Brevet FR2423807A1 — publié le 19791116

La presente invention a pour objet un système de telécommande notamment pour equipements immerges, et plus particulièrement un dispositif dêconnectable de telécommande à voies multiples du type comprenant, disposes dans un module relevable, une pluralité d'actionneurs pour l'actionnement des organes du système à commander, et au moins une ligne de liaison pour relier à la station de commande ledit module relevable. La commande de dispositifs immergés, notamment ceux situés a grande distance des plates-formes centrales, pose à l'évidence des problèmes particuliers d'amenée d'énergie, de moyens de commande et d'entretien des systèmes immergés, les systèmes immergés tels que par exemple des tettes de puits étant généralement actionnés hydraul iquement. Un procedé connu consiste en l'établissement de liaisons hydrauliques multiples entre la surface et le fond, le système de commande contenant des distributeurs hydrauliques actionnant les organes du système à commander. L'inconvénient principal de ce système réside dans le coût des liaisons et les temps de réponse exagérés compte tenu des pertes de charge importantes engendrées dans les liaisons flexibles. Selon un perfectionnement de ce premier procédé connu, on met en oeuvre un système hydraulique séquentiel, ce qui permet de diminuer le nombre des liaisons fond-surface, mais les temps de réponse de ce type de commande hydraulique restent prohibitifs. Un second procédé connu consiste en l'établissement d'une liaison unique hydraulique pour énergie et de liaisons électriques actionnant des electrodistributeurs qui actionnent les organes du système à commander. Une amélioration de ce second procéde consiste à utiliser une seule ligne électrique de commande en utilisant des techniques de multiplexage. Par ailleurs, selon une variante de ce second procédé,on produit l'énergie hydraulique au fond en utilisant des pompes immergées, les liaisons fond-surface étant ainsi uniquement électriques. On a ainsi un système dit " modules electrohydrauliques'*' Les procédés du second type connu présentent tous un inconvénient majeur dans la mesure où ils nécessitent impérativement la présence de connecteurs électriques de puissance déconnectables sous liteau. Un tel type de connexion pose des problèmes techniques délicats, car les conditions nécessaires d'etancheite et et de sécurité de fonctionnement ne sont pas facilement satisfaites. La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients précités et notamment à éviter l'utilisation de liaisons hydrauliques multiples ou de liaison hydraulique à fonctionnement séquentiel, aussi bien que la mise en oeuvre de connecteurs électriques de puissance en milieu immergé. La présente invention vise encore à supprimer intégralement toute liaison de puissance hydraulique ou électrique entre l'équipe- ment de fond relevable et les installations de commande en surface. Ces buts sont atteints grâce à un dispositif du type mentionné au début dans lequel, conformément a l'invention, le module relevable est équipé d1au moins un dispositif local de production d'énergie électrique. De façon plus particulière le dispositif local d'énergie électrique intégré au module relevable est constitué par un moteur hydrodynamique couplé à un générateur d'électricité. Selon l'invention, toutes les liaisons électriques de puissance sont effectuées à demeure à l'intérieur même du module relevable. Ainsi, le dispositif selon la présente invention permet de supprimer toute liaison électrique de puissance entre l'installation de commande située en surface et l'ensemble commandé disposé en milieu immergé. Le dispositif selon l'invention est également adapté pour permettre la suppression de toute liaison hydraulique de puissance entre l'installation de commande et l'ensemble commandé situé au fond en milieu immergé. Ainsi, le module relevable peut etre alimenté en énergie hydraulique par une source dTenergie fluide extérieure et/ou autonome, indépendante de la station de commande. Dans ce cas, le module relevable est alimenté en énergie hydraulique à partir du système à commander lui-meme ou le module relevable est alimenté en énergie hydraulique à partir d'un branchement effectué directement sur la ligne de production ou la ligne de controle d'une installation de production en fluide. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif local de production d'énergie électrique à partir d'énergie hydraulique comprend un moteur hydrodynamique entraînant une pompe et un générateur d'électricité. Selon un autre mode de réalisation, le module relevable com prend un ensemble couplé moteur hydrodynamique-alternateur pour la production locale d'énergie électrique et un ensemble couplé indépendant moteur hydrodynamique-pompe pour assurer une fonction de circulation hydraulique. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, le module relevable est équipé d'un dispositif de régulation automatique du fonctionnement du dispositif local de production d'énergie électrique et/ou d'énergie hydraulique. D'autres particularités et avantages du dispositif selon l'invention ressortiront mieux a la lecture de la description qui fait suite de modes de réalisation de l'invention donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une application de l'invention à la commande d'un dispositif situé en milieu immergé, - la figure 2 est une vue schématique des liaisons entre un module de commande déconnectable selon l'invention et un dispositif devant être actionné-à distance par l'intermédiaire du module deconnectable, - la figure 3 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un module de commande déconnectable selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un module de commande déconnectable conforme à l'in invention, - les figures 5,6 et 7 représentent des schémas partiels de Variantes de réalisation de modules déconnectables conformes à l'invention. On voit sur la figure 1 une vue schématique illustrant un exemple d'application de l'invention. Un puits 1 disposé sur un fond sous marin est connecté à un module de commande 2 déconnectable alimenté en énergie par une liaison 3 à partir d'une installation de surface 6 située sur une plate-forme 5. La production du puits 1 est elle-même évacuée par une ligne 4 assurant la liaison entre le puits 1 et la plate-forme 5. On voit sur la figure 2, les liaisons entre le puits à commander I et le module de commande déconnectable 2. Le puits 1 est relié à la surface par une ligne 4 d'évacuation de la production de fluide et par une ligne 14 de contrôle du puits, qui constitue une ligne de sécurité. Le module de commande déconnectable 2 est relié à une tête de puits 12 à contrôler par des liaisons hydrauliques telles que 10 en nombre suffisant pour actionner des vannes telles que 11 équipant la tête de puits 12. Le module de commande 2 est connecté sur le système à actionner par un ensemble de connecteurs hydrauliques comprenant chacun une partie 7 solidaire du système à actionner et une partie 7' solidaire du module de commande relevable 2. I1 est en outre prévu un con vecteur électrique comprenant une partie 8 solidaire de l'installation à actionner et une partie 8' solidaire du module de commande 2. Le connecteur 8, 8' ne vise qu a la transmission d'informations électriques ne mettant pas en jeu des puissances importantes L'ensemble du module 2 est deconnectable de L'embase 15 solidaire des connecteurs 7,8 et est maintenu verrouillé par un système de verrouillage 16 qui peut être mécanique, électromécanique, ou électrohydraulique par exemple.Le connecteur électrique 8,8' peut etre de type conductif ou de préférence inductif. La figure 3 représente un premier mode de réalisation de module déconnectable et relevable 2 a-ssocié à un dispositif de télécommande selon l'invention. L'activation des vannes il de la figure 2 est provoquée par l'excitation d'électrodistributeurs 17 dont la sortie hydraulique est reliée aux parties de connecteurs 7'. L'excitation électrique des électrodistributeurs 17 est transmise par les lignes électriques 26. L'énergie hydraulique, arrivant par la ligne 21, 21' est stockée dans un accumulateur 18 qui alimente en fluide les distributeurs 17 par l'intermédiaire d'un détendeurrégulateur 20.La commande codée pour l'actionnement du dispositif est transmise par la ligne électrique 27, 27' passant par le connecteur électrique 8, 8' et parvient à un ensemble électronique de décodage et d'aiguillage.25 qui permet la transmission d'énergie électrique sur une ligne de commande 26 de I'électrodistributeur 17 souhaité. La ligne électrique 27,27' ne sert qu'à la transmission d'ordres ou d'informations et non à la transmission de la puissance électrique nécessaire aux électrodistributeurs. L'énergie électrique nécessaire à l'alimentation des électrodistributeurs 17 est fournie par une source d'énergie électrique 24 alimentée par un générateur 23. Le générateur 23 est entraîne par un moteur hydrodynamique 22 alimenté en permanence en énergie hydraulique à partir de la ligne 21' a travers un restricteur 19. L'évacuation du débit de fluide hydraulique alimentant le moteur hydrodynamique 22 ainsi que le retour du fluide de commande des électro- distributeurs 17 s'effectue par le clapet 28. Dans ce cas, il s'agit d'un fonctionnement à fluide perdu. L'ensemble constitué par le moteur hydrodynamique 22, le générateur 23 et les circuits électriques 24,25 est incorpore à l'intérieur du module déconnectable 2. Ainsi, dans le dispositif représenté sur la figure 3, les seules connexions entre le module relevable 2 et l'embase 15 solidaire du puits 1 sont constituées par les connexions 7,7' des circuits hydrauliques des actionneurs électrohydrauliques 17, la connexion de la conduite 21, 21' d'alimentation du module 2 en fluide hydraulique et la connexion électrique 8,8' d'une simple ligne de commande ne transférant pas l'énergie nécessaire aux électrodistributeurs. Toutes les liaisons effectuées avec des circuits électriques transférant de l'énergie sont effectuées à l'intérieur mme du module 2. Le générateur 23 d'énergie électrique peut d'ailleurs facilement fonctionner à partir d'un moteur hydrodynamique intercalé sur le circuit hydrodynamique 21, 21', 28 car la puissance nécessaire à la commande du générateur 23 peut rester relativement faible, par exemple de l'ordre de quelques watts. En effet, le générateur 23 peut notre dimensionné que pour permettre le rechargement en débit permanent des batteries tampon qui constituent la source d'énergie électrique 24 et peuvent elles-memes délivrer une puissance plus importante nécessaire à l'actionnement des électrodistributeurs 17. Dans la mesure où les liaisons 21,18 du circuit hydraulique sont réalisées à partir d'énergie hydraulique disponible dans l'installation du puits 1, par exemple à partir de l'énergie fluide présente dans la ligne de production 4, ou par l'amenée de l'éner- gie nécessaire par la ligne de contrôle 14 existante, les liaisons fond-surface entre le module relevable 2 et la plate-forme de l'installation de commande 5,6 sont réduites à une simple ligne électrique de commande, sans liaison de puissance. Selon l'invention, il est d'ailleurs possible d'adjoindre des capteurs de mesure au module 2 ou à l'installation de fond 1. Dans ce cas, l'énergie électrique est produite par le système 22,23,24, incorporé au module de mesure 2 et la télétransmission des mesures peut s'effectuer par la ligne de commande telle que 27 ou par une ligne supplémentaire qui de toute manière n'a pas besoin d'être une ligne d'énergie. On a représenté sur la figure 4 une Variante du système selon l'invention, variante selon laquelle l'activation des organes à com- mander s'effectue en circuit fermé. Selon ce mode de réalisation, le fluide est stock dans une bache 30, refoulé dans un accumulateur de stockage 18 par une pompe 29, et alimente les distributeurs tels que 17 par le détendeurrégulateur 20 Les retours de circulation hydraulique sont connectés sur la ligne 31 qui revient a la bâche 30. L'ensemble est activé par un moteur hydrodynamique 22 comprenant non seulement un générateur d'électricité 23, comme dans le mode de réalisation de la figure 3, mais également la pompe 29 permettant la circulation de fluide. L'alimentation en fluide s'effectue par une ligne 21,21' a travers un limiteur de débit 19 et le retour s'effectue par une ligne de retour 32',32 Les autres éléments du système incorporé au module relevable 2 sont les mêmes que ceux décrits-en référence à la figure 3 et portent les mêmes numéros de référence. Naturellement l'invention concerne également les variantes ou combinaisons englobant les deux exemples décrits ci-avant. Ainsi, dans le cas du dispositif représenté sur la figure 4, il est possible d'obtenir un fonctionnement équivalent en séparant les fonctions énergie électrique et énergie hydraulique par l'utilisation d'unepart, d'un couple moteur hydrodynamique tel que 22 - pompe telle que 29, les fonctionnements des couples moteur-alternateur et moteur-pompe étant indépendants. Il est particulièrement avantageux que le système générateur d'énergie électrique et/ou hydraulique incorporé dans le module relevable 2 présente un fonctionnement automatique. Des exemples de fonctionnement automatique sont maintenant décrits en référence aux figures 5, 6 et 7. La figure 5 représente une vue partielle du schéma de la figure 3, dans laquelle des éléments complémentaires ont été intercalés pour permettre un fonctionnement automatique. Un électro- distributeur 17a qui peut être analogue ou non aux électrodistributeurs 17, est intercalé en position normalement fermée sur la ligne d'alimentation 21'. Un dispositif 32 témoin de la charge des accumulateurs d'énergie électrique 24, qui est intercalé entre ladite source d'énergie 24 et la commande électrique de l'électro- distributeur 17a, provoque l'ouverture du distributeur 17a assurant la mise en route du moteur 22, lorsque la charge de l'accumulateur 24 est insuffisante.La pleine charge des accumulateurs 24 provoque par l'intermédiaire du dispositif témoin de charge 32 la désexcitation de l'électrodistributeur 17a et l'arrêt du moteur hydrodynamique 22. La figure 6 représente une vue partielle du schéma de la figure 4 dans laquelle apparaissent en outre des moyens supplémentaires permettant le fonctionnement automatique du générateur d'énergie électrique 23 et de la pompe 29 Comme dans le cas du dispositif de la figure 5, l'électrodistributeur 17a intercalé sur la ligne d'alimentation 21' du moteur 22 est normalement fermé mais déclenche le fonctionnement du moteur 22 lorsque la charge des accumulateurs 24, détectée par le dispositif 32, est insuffisante. L'électrod-istributeur 17a de la figure 6 fonctionne rigoureusement de la même manière que l'electrodistribu- teur 17a de la figure 5. Toutefois, dans le cas de la figure 6, un distributeur supplémentaire 33 de type hydraulique, à rappel mécanique ou non, et qui est en position normalement fermée, est intercalé sur la ligne 21' d'alimentation du moteur 22, en parallèle avec l'électrodistributeur 17a. La ligne 34 de commande du distributeur hydraulique 33 est reliée à l'accumulateur principal 18. Lorsqu'une baisse de pression se produit dans la ligne 34, le distributeur 33 passe en position ouverte et, pour le cas ou l'électrodistributeur 17a serait lui-meme fermé, autorise l'alimentation du moteur 22 qui entraîne la pompe 29. Bien entendus si le générateur d'énergie électrique 23 et la pompe 29 sont entraînés chacun par un moteur hydrodynamique indépendant 22, 22a respectivement, comme représenté sur la figure 7, l'électrodistributeur 17a sera intercalé sur le circuit 19,21' d'alimentation du moteur de commande 22 de l'alternateur 23 tandis que le distributeur hydraulique 33 sera intercalé dans le circuit 19a, 21a d'alimentation du moteur de commande 22a de la pompe 29 L'invention est naturellement anplicable a différents types de modules relevables selon divers procédés tels que par exemple le procédé décrit dans la demande de brevet français nO 78.07048. Bien entendu, diverses modifications et adjonctions peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'etre décrits à titre de simples exemples non limitatifs sans sortir du cadre de protection de l'invention. REVENDICATIONS I. Dispositif déconnectable de télécommande à voies multiples notamment d'équipements immerges, du type comprenant, disposés dans un module relevable, une pluralité d'actionneurs 130iIZ. l'actionnement des organes du système a com- mander, et au moins une ligne de liaison pour relier ledit module relevable a la station de commande, caractérisé en ce que le module relevable est équipé d'au moins un dispositif local de production d'énergie électrique. 2. Dispositif de télécommande selon la revendication I, caractérisé en ce que le dispositif local d'énergie électrique intégré au module relevable est constitué par un moteur hydrodynamique couplé à un générateur d'électricité. 3. Dispositif de télécommande selon la revendication l-ou la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les liaisons électriques de puissance sont effectuees demeure a 1 l'interieur même du module relevable. 4. Dispositif de télécommande selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que le module relevable est alimenté en énergie hydraulique par une source d'énergie fluide extérieure et/ou autonome, indépendante de la station de commande. 5. Dispositif de télécommande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le module relevable est alimenté en énergie hydraulique à partir du système à commander lui-meme.- 6. Dispositif de télécommande selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que le module relevable est alimenté en énergie hydraulique a. partir d'un branchement effectué directement sur la ligne de production ou la ligne de contrôle d'une installation de production de fluide. 7. Dispositif de télécommande selon l'une quelconque des revendications i à 6, c-aractérise en ce que le dispositif local de production d'énergie électrique à partir d'énergie hydraulique comprend un moteur hydrodynamique entrai- nant une pompe et un générateur d'électricite. 8. Dispositif de télécommande selon l'une quelconque des revendications I à 6, ccracterise en ce que le module relevable comprend un ensemble couplé moteur h=-drodynamique-alternateur pour la production locale d'énergie électri- que et un ensemble couplé indépendant moteur hydrodynamique-pompe pour assurer une fonction de régulation hydraulique. 9. Dispositif de télécommande selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que le module relevable est équipé d'un dispositif de régulation automatique du fonctionnement du dispositif local de production d'énergie électrique. 10. Dispositif de télécommande selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que le module relevable est muni de moyens de verrouillage sur une embase fixe.