que représentée en 2 figure 2, sur sa base d'ancrage 20 à l'aide d'un crible de connexion 1, consiste essentiellement à fixer, de façon permanente, l'une des extrémités du câble 1 sur la base d'ancrage 20 et à disposer, sur au moins une partie du câble, des flotteurs 36, de façon à soulever au moins une partie du câble 1 au-dessus du fond marin. Connaissant le niveau de la partie du câble 1 considérée, on règle, à l'aide du flotteur 32, figure 1, auquel se trouve fixée la chaîne 33, le niveau d'un crochet 35 remorqué par le câble de dragage 34 pour accrocher la partie du câble 1 soulevée. L'extrémité libre du câble 1 peut comporter tout dispositif de fixation ou éventuellement de repérage 37.On procède alors à la remontée du câble de traction 1 que l'on fait passer par le pied de la colonne 2, figure 2. On peut fixer, par exemple, l'extrémité libre du câble 1 sur tout treuil à tension constante. En particulier, dans le cas où l'on dispose d'un treuil dans la colonne 2, on peut utiliser ce treuil pour ramener la colonne sur sa structure d'ancrage 20. Cependant, selon le mode de réalisation préféré de l'invention, on fixe le câble 1 sur la base d'ancrage 20 au moyen d'un dispositif de mouflage 19 dont la moufle inférieure 38, figure 2, est fixée au fond de la structure 20 au moyen d'un dispositif à la cardan 39. De même, la partie supérieure 40 du mouflage est montée sur le cardan 41 solidaire de la base du flotteur 3, le câble 1 fixé à la moufle 40 comportant un moyen d'arrêt 31 servant à verrouiller le mouflage sur le flotteur 3. En plus de l'avantage que présente le flotteur cn tendant les brins du mouflage, il évite tout frottement des dispositifs portés par le câble au voisinage de son point d'ancrage et notamment tout frottement contre la base d'ancrage ou le fond sous-marin lorsque ce cabre est largué, comme le montre la figure 1. Le moyen d'arrêt 31 peut être constitué d'un simple manchon -31 que l'on emprisonne entre la plaque perfore 15 et le poussoir 30 plus visible figure 4. Lorsque le manchon 31 se trouve ainsi verrouillé, il maintient fixe une longueur bien déterminée de mouflage 19 en vue de procéder aisément à l'introduction du flotteur 3 dans le pied de la colonne 2. A cet effet, on descend la colonne 2, au moyen de toute unité de surface jusqu' ce que, et quel que soit l'écart existant à l'origine entre les axes verticaux de la colonne 2 et de la structure d'ancrage 20, le pied de la colonne 2 arrive à un niveau lui permettant de coiffer au moins en partie le flotteur 3.Au cours de cette première opération, le flotteur 3 peut prendre toute inclinaison et l'on parvient, par simple tractipn sur le crible et correction de l'écart des axes verticaux, à coiffer complètement le flotteur 3 qui pénètre dans le logement 42 prévu au pied de la colonne 2. Cette introduction s'accompagne du guidage en rotation du flotteur 3 au moyen de son pion 4 et de la rampe 5 contenue dans le logement 42 dès que le pion 4 heurte cette rampe. Lorsque le pion 4 atteint sa position supérieure, le flotteur 3 atteint une position limite, permettant de déclencher le verrouillage du flotteur dans son logement et le déverrouillage du dispositif de mouflage. A cet effet et dès que le flotteur 3 se trouve en position susceptible d'être verrouillée dans le logement 42, le contacteur 6 de la colonne 2 se trouve actionné par la partie supérieure du flotteur 3 et transmet cette information à la surface par la canalisation 7 en excitant l'indicateur 8 d'un panneau de commande et de contrôle 49. Ce panneau 49 peut, soit appartenir à une plateforme de la colonne 2 au-dessus du niveau d'eau 50, soit appartenir à une unité de surface indépendante. De préférence, on règle au préalable la longueur du mouflage 19 pour que, quelle que soit son inclinaison au moment où le flotteur 3 est verrouillé dans son logement 42, le mouflage 19 ne s'appuie sur aucune surface non prévue à cet effet, les cardans 39 et 41 permettant de conserver le parallèlisme des brins moufles Selon les circuits utilisés et non décrits puisqu'ils peuvent être quelconques et ne constituent pas en soi l'invention, on peut commander automatiquement le déroulement de l'ensemble des opérations ultérieures ou au contraire déclencher à volonté chacune des opérations d'approche et de verrouillage du pied de la colonne 2 sur sa base d'ancrage 20. On peut donc actionner successivement la commande 9 qui entraîne, par la liaison 10, l'excitation des dispositifs de verrouillage, tels que 11, de la colonne 2 au flotteur 3 à l'aide de moyens tels que les logements 43 puis, par la commande 12 et la liaison 13, le dispositif de déverrouillage 14 du manchon 31. Ce dispositif peut être un vérin 14 dont l'extrémité de la tige, figure 4, repousse la plaque 15 normalement sollicitée en sens inverse par le ressort 44 du flotteur 3. En fin de course, le manchon 31 se trouve complètement en regard de l'ouverture 45 et peut s'échapper de la plaque 15 par la traction exercée sur le câble 1. Lors du dégagement du manchon 31, la tige 30 est libérée, permettant au ressort 46 de se détendre et de libérer le contacteur 16 qui transmet, par la liaison 17, une excitation au dispositif de signalisation 18. Sous l'action d'une traction continue exercée sur le câble 1, le mouflage 19 ramène progressivement l'ensemble flotteur 3, colonne 2 vers la structure d'ancrage 20 à l'allure désirée, tout écart éventuel existant encore entre les axes de l'ensemble flotteur 3 - colonne 2 et de la base d'ancrage 20, s'amenuisant progressivement jusqu'à ce que le pied de la colonne s'introduise sans choc dans la structure 20. Lorsque le pion 21 rencontre la rampe 22 représentée schématiquement figure 5, l'ensemble flotteur 3 - colonne 2 s'oriente progressivement de sorte qu'en fin de course, lorsque le contacteur 23 est actionné automatiquement, il transmet par la liaison 24 une excitation au dispositif de signalisation 25. I1 est alors possible de déclencher le verrouillage du pied de la colonne 2 dans sa structure d'ancrage 20 au moyen du dispositif de verrouillage 28 que l'on excite au moyen de la commande 26 et de la liaison 27. Lorsque l'on doit déconnecter rapidement la colonne 2 de sa structure d'ancrage 20, on déverrouille le pied de la colonne 2 de la structure 20 à l'aide du moyen de commande 26 ayant servi au verrouillage et permettant ainsi la mise hors service du dispositif de verrouillage 28. La colonne 2 ainsi libérée remonte progressivement, le contacteur 23 signalant, par la liaison 24 et l'indicateur 25, le début de l'opération de remontée. Lorsque l'écartement des moufles progresse, le manchon 31 se rapproche de la partie inclinée 47 du dispositif de réception 15 du manchon jusqu'à ce que la surface inclinée 48 du manchon glisse sur la partie 47 pour s'insérer finalement par le trou 45 entre les plaques 29 et 15. Au cours de cette descente du manchon 31, celui-ci repousse d'abord la plaque 15 en comprimant le ressort 44, la plaque 15 reprenant sa position initiale en verrouillant le manchon 31 après son passage sous l'action de la détente du ressort 44. En plus du verrouillage du manchon 31, la tige 30 est repoussée par ce dernier vers le contacteur 16 transmettant le signal de verrouillage à l'indicateur 18. I1 suffit alors de commander la libération du flotteur 3 de son logement 42 par la commande 9 qui entraîne le retrait de la tige de verrouillage du vérin 11 hors du logèment 43. En poursuivant le soulèvement et le déplacement de la colonne 2, le flotteur 3 se dégage complètement du pied de la colonne 2, le contacteur 6 entraînant la signalisation du début de libération du flotteur 3. Le câble 1 pourvu des flotteurs 36 est alors abandonné au fond, de préférence dans une direction bien déterminée, de façon à faciliter son repêchage à un niveau donné. Bien que l'on n'ait décrit qu'un seul mode de réalisation du système de connexion, il va de soi que les divers moyens utilisés peuvent être remplacés par tous moyens équivalents. C'est ainsi que l'on ne s'écarterait pas de l'invention si, au lieu d'utiliser un flotteur 3 comme moyen de fixation du câble 1 à la colonne 2, on utilisait deux moyens séparés, d'une part un dispositif de fixation qui éventuellement pourrait être solidaire d'un bâti supportant le dispositif de verrouillage du manchon 31 et, d'autre part, un flotteur séparé sollicitant ce bâti sous l'action de sa poussée. Ce flotteur pourrait encore supporter le mouflage 19. REVENDICATIONS 10) Système de connexion entre une colonne immergeable et sa base d'ancrage au moyen d'un câble d'ancrage, caractérisé en ce que le câble d'ancrage est un câble largable fixé à demeure au centre cie sa base d'ancrage et pourvu d'un moyen de fixation à ladite colonne et d'un moyen de guidage dudit moyen de fixation pour son introduction dans un logement au pied de la colonne, un moyen de flottaison assurant le maintien au-dessus du fond marin desdits moyens de fixation et de guidage. 20) Système tel que revendiqué en 1 dont le moyen de flottaison sert à la fois de moyen de fixation à la colonne et de moyen de guidage dudit moyen de fixation pour son introduction dans un logement au pied de la colonne. 30) Système tel que revendiqué en 1 dont le brin du câble largable, fixé à la base d'ancrage, comporte un mouflage dont la moufle inférieure est fixe. 40) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont le cabale comporte en outre au moins un moyen de flottaison maintenant une partie de celui-ci à un niveau donné au-dessus du fond marin. 50) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 2 et 3 dont le moyen de flottaison comporte la partie supérieure du mouflage. 60) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 3 à 5 dont le câble d'ancrage comporte un manchon d'arrêt et le moyen de flottaison un moyen de guidage et de verrouillage du manchon d'arrêt. 70) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 3 à 6 dont la moufle inférieure est montée sur un cardan. 80) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 5 à 7 dont la moufle supérieure est montée sur un cardan. 90) Système tels que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 2 à 8 dont le moyen de flottaison et son logement de réception dans la colonne comportent un dispositif d'orientation du moyen de flottaison dans son logement. 100) Système tel que revendiqué en 9 dont la colonne comporte des moyens de signalisation du bon positionnement du moyen de flottaison dans son logement et de verrouillage dudit moyen dans son logement. 110) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 dont la base d'ancrage comporte un dispositif d'orientation du pied de la colonne. 120) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 11 dont la colonne comporte des moyens de signalisation du bon positionnement ciu pied de la colonne dans sa base d'ancrage et de verrouillage du pied de la colonne dans sa base d'ancrage. 130) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 6 à 12 dont la colonne comprend un moyen de déverrouillage du manchon de son logement dans le moyen de flottaison. 140) Système tel que revendiqué en 13 dont la colonne comporte un indicateur du verrouillage du manchon. 150) Système tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 à 14 dont la distance des moufles est juste suffisante pour qu'après introduction complète du moyen de flottaison dans le logement du pied de la colonne, les câbles du mouflage ne portent contre aucune surface de la base d'ancrage. 160) Méthode de connexion entre une colonne immergeable et sa base d'ancrage à l'aide du système revendiqué dans l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisée en ce que, ayant fait passer le câble d'ancrage largable dans la colonne en l'introduisant par le pied de celle-ci, on fait descendre la colonne au cours d'une première phase jusqu' ce que le moyen de fixation du cable à la colonne pénètre dans ladite colonne et se fixe à celle-ci et en ce que, au cours de la seconde phase, on fait pénétrer le pied de la colonne dans sa base d'ancrage par la traction que lton exerce sur le câble d'ancrage.