Brevet FR2479943A1 — publié le 19811009

24'79943 PROCEDE ET LIGNE DE DEPOSE D'UNE CONDUITE EN MER La présente invention concerne un procédé de dépose d'une conduite en mer, notamment en mer profonde, ainsi qu'une ligne de dépose permettant d'utiliser ce procédé. On sait que l'on désigne par dépose l'opération consistant, après l'arrêt, pour des raisons techniques ou météorologiques, d'un chantier de pose d'une conduite en mer, à fermer l'extrémité de ladite conduite par une tête de traction étanche, à relier celle-ci, à l'aide d'une ligne de dépose appropriée, à un appareil de tension du genre treuil situé sur le navire de pose et à faire avancer ce navire en déroulant la ligne de dépose sous une tension constante, cela jusqu'à ce que la conduite tout entière ainsi que ladite tête de traction reposent sur le fond marin. Il importe qu'une telle opération puisse être exécutée rapide- ment et dans de bonnes conditions de sécurité, afin que la conduite, déposée ainsi en toute hâte, puisse néammoins être sauvegardée. On sait qu'il convient notamment, dans des cas pareils, de transférer sur un treuil à tension constante, la tension précédemment exercée par des appareils tensionneurs appropriés, et de permettre au navire de pose de se dégager de ses entraves et d'avancer jusqu'a dépose complète de la conduite sur le fond marin. La ligne de dépose est ensuite marquée par une bouée et peut être abandonnée, jusqu'à disparition des causes ayant motivé la dépose de la conduite. Lorsqu'une telle opération doit être effectuée à grande profon- deur, elle présente des difficultés accrues, notamment du fait qu'en raison même des profondeurs à atteindre, la ligne de dépose voit sa longueur, donc son poids propre, s'accroître considérablement, ce qui vient s'ajouter aux sollicitations extérieures, déjà importantes, auxquelles ladite ligne est par ailleurs soumise. Pour donner un ordre de grandeur des efforts mis en jeu, il suffit de préciser que, pour une opération de dépose à une profondeur de 2.500 m., la ligne de dépose peut atteindre une longueur de 8.000 mètres, avoir un poids de l'ordre de 150 tonnes et être soumise à des sollicitations de l'ordre de 400 tonnes. Un objectif de l'invention est de réduire la longueur de la ligne de dépose. L'invention prévoit pour cela de tendre la ligne de dépose au moyen de lests placés au bas de la ligne de dépose, de manière à réduire l'angle d'inclinaison générale que fait la ligne de dépose par rapport à la verticale. La ligne de dépose peut être constituée par un câble qui s'étend de la tête de traction à l'organe de tension du genre treuil porté par le navire, et qui porte, dans une portion inférieure adjacente à la tête de traction, des éléments lourds tenus sur le câble, par exemple, par pincement au moyen de dispositifs de serrage. Ces éléments lourds sont de préférence répartis sur une certaine longueur de cette portion inférieure plutôt que d'être concentrés en un point situé à côté de la tête de traction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ligne de dépose se compose d'une longue portion supérieure constituée par un câble et d'une courte portion inférieure constituée par une succession d'éléments lourds allongés articulés à leurs extrémités les uns sur les autres, l'extrémité inférieure de cette portion inférieure de ligne de dépose étant articulée sur ladite extrémité libre de la conduite et l'extrémité supérieure de cette portion inférieure de ligne de dépose étant articulée sur l'extrémité inférieure de ladite portion supérieu- re de ligne de dépose. On facilite les manutentions en donnant à ces éléments lourds une forme similaire à celle des tronçons composant la conduite et, en particulier, en leur donnant sensiblement la même longueur. Pour uti- liser les mêmes passages et organes de préhension qu'avec les tronçons de conduite, on prévoit avantageusement que les dimensions transver- sales des éléments lourds ne soient pas supérieures à celles de ces tronçons. Pour maintenir la ligne de dépose après exécution de la dépose, on prévoit alors avantageusement une bouée-crayon ou des bouées-crayons immergée ou immergées à une profondeur accessible par des plongeurs. Ces bouées-crayons ont l'avantage de se présenter sous une forme simi- laire à celle des tronçons de conduite et de pouvoir donc être mani- pulées de manière similaire. Leur section transversale est de préfé- rence non supérieure à celle de la conduite. Pour récupérer aisément la ligne de dépose, après disparition des causes ayant motivé la dépose de la conduite, on frappe, c'est à dire on accroche en phase finale de dépose, sur les bouées-crayons, une ligne de surface, de calibre plus petit que celui de la ligne de dépose, garnie de flotteurs. On fera ressortir d'autres particularités de l'invention dans la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention donné en se référant au dessin joint dans lequel: - la figure 1 représente différentes positions d'une ligne de dépose attachée à l'extrémité d'une conduite, au cours d'une opération de dépose, - la figure 2 montre plus en détail la réalisation de la ligne de dépose; et, - la figure 3 représente la position finale de la ligne de dépose telle qu'elle se présente en période d'attente de cessation d'une intempérie ou d'un autre empêchement. Sur la figure 1, on a représenté en 1, 2, 3, 4 et 5 des positions successives prises par l'ensemble d'une tête de traction 6 fixée sur une conduite 7 et d'éléments lourds allongés 8, 9, 10, 11 placés successivement, au commencement des opérations de dépose, entre la tête de traction 6 et un câble de traction 12. La ligne de dépose 13, constituée dans une portion inférieure par les éléments lourds 8, 9, , Il et dans une portion supérieure par le câble 12, est reliée à son extrémité supérieure 14 à un organe de tension, non représenté, monté sur un navire qui n'a pas non plus été représenté. On sait que, pendant une opération de dépose, il est nécessaire de maintenir un effort de traction suffisant dans le sens horizontal afin d'éviter une courbure de la conduite selon un rayon inférieur à un certain rayon critique, qui endommagerait gravement la-conduite. On voit, dans la position 5 de l'ensemble conduite 7-ligne de dépose 13 et d'après l'inclinaison de l'élément lourd 8 et du câble 12, que la conduite 7 se trouve soumise à un effort de traction horizontal qui, en l'absence des éléments lourds 8, 9, 10, 11, nécessiterait un angle d'inclinaison (90 -0 C) du câble 12 beaucoup plus important par rapport à la verticale. On a trouvé que le rapport optimal entre la longueur L de la - ligne de pose 13 ou de la portion supérieure de celle-ci constituée par le câble 12 (la faible longueur de la portion inférieure 8, 9, 10, Il pouvant être négligée devant la longueur totale) et la profondeur H de la mer était d'environ 1,25. Le câble 12 s'orientant selon la résultante des forces qui lui sont appliquées, si l'on désigne par T et TH les composantes verticale et horizontale de la tension exercée en un pdint du câble que l'on peut reporter à l'extrémité inférieure e M de celui-ci ou en son point d'émergence S, on a TV = TH tg c0 sinC = H= = 0,8 L 1,25 Si l'on veut maintenir une tension horizontale TH de 30 tonnes, on a donc une tension verticale TV de 40 tonnes à laquelle s'oppose le poids des éléments 8, 9, 10, 11, ce qui permet de déterminer les dimen- sions et la composition de ceux-ci afin d'obtenir ce poids, et, par suite, de réduire le rapport L à 1,25, ce qui donne une longueur L H d'environ 3.125 mètres pour une profondeur de 2.500 mètres. On peut évidemment avoir un rapport L supérieur à 1,25 tout en tirant un avantage appréciable de l'applicaition de l'invention, et on peut à cet égard définir une autre caractéristique de l'invention en précisant que le rapport entre la longueur de la ligne de dépose et la profondeur à laquelle la conduite doit être déposée est inférieur à 1,5, cette limite supérieure de 1,5 étant très nettement inférieure aux limites inférieures actuellement atteintes. Les éléments lourds tels que 8, 9, 10, Il peuvent avantageusement avoir une forme similaire et des dimensions extérieures similaires à celles des tronçons formant la conduite 7. Ces éléments lourds peuvent alors avoir à leurs extrémités, des têtes de traction non étanches telles que les têtes 15 et 16 des extré- mités de l'élément 9. On peut même donner-à ces éléments lourds le même poids apparent que celui des tronçons de conduite, en les réalisant en une épaisseur moindre ou en un matériau plus léger, ce qui permet d'avoir une portion inférieure 8, 9, 10, Il de ligne de pose 13 qui simule un prolongement articulé de la conduite 7. Comme le montre la figure 2, les éléments lourds 8, 9, 10, Il sont reliés les uns aux autres par des manilles ou éléments de chaîne tels que 17. Les extrémités de la portion inférieure de ligne de dépose sont reliées par des éléments de chaîne 18, 19, l'une à la tête de traction 6, l'autre à l'extrémité inférieure du câble 12. Selon une autre caractéristique du procédé de dépose selon l'invention, on maintient un angle d'inclinaison générale (90 -c sur lequel est enroulé le câble 12, en fonction de l'angle d'inclinai- son voulu. Au début de l'opération de dépose, on introduit successivement les éléments lourds 8, 9, 10, Il d'une manière similaire à la manière dont on ajouterait de nouveaux tronçons de conduite, en ce qui concer- ne la préhension et la descente des éléments ainsi que le maintien sous tension de la conduite. Le câble 12, au lieu d'être métallique est avantageusement en une matière synthétique telle que par exemple l'un des produits vendus dans le commerce sous les marques KEVLAR et TERYLENE. Les poids res- pectifs de câbles constitués avec ces dernières matières et convenant à une opération de dépose sont dans l'air de 14 kg et 29 kg au mètre linéaire et dans l'eau de 4 kg et 4,4 kg au mètre. Dans l'exemple donné d'une ligne de dépose de 3.125 mètres pour une profondeur de 2.500 mètres, la charge verticale exercée sur une bouée par un câble en KEVLAR est de l'ordre de Il tonnes seulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise un cabestan comme organe de tension au lieu du treuil à axe horizontal habituellement employé en pareil cas. L'utilisation conjuguée de câbles en matière synthétique et d'un cabestan permet d'appliquer des efforts très importants, de l'ordre d'un millier de tonnes, sur des lignes de grande longueur. Ces lignes peuvent être stockées sur un touret, sous faible tension, ou le cas échéant, dans des cuves. Après achèvement de la dépose, la conduite peut être maintenue en toute sécurité sur le navire de pose, pendant des périodes d'attente du navire résultant d'une intempérie ou d'un incident technique, le navire n'ayant pas alors à assurer son cap et étant stabilisé contre les mou- vements de roulis et de tangage, du fait même qu'il est resté lié à la conduite. Cela permet notamment de simplifier les opérations et de reprendre plus rapidement la pose normale de la conduite. On a représenté sur la figure 3 la position que peut prendre la ligne de dépose selon l'invention, après l'opération de dépose, lorsque la ligne de dépose est détachée du navire de pose. La conduite 7 coiffée de la tête de traction étanche 6 ainsi que les trois premiers éléments lourds 8, 9, 10 reposent sur le fond marin tandis que le dernier élément lourd Il est resté suspendu au câble 12. De cette manière, le câble 12 bénéficie, du fait des éléments 8, 9, 10, d'une sorte d'ancrage alors que l'élément Il assure, de son côté, le lest nécessaire. Deux bouées-crayons 20 et 21 sont placées relativement près de la surface de la mer, de préférence à un niveau, par exemple de -100 mètres, assez bas pour qu'elles ne soient pas soumises à l'action des vagues et cependant pas trop profond pour qu'elles soient accessibles par des plongeurs. Elles évitent au câble 12 en matière synthétique de racler le fond de la mer 22 et elles permettent de récupérer la ligne de dépose même en cas de perte de la ligne de surface dont on va parler. Cette ligne de surface 23, de calibre plus faible que le câble 12, est frappée sur l'une au moins des bouées-crayons 20, 21 et elle est prévue pour flotter à la surface sur plusieurs centaines de mètres. Elle est garnie de flotteurs tels que 24, 25, 26 et de dispositifs permettant son repérage, d'une manière analogue au balisage des flexibles flottants des bouées de chargement. En cas de perte de cette ligne de surface 23, après une tempête ou une avarie, il sera toujours possible de reprendre la ligne de dépose après mise en place d'une nouvelle ligne de surface sur les bouées-crayons 20, 21 par une équipe de plongeurs. On peut avoir, par exemple, deux ou trois bouées-crayons d'un diamètre d'environ 65 cm et d'une longueur de 21 mètres chacune afin d'obtenir un volume pouvant aller de 13 à 20 m3 avec une densité comprise entre 0,4 et 0,5. Ces bouées ont des dimensions suffisantes pour résister aux poussées des courants sous-marins et ne pas s'écra- ser. Ces bouées-crayons ont de préférence des dimensions transversales inférieures à celles des tronçons de conduite et elles peuvent être mises en place à l'aide d'un bras de chargement et à travers une rampe de pose, bras et rampe prévus sur le navire de pose, de la même manière que l'on met en place les tronçons de la conduite 7 et les éléments lourds 8, 9, 10 et 11. Il est à noter que la ligne de dépose selon l'invention, qui trouve son plein intérêt pour des profondeurs d'eau supérieures à 1.000 mètres et cela notamment dans le cas d'une pose dite "pose en J", peut aussi bien être utilisée à faible profondeur en prenant soin de dévider la totalité de la ligne de pose que l'on étendra sur le fond afin de ne pas avoir à couper le câble de cette ligne. Il faudra alors stabiliser cette ligne par des lests mis de place en place jusqu'à une dernière portion qui remontera vers les bouées-crayons. Il va sans dire que la description de cet exemple particulier ainsi que le dessin qui l'accompagne sont donnés à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif de l'invention. Il reste également entendu que l'on pourrait apporter de nombreuses variantes de réalisa- tion à l'exemple donné sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé de dépose d'une conduite en mer, au moyen d'une ligne de dépose reliée à son extrémité inférieure à une tête de trac- tion étanche fixée à l'extrémité libre de la conduite et à son extré- mité supérieure à un organe de tension du genre treuil porté par un navire, caractérisé en ce que l'on tend la ligne de dépose (13) au moyen de lests (8, 9, 10, 11) placés au bas de la ligne de dépose, de manière à diminuer l'angle d'inclinaison générale (90' -c de cette ligne. 2 ) Procédé de dépose selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle d'inclinaison générale correspond à une longueur de ligne de dépose inférieure à 1,5 fois la profondeur de la mer. ) Procédé de dépose selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit angle d'inclinaison générale est maintenu sensiblement constant pendant la dépose. ) Procédé de dépose selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit angle d'inclinaison générale sensiblement constant corres- pond à une longueur de ligne de dépose d'environ 1,25 fois la profon- deur de la mer. 50) Ligne de dépose pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle se compose d'une longue portion supérieure eonstituée par un câble (12) et d'une courte portion inférieure constituée par une succession d'éléments lourds allongés (8, 9, 10, 11) articulés (17) à leurs extrémités les uns sur les autres, l'extrémité inférieure de cette portion inférieure de ligne de dépose étant articulée (18) sur ladite extrémité libre de la conduite (7) et l'extrémité supérieure de cette portion inférieure de ligne de dépose étant articulée (19) sur l'extrémité inférieure de ladite portion supérieure (12) de ligne de dépose (13). 60) Ligne de dépose selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits éléments lourds allongés (8, 9, 10, 11) ont une longueur similaire à celle de tronçons constituant la conduite (7). ) Ligne de dépose selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits éléments lourds allongés (8, 9, 10, 11) ont des dimensions transversales non supérieures à celles de tronçons consti- tuant la conduite (7). 8 ) Ligne de dépose selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que lesdits éléments lourds allongés (8, 9, 10, 11) ont sensible- ment le même poids apparent que des tronçons constituant la conduite (7). 90) Ligne de dépose selon l'une des revendications 5 à 8, carac- térisée en ce que ladite portion supérieure (12) de la ligne de dépose (13) est un câble en matière synthétique. ) Ligne de dépose selon l'une des revendications 5 à 9, carac- térisée en ce que ledit organe de tension auquel est reliée la ligne de dépose (13) est un cabestan. 11 ) Ligne de dépose selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que ladite portion supérieure (12) de la ligne de dépose (13) comporte des bouées-crayons 20, 21 immergées à une profon- deur accessible par des plongeurs. 12 ) Ligne de dépose selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdites bouées-crayons ont des dimensions transversales non supérieures à celles de tronçons constituant la conduite. ) Ligne de dépose selon la-revendication Il ou 12 caractérisée en ce qu'une ligne (23) de calibre plus faible que celui de ladite portion supérieure (12) de ligne de dépose est frappée sur les bouées- crayons 20, 21 et comporte des flotteurs (24, 25, 26).