Brevet FR2461189A1 — publié le 19810130

Lorsque sur une conduite immergée de transport de pétrole doivent être exécutés des travaux qui rendent nécessaire la coupe d'un tronçon de conduite, par exemple pour le remplacement d'une vanne endommagée, une pratique usuelle consiste à évacuer d'abord le pétrole présent dans la conduite, puis après exécution de la coupe sous l'eau, à introduire dans chacune des ouvertures dégagées par la coupe deux obturateurs pneumatiques disposés l'un à la suite de l'autre, ce qui permet d'évacuer l'eau d'un caisson posé à l'emplacement de la coupure, et de souder finalement en atmosphère gazeuse le nouveau tronçon de conduite. Les obturateurs pneumatiques sont mis en place manuellement par des hommeszgrenouilles qui utilisent un manche télescopique pour positionner l'obturateur le plus éloigné dont la distance# par rapport à l'ouverture d'entrée, peut être de l'ordre de 5 m. Après que la soudure a été achevée un temps relativement long est nécessaire pour la remise en service de la conduite, car il faut évacuer au préalable l'eau qui la remplit On utilise à cet effet la pression du pétrole, réintroduit à l'amont, en lui faisant propulser, à vitesse faible, un racleur qui chasse l'eau. Le processus qui vient d'être décrit ne peut pas être appliqué aux conduites de gaz naturel et il est très coûteux en raison de la longue durée de l'immobilisation de la conduite. Il a comme autre inconvénient d'exiger une mise en eau indésirable de la conduite. L'invention a pour but de proposer un procédé d'obtu- ration plus rationnel et plus économique, utilisable aussi bien sur les conduites de gaz naturel que sur les conduites de pétrole, et mettant à profit la présence d'une chambre terminale, munie d'une porte amovible, à une extrémité non immergée soit de la conduite de transport elle-même, soit d'une conduite de branchement raccordée à la conduite de transport. Ce~procédé est caractérisé en ce que, après ouverture de la porte, on introduit dans la chambre terminale au moins deux obturateurs pneumatiques qui ont été reliés l'un à l'autre par un câble d'attelage, on gonfle l'obturateur de tête à une pression telle que sa paroi ait un contact glissant avec la surface interne de la conduite, on ferme la porte, on relie l'obturateur de queue à un câble de retenue et de rappel dévidé à partir d'un derouleur extérieur à la chambre terminale, on injecte à l'intérieur de cette dernière un gaz neutre sous pression de manière à exercer sur l'obturateur de tête une poussée qui propulse les deux obturateurs le long de la conduite, on arrête cette propulsion au moment où la position assignée dans la conduite de transport est atteinte, on gonfle alors les deux obturateurs à une pression assurant un contact étanche avec la surface interne de la conduite et on gonfle également l'espace compris entre les deux obturateurs pour créer une contre-pression à l'égard des gaz résiduels normalement présents dans la conduite au-delà des obturateurs. Ce procédé, outre qu'il peut être appliqué à l'obturation d'une conduite de gaz naturel, donne l'avantage d'une télécommande des obturateurs pneumatiques qui allège le travail des opérateurs dont l'intervention a lieu dans une plus large mesure à l'intérieur du caisson, ou chambre de soudure, mis hors d'eau, puisque la coupe de la conduite est faite après la pose télécommandée des obturateurs. La conduite n'est à aucun moment envahie par l'eau environnante, de sorte qu'on fait l'économie du temps qui, selon la pratique connue, est nécessaire pour l'évacuation de l'eau introduite dans la conduite pendant la coupe.On notera à cet égard que le bouchage réalisé suivant l'invention vise à isoler la chambre de soudure des gaz resi- duels inévitablement présents dans la conduite, alors que dans la solution connue la fonction des obturateurs est de créer une étanchéité à l'eau. La distance à laquelle les obturateurs peuvent être déplacés dans la conduite sous l'action du gaz propulseur est limitée par le volume disponible dans la chambre terminale pour recevoir l'enroulement de tuyaux souples qui devront être dévidés pour assurer le gonflage des obturateurs et de la chambre intermédiaire, ou des chambres intermédiaires. Pour les conduites couramment utilisées, notamment pour l'exploitation des gisements de la Mer du Nord, cette distance-limite peut être estimée à 4 000 m. La distance parcourue peut être mesurée par la longueur de câble dévidé et contrôlée par un détecteur de position qui, dans le cas où la chambre intermédiaire est gonflée au moyen d'eau, peut comporter un émetteur d'ultra-sons fixé en un emplacement approprié sur l'un des obturateurs pneumatiques. Une fois que le tronçon de conduite neuf a été soudé il est facile de récupérer les obturateurs en les rappelant par une traction exercée sur le câble de retenue à partir du dérouleur. Pour améliorer la sécurité il est avantageux de prévoir pour un bouchage de conduite trois obturateurs attelés les uns aux autres, de telle sorte qu'au cas où l'obturateur de tête et l'obturateur intermédiaire éclateraient accidentellement la protection de la chambre de soudure à l'égard des gaz résiduels soit assurée par le troisième obturateur, ou obturateur de queue. Lorsque la chambre terminale est située à une extrémité de la conduite de transport elle-même, un seul bouchage, à l'aval du tronçon de conduite à remplacer, suffit. Si au contraire la chambre terminale est prévue à une extrémité d'une conduite de branchement raccordée à la conduite de transport il faut alors prévoir un bouchage à l'amont et un bouchage à l'aval. Dans ce cas, le train d'obturateurs mis en mouvement à partir de la chambre terminale doit comporter deux groupes convenablement espacés de deux ou trois obturateurs pour l'exécution des bouchages respectifs. L'invention sera explicitée au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la fig. 1 est une vue schématique d'une conduite de transport, immergée, de gaz naturel dont l'extrémité, non immergée, est munie d'une chambre terminale fermée par une porte amovible; - la fig. 2 est une vue en coupe schématique de l'extrémité de la conduite équipée d'un appareillage suivant l'invention; - la fig. 3 est une vue en coupe schématique de la partie de la conduite immergée de la figure 1, dans laquelle une vanne doit être changée; - la fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, montrant le train d'obturateurs utilisé pour le bouchage de la conduite à l'aval de la vanne; - la fig. 5 représente un bouchon obturateur. La conduite de transport de gaz naturel représentée à la figure 1 comporte une partie oblique 1, non immergée, à laquelle font suite les parties immergées 2,horizontale, et 3, verticale, cette dernière étant raccordée à son extrémité basse, à une partie 4, posée sur le fond marin, dans laquelle est montée une vanne 6. L'extrémité de la partie 1, non immergée, forme une chambre terminale 7 (pig-trap), de grand diamètre, qui est fermée en bout par une porte amovible 8, en position adjacente à laquelle sont prévues dans la paroi cylindrique de la chambre un certain nombre de tubulures radiales, telles que 9. Les moyens par lesquels le gaz naturel provenant d'un gisement profond alimente la conduite de transport ne sont pas représentés. La figure 2 représente l'appareillage qui, suivant l'invention, doit être prévu dans la chambre 7 et à proximité de cette chambre dans la partie de conduite 1 et à l'extérieur pour assurer l'exécution d'un bouchage dans la zone 10 de la conduite 4, à l'aval de la vanne 6, en vue du remplacement de cette vanne, supposée endommagée. Cet appareillage est mis en place après que l'admission de gaz naturel a été coupée et que le gaz occupant la conduite 4 à l'amont d'une vanne d'arrêt, non représentée, située loin à l'aval et fermée, a été laissé libre de s'échapper sous l'effet de sa pression propre (140 bars, par exemple) et brûlé dans une torchère. Toutefois du gaz subsiste inévitablement dans la conduite 4 à une pression P1 qui peut être de 0,5 bar. A leintérieur de la partie de conduite 1 sont introduits trois obturateurs pneumatiques 11, 12 D 13 reliés les uns aux autres par des câbles d'attelage en acier la et 16 de manière à former un train 15 qui peut être déplacé vers l'aval par la traction exercée dans le sens correspondant par l'obturateur de tête 11, et vers l'amont par la traction exercée dans l'autre sens par un câble en acier de retenue et de rappel 17 qui est enroulé sur un dispositif dérouleur 18 (wire-line) situé à l'extérieur de la chambre 7 et qui est fixé,par son extrémité opposée au dérouleur 18, à la face terminale arrière 13b de l'obturateur de queue 13. Le dérouleur 18 est contenu dans une gaine 19 reliée par un presse-étoupe 21 à la porte 8.La chambre terminale 7 contient en outre un tambour 22, traversé axialement par le câble 17, sur lequel est enroulé un ensemble de tuyaux de gonflage 23 reliés aux différents obturateurs dans des conditions qui seront précisées dans la suite, et reliés aussi à une ou plusieurs sources de fluide sous pression dont l'admission est commandée à partir d'un ta bleau de commande et de contrôle 24 disposé à proximité de la porte 8. Ce tableau permet également de commander l'injection d'azote sous pression à l'intérieur de la chambre 7, à travers la tubulure 9. Pour exécuter un bouchage de la zone 10 de la conduite 4 (fig. 1), au moyen des obturateurs 11, 12, 13, on procède comme suit - on gonfle à l'air l'obturateur de tête 11 au moyen du tuyau de gonflage 26 qui, après avoir traversé les obturateurs 12, 13 à l'intérieur de gai#nes 27, débouche dans l'obturateur 11 à travers la face terminale arrière Ilb, en appliquant une pression (de 0,5 bar par exemple) juste suffisante pour que, mis en forme, l'obturateur s'applique à contact glissant contre la surface interne de la partie de conduite 1, sans que l'étanchéité soit recherchée;; - la porte 8 étant fermée, on injecte à travers la tubulure 9 de l'azote sous pression qui exerce, sur la face arrière llb de l'obturateur de tête, une poussée sous l'effet de laquelle le train d'obturateurs 15 est propulsé vers l'aval, dans les parties de conduite 2,3,4, tout en déroulant les tuyaux de gonflage portés par le tambour 22 et le câble de retenue 17 dévidé du dérouleur 18; - au moment où l'on constate, en mesurant la longueur de câble 17 débitée par le dérouleur 18, au moyen d'un compteur 20 monté sur ce dernier, que le train d'obturateurs 15 a franchi la vanne 6 ouverte et a atteint la zone 10, on fait cesser l'injection d'azote pour arrêter la progression du train;; - on gonfle alors les trois obturateurs 11, 12, 13 à une même pression d'air P2, qui est par exemple de 3 bars, assurant un contact étanche de chaque obturateur avec la paroi interne de la conduite 4 (fig. 3 et 4), en utilisant respectivement le tuyau de gonflage 26, un tuyau de gon flage 28 qui après avoir traversé l'obturateur 13 à l'inti rieur d'une gaine 29 débouche dans l'obturateur 12 à travers la face terminale arrière 12b, et un tuyau de gonflage 31 qui débouche dans l'obturateur 13 à travers la face terminale arrière 13b;; - on gonfle également les chambres intermédiaires 32, 33 formées respectivement entre les obturateurs 11 et 12 et les obturateurs 12 et 13, au moyen d'eau à une pression P3 (1 bar par exemple), telle que P1 P3 Le bouchage à l'aval de la vanne 6 est ainsi obtenu dans des conditions de sécurité quasi absolue, puisque la zone de la conduite 4 située entre le train d'obturateurs 15 et la vanne 6 est isolée de la zone située à l'aval du train 15 contenant des gaz résiduels, par la succession des trois obturateurs 11, 12, 13 qui sont appliqués chacun de façon étanche contre la paroi de la conduite et à titre complémentaire par la contre-pression créée par la présence d'eau,à la pression P3 supérieure à Pl,dans les chambres intermédiaires 32, 33 qui s'oppose à toute infiltration des gaz résiduels le long des parois, au droit des obturateurs 11 et 12. Cette contre-pression a également pour effet de maintenir les obturateurs dans la position qui leur est assignée. Cette position est, de préférence, contrôlée par la présence dans l'eau des chambres intermédiaires 32, 33 de détecteurs de position constitués par des émetteurs d'ultra-sons (pingers) 41 fixés, par exemple, sur les faces arrière lob,126 de l'obturateur de tête 11 et de l'obturateur central 12, et auxquels sont associés des récepteurs dont la lecture peut être faite sur le tableau de commande 24. Après les vérifications de position et de pressions du bouchage de la zone 10 on pose, de façon classique, sur le fond marin une chambre de soudure rigide 42 dont les parois opposées 43, 44 traversent la conduite 4 en deux points situés de part et d'autre de la vanne 6, avec interposition de moyens d'étanchéité 46. On fait alors baisser le niveau de l'eau dans la chambre 42, au-dessous de la génératrice inférieure de la conduite 4, par injection d'air ou d'hélium sous pression, de telle sorte que les plongeurs qui occupent la chambre 42 puissent couper la conduite de part et d'autre de la vanne 6, suivant les plans 47, 48, par exemple au moyen dlun chalumeau d'oxycoupage.Pour permettre de soulever de de déposer le tron çon 49 ainsi découpé, on tire hors de l'ouverture 51 de la vanne les éléments de câble 17 et de tuyaux de gonflage, tels que 26, 28, 31, qui la traversent, en débranchant ces éléments au droit de l'accouplement 52 du câble et des raccords 53 munis de clapets à double sens d'obturation. Les plongeurs procèdent alors au soudage du nouveau tron çon 49 après quoi la continuité du câble 17 et des tuyaux de gonflage tels que 26, 28, 31, est rétablie en effectuant à nouveau les branchements en 52 et 53. Il est alors possible de ramener dans la chambre terminale 7 les obL-# rateurs dégonflés en exerçant une traction sur le câble de rappel 17 au moyen du dérouleur 18 et en assurant simultanément le réenroulement des tuyaux de gonflage sur le tambour 22 entraîné en rotation dans le sens correspondant. Si l'on fait abstraction des particularités mention nees dans la description qui précède, telles que les attaches de câble et les gaines axiales incorporées,qui ne soulèvent pas de difficulté de confection, les obturateurs 11, 12, 13 sont de construction classique. Ce sont des ballons (fig. 5) qui comportent une enveloppe en tissu enduit d'élastomère, comprenant une partie cylindrique 56 raccordée aux faces terminales, ou fonds 57, 58, ainsi qu'une sé- rie d'anneaux périphériques 59, uniformément espacés, en élastomère moulé, qui ont essentiellement une fonction d'étanchéité. La référence 60 désigne une tubulure de gonflage.Les anneaux 59 de l'obturateur de tête 11, qui pen dant la propulsion du train 15 est un obturateur tracteur, doivent toutefois avoir de bonnes qualités de glissement et de résistance à l'usure par frottement, inutiles en ce qui concerne les autres obturateurs 12, 13 dont les déplacements ont lieu à 1état dégonflé. Cet obturateur de tête doit en outre pouvoir franchir sans difficulté les courbes de la conduite dont le rayon de courbure peut atteindre le triple du diamètre de la conduite. Les ballons obturateurs peuvent être gonflés non seulement à l'air, comme il a été indique, mais encore au moyen de gaz neutre ou d'eau. De même dans les chambres intermédiaires 32, 33, l'eau peut être remplacée par de l'air ou un autre gaz. La figure 4 montre que pour amortir les coups de bélier éventuels un sandow 61 est interposé entre la face terminale arrière 13b de l'obturateur de queue 13 et l'extrémité correspondante du câble 17 de retenue et de rappel. Lorsque la distance que doit parcourir le train d'obturateurs 15 est faible, le tambour 22 peut être supprimé, les tuyaux de gonflage étant alors simplement lovés dans la chambre terminale 7. Lorsque la chambre terminale 7 est formée dans une partie d'extrémité 1 qui appartient non pas à la conduite de transport elle-même, comme dans l'exemple décrit, mais à une conduite de branchement raccordée à une conduite 4 se prolongeant vers l'amont en 4a, comme indiqué en trait mixte à la figure 1, il est nécessaire d'exécuter un bouchage non seulement en 10 à l'aval de la vanne 6, mais encore à l'amont en 10a. Dans ce cas le train d'obturateurs comporte six ballons répartis en deux groupes de trois séparés de la distance voulue, et il faut prévoir les câbles d'attelage et les tuyaux de gonflage nécessaires pour la propulsion des six obturateurs, leur gonflage individuel et le gonflage des chambres intermédiaires, l'obturateur de tête 11 assumant seul la fonction motrice du train. Le mode opératoire est à peu près identique à celui qui a été décrit dans l'hypothèse d'un bouchage unique. On peut noter toutefois qu'un second jeu de raccords à clapet à double sens d'obturation 53a doit être prévu à l'amont de la vanne 6, pour maintenir les pressions voulues dans les obturateurs du groupe amont. Bien entendu le procédé et l'appareillage qui ont été décrits dans leur application à une conduite de gaz naturel pourraient être utilisés pour une conduite de transport de pétrole. Dans ce cas les gaz résiduels résulteraient du dégazage de la conduite à la suite de l'évacuation par pompage du pétrole. - REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la mise en place dans une conduite immergée de transport de fluide, par exemple de pétrole ou de gaz naturel, de moyens de bouchage comprenant au moins deux obturateurs pneumatiques disposés l'un à la suite de l'autre et introduits après que le fluide initialement présent dans la conduite a été évacué, une extrémité non immergée, soit de la conduite de transport ellemême, soit d'une conduite de branchement raccordée à la conduite de transport, comportant une chambre terminale munie d'une porte amovible, caractérisé en ce que, après ouverture de la porte (8), on introduit dans la chambre terminale (7) les obturateurs (11, 12, 13) qui ont été reliés l'un à l'autre par au moins un câble d'attelage, on gonfle l'obturateur de tête (11) à une pression telle que sa paroi ait un contact glissant avec la surface interne de la conduite, on ferme la porte (8), on relie l'obturateur de queue (13) à un câble de retenue et de rappel (17) dévidé à partir d'un dispositif dérouleur (18) extérieur à la chambre terminale, on injecte à l'intérieur de cette dernière un gaz neutre sous pression de manière à exercer sur L'obturateur de tête (11) une poussée qui propulse le train d'obturateurs le long de la conduite, on arrête cette propulsion au moment où la position assignée dans la conduite de transport est atteinte, et on gonfle les obturateurs (11, 12, 13) à une pression (P2) assurant un contact étanche avec la surface interne de la conduite. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on gonfle également la chambre intermédiaire, ou chaque chambre intermédiaire (32, 33), comprise entre deux obturateurs successifs pour créer une contre-pression (P3) à l'égard des gaz résiduels, normalement présents dans la conduite au-delà des obturateurs, qui sont à la pression P1 inférieure à P3. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pression de gonflage (P2) assurant le contact étanche des obturateurs avec la surface interne de la conduite est supérieure à la-contre-pression (P3). 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on détermine la position du train d'obturateurs (15) en mesurant la longueur du câble de retenue et de rappel (17) qui a été dévidé du dispositif dérouleur (18). 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on contrôle la position du train d'obturateurs (15) au moyen d'un détecteur de position porté par l'un des obturateurs. 6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, le gonflage de la chambre intermédiaire ou de chaque chambre intermédiaire (32, 33) étant effectué au moyen d'eau sous pression, l'une des faces terminales des obturateurs délimitant une chambre intermédiaire est munie d'un émetteur d'ultra-sons (41) auquel est associé un re compteur. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le train d'obturateurs (15) comporte trois obturateurs reliés deux à deux par un ou plusieurs câbles d'attelage (14, 16). 8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, dans lequel sont prévus deux bouchages situés de part et d'autre d'un tronçon de conduite, caractérisé en ce que le train d'obturateurs porte deux groupes d'obturateurs reliés l'un à 11 autre par un câble d'attelage. 9 - Appareillage pour la mise en place dans une conduite immergée de transport de fluide, par exemple de pétrole ou de gaz naturel, de moyens de bouchage comprenant au moins deux obturateurs pneumatiques disposés l'un à la suite de l'autre et introduits après que le fluide ini tialement présent dans la conduite a été évacué, une extrémité non immergée, soit de la conduite de transport ellemême, soit d'une conduite de branchement raccordée à la conduite de transport, comportant une chambre terminale munie d'une porte amovible, caractérisé en ce qu'il comprend des tuyaux de gonflage (23) prévus pour être disposés à l'intérieur de la chambre terminale (7) et reliés, d'une part à une ou plusieurs sources de fluide sous pression, d'autre part à au moins deux obturateurs pneumatiques (11, 12, 13) reliés l'un à l'autre par au moins un câble d'attelage (14), destinés à être introduits, l'un à la suite de l'autre, dans la partie de conduite (1) adjacente à la chambre terminale, avec des connexions telles que chaque obturateur (11, 12, 13) peut être gonflé sélectivement, un câble de retenue et de rappel (17), dont une extrémité est fixée à l'arrière de l'obturateur de queue (13), qui peut être dévidé d'un dispositif dérouleur (18) extérieur à la chambre (7) ou enroulé sur ce dispositif, et une source de gaz neutre sous pression susceptible d'être mise en communication avec la chambre terminale (7) de manière à pouvoir exercer une action propulsive sur l'obturateur de tête (11) appliqué à contact glissant sur la paroi de la partie de conduite (1) sous l'effet d'un gonflage à basse pression. 10 - Appareillage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les tuyaux de gonflage (23) sont connectés de telle sorte avec les obturateurs (11, 12, 13) qu'il est possible de gonfler la chambre intermédiaire comprise entre les deux obturateurs, ou chaque chambre intermédiaire (32, 33) comprise entre deux obturateurs successifs. 11 - Appareillage suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'un compteur (20) est associé au dispositif dérouleur (18) pour mesurer la longueur de câble dévidé. 12 - Appareillage suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'une des faces terminales de l'un au moins des obturateurs (11, 12, 13) est munie d'un détecteur de position, qui est par exemple un émetteur d'ultra-sons. 13 - Appareillage suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le câble de retenue et de rappel (17) comporte, à proximité de l'obturateur de queue, un accouplement séparable (52). 14 - Appareillage suivant l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que chaque tuyau de gonflage (26, 28, 31) est muni, à proximité de l'obturateur de queue (13), d'au moins un raccord (53, 53a) à clapet d'obturation. 15 - Appareillage suivant la revendication 9, carac térisé en ce que l'obturateur de queue (13) et, le cas échéant, l'obturateur intermédiaire (12) comportent au moins une gaine axiale (27, 29) pour la traversée du ou des tuyaux de gonflage (26, 28) alimentant l'obturateur 16 - Appareillage suivant la revendication 10, carac térisé en ce que l'obturateur de queue (13) et, le cas échéant, l'obturateur intermédiaire (12) comportent au moins une gaine axiale (36, 38) pour la traversée du ou des tuyaux de gonflage (34, 37) pour le gonflage de la chambre intermédiaire comprise entre les deux obturateurs, ou des chambres intermédiaires (32, 33) comprises entre les obturateurs successifs (11, 12, 13). 17 - Appareillage suivant l'une des revendications 9 9 à 16, caractérisé en ce que les tuyaux de gonflage (23) sont initialement enroulés sur un tambour (22) disposé dans la chambre terminale (7).