Brevet FR2400104A1 — publié le 19790309

La présente invention concerne un dispositif de protection de têtes de forage, puis d'exploitation d'un gisement d'hydrocarbures sous une profondeur d'eau importante, caractérisé en ce qu'il comporte un coffrage de protection muni d'une pluralité de cavités de logement d'une tête de forage ou d'exploitation, reliées par des tuyauteries de transport de fluide à une chambre centrale de contrôle, dans laquelle est disposé un jeu de vannes de liaison avec au moins un conduit d'évacuation commun des fluides recueillis dans les différentes cavités et en ce qu'il comporte en outre un caisson de séjour de personnel, pourvu de moyens d'accès d'une part à la chambre centrale de connexion et de contrôle, et d'autre part à chacune des différentes cavités par l'intermédiaire de sas. De préférence, après la mise en exploitation, chaque cavité est fermée à son extrémité supérieure par une écoutille métallique de forme convexe, mobile autour d'un axe sensiblement tangent à son pourtour. Le dispositif de protection des têtes de forage, puis d'exploitation, comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes: - il comprend une voûte à concavité tournée vers le fond et permettant l'accès à sec des passagers d'un sous-marin de liaison avec la surface, - il comprend un dispositif de réception d'une cloche de plongée, - il comprend un dispositif de réception en milieu aqueux d'un sous-marin de liaison avec la surface, - il comprend un puits muni d'une cloche de sauvetage. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, une station sous-marine de surveillance et d'exploitation de têtes de forage et d'exploitation d'un tel gisement. La figure 1 représente une vue partielle en coupe d'une station sous-marine de surveillance et d'exploitation de têtes de forage et d'exploitation d'un gisement sous grande profondeur d'eau. La figure 2 représente en coupe axiale une chambre de protection d'une tête d'exploitation de la station de la figure 1, avec son écoutille de fermeture. La figure 3 représente une vue d'ensemble en coupe verticale selon l'axe III III la figure 4 d'une station sous-marine d'exploitation d'un gisement d'hydrocarbures. La figure 4 représente une vue d'ensemble en coupe horizontale selon l'axe IV IV de la figure 3 de la même station sous-marine. La figure 5 représente une cloche de sauvetage annexée à la station des figures 3 et 4 et ses moyens d'accès. La figure I représente une vue partielle en coupe verticale d'une station sousmarine de surveillance et d'exploitation de têtes de forage et d'exploitation. Celleci comprend une enceinte résistante en béton 20 présentant de préférence un profil externe arrondi de façon à ne pas donner prise à des ancres, chaluts, etc..., à l'intérieur de laquelle se trouve la salle de contrôle 21 sous pression atmosphérique, vers laquelle convergent les tuyauteries de transport de fluides 22 (soit fluides de production, pétrole ou gaz naturel, soit fluides d'exploitation, tels que l'air comprimé et l'eau sous pression). Un jeu de vannes telles que 23 permet d'interrompre ou de régler les débits des divers fluides. A la partie inférieure de cette salle, les tuyauteries se réunissent en des tuyauteries principales 24 de liaison avec une plate-forme de contrôle, munies de vannes 25. Une salle 26 de séjour de personnel permet à celui-ci d'avoir accès à la salle de contrôles et de communiquer avec la surface par les moyens habituels, notamment cloche de plongée sous-marine de liaison, par l'intermédiaire d'un sas 27. De la salle de contrôle 21, des sas tels que 28 permettent d'accéder aux différentes cavités d'exploitation, où arrivent les têtes des puits d'exploitation. Une telle station sous-marine permet un contrôle constant de la production des différents puits et une intervention rapide en cas d'incident. La figure 2 représente le système de fermeture de la partie supérieure Il A d'une cellule contenant une tête de production. Celle-ci est fermée par une porte métallique 30 de forme convexe, susceptible de tourner autour d'un axe 31 sur l'effet d'un vérin 32, de façon à permettre l'accès de l'extérieur, après remplissage de la cellule par l'eau sous la pression ambiante. L'étanchéité de la fermeture est assurée par des brides 33 munies de joints d'étanchéité. La porte métallique 30 permet de dissiper plus facilement à l'extérieur la chaleur apportée par le fluide de production, souvent à une température élevée, de l'ordre de 80 à 900C. Les figures 3 et 4 représentent des vues d'ensemble en coupe verticale (axe III III de la figure 4) et en coupe horizontale (axe IV - IV de la figure 3) d'une station sous-marine de contrôle d'un groupe de cellules de production 11, 51, 52, 53, 54, 55, 56. Cette station est munie d'un dispositif d'accès à sec par sous-marin de liaison. Elle comporte à cet effet une voûte 41 réservant un volume 42 rempli d air en équipression avec l'eau ambiante, et permettant à un sous-marin de liaison 43 muni d'une tourelle de connexion de débarquer directement du personnel par un sas d'entrée 44. Cette disposition permet d'éviter les difficultés dues à la prolifération d'algues et de coquillages sur la surface externe de la station, du fait de la chaleur interne, et qui nécessiteraient des nettoyages périodiques des portes d'accès normales au contact de l'eau de mer. Bien entendu, la station peut être aussi munie de moyens d'accès habituels, par exemple un sas d'accès supérieur 45 sur lequel peut venir se fixer un sous-marin de liaison de plus grandes dimensions 46, ou un sas 27 de jonction avec une cloche de plongée 47. Ces différents accès débouchent sur le couloir central 40 menant à la chambre de séjour de personnel 26 déjà mentionnée à propos de la figure I. Pour le cas d'un sinistre entrainant une interruption des communications avec la plate-forme de surface, il peut être prévu un dispositif de sauvetage tel que celui représenté en figure 5. La capsule de sauvetage 60, munie d'un équipement de survie, disposée dans le puits 61 et accessible à partir du sas 2, permet une remontée d'urgence à la surface. Une telle station, après sa construction, peut être amenée sur le site choisi sous une barge ou un navire de forage. Elle est alors descendue à l'aide de treuils et posée sur le fond de la mer, les portes d'accès aux cellules de forage étant ouvertes et les lignes-guides dévidées. La station peut être encore prévue avec une réserve de flottabilité pour être remorquée, puis immergée avec immersion contrôlée. On peut alors effectuer les opérations de forage comportant pour chaque cellule la pose du tuyau d'amarrage, la cimentation avec joint d'étanchéité, puis la pose d'un connecteur hydraulique en tête du puits. Une fois le forage effectué, on procèdera à la mise en place de la tête de production de manière connue à l'aide des lignes-guides. Lors du passage en production, on pourra alors fermer la porte supérieure et expulser l'eau de la cellule. Bien-que la station de contrôle d'exploitation qui vient d'être décrite en référence aux figures paraisse préférable, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le même rôle technique. En particulier, on peut disposer des cellules de forage, puis d'exploitation séparées, reliées simplement par des jeux de canalisations à une station centrale de contrôle et de liaison avec la surface. L'invention s'applique en premier lieu au forage et à l'exploitation de gisements sous-marins d'hydrocarbures, mais pourrait éventuellement s'appliquer à Fexploration d'autres gisements sous-marins ou plus généralement sous une profondeur d'eau importante. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection de têtes de forage, puis d'exploitation d'un gisement d'hydro carbures sous une profondeur d'eau importante, caractérisé en ce qull comporte un coffrage de protection (20, figure 1)muni d'une pluralité de cavités de logement d'une tête de forage ou d'exploitation, reliées par des tuyauteries de transport de fluides (22) à une chambre centrale de contrôle (21), munie d'un jeu de vannes de liaison (23) avec au moins un conduit d'évacuation commun (24) des fluides recueillis dans les différentes cavités, et en ce qu'il comporte en outre un caisson de séjour de personnel (26) relié à la chambre centrale de connexion, et par l'intermédiaire de sas (28) à chacune des différentes cavités. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en exploitation, chaque cavité est fermée à son extrémité supérieure par une écoutille métallique (30, figure 2) de forme convexe, mobile autour d'un axe (31) sensiblement tangent à son pourtour. 3/ Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une voûte (41) à concavité tournée vers le fond permettant l'accès à sec des passagers d'un sous-marin de liaison avec la surface (23). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (27) de réception d'une cloche de plongée. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (45) de réception en milieu aqueux d'un sous-marin de liaison avec la surface (46). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un puits (61, figure 8) muni d'une cloche de sauvetage (60).