Brevet FR2503084A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un procédé amélioré pour l'installation d'une ancre à aspiration dans le fond d'une masse d'eau. Il est souvent souhaitable d'installer une ancre à aspiration au fond d'une masse d'eau afin de l'utiliser pour l'ancrage de diverses structures, comme par exemple de plate-formes de forage flottantes, de plate-formes de pro- duction flottantes, de plate-formes flottantes à câbles tendus, de divers types de navires et de systèmes d'amar- rage à une seule bouée pour le chargement et le déchargement de naviresciternes, ou, par exemple, pour le haubannage de diverses structures, comme par exemple d'un conducteur marin, mobile. D'après la demande de brevet européen N' 79200678.5, il est connu d'installer une ancre à aspiration dans le fond d'une masse d'eau en réduisant la pression à l'intérieur de l'ancre en aspirant l'eau au moyen d'une pompe. Un problème qui se pose quelquefois durant l'instal- lation au moyen de ce procédé est que le bouchon de matière du fond qui entre à l'intérieur de l'ancre à aspiration peut perturber le pompage, car la pression réduite peut causer une expansion du bouchon de matière du fond et/ou une accumulation de matière du fond à l'intérieur de l'ancre. La présente invention a pour but de fournir un procédé amélioré pour l'installation d'une ancre à aspiration dans le fond d'une masse d'eau. Le procédé selon l'invention comprend donc les étapes selon lesquelles on fait descendre l'ancre au fond, on réduit la pression à l'intérieur de l'ancre en évacuant de l'eau de l'intérieur, de façon que l'ancre pénètre dans le fond et qu'un bouchon de matière du fond entre à l'intérieur, on évacue de l'intérieur de l'ancre au moins la partie supé- rieure de ce bouchon en introduisant de l'eau à l'intérieur de l'ancre, de façon à créer un mélange de particules de fond et d'eau et on évacue le mélange de l'intérieur de l'ancre. -2- Une ancre à aspiration prévue pour être installée dans le fond d'une masse d'eau au moyen du procédé amélioré ci-dessus comprend selon l'invention des moyens de pompage pour réduire la pression dans l'intérieur de l'ancre, pour introduire de l'eau dans cet intérieur et pour évacuer de cet intérieur un mélange de particules du fond et d'eau, cette ancre comportant en outre une entrée pour l'intro- duction d'eau à l'intérieur et une sortie pour l'évacuation d'eau ou de particules du fond et d'eau. Dans un mode de réalisation attrayant de l'ancre selon l'invention, l'entrée est en communication avec au moins un tube d'émission de jetsdisposé à l'intérieur. Le ou les tubes d'émission de jetssont disposés dans la partie supé- rieure de l'intérieur de l'ancre. L'invention va maintenant être expliquée avec référence aux dessins qui sont en relation avec certains modes de réalisation possibles de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un premier mode de réalisation possible de l'ancre à aspiration selon l'invention, au moment o elle a pénétré à moitié environ dans le fond de l'eau. La figure 2 est une vue en coupe verticale de l'ancre à aspiration de la figure 1, au moment o le bouchon de matière de fond a atteint la partie supérieure de l'intérieur de l'ancre et o on vient de commencer à chasser les parti- cules de fond de la partie supérieure du bouchon. La figure 3 est une vue en coupe verticale de l'ancre à aspiration de la figure 1, pendant qu'on chasse les par- ticules de fond de la partie supérieure du bouchon de matière de fond. La figure 4 est une vue'en coupe verticale de l'ancre à aspiration de la figure 1, quand elle a pénétré entièrement dans le fond de l'eau. La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation possible de l'ancre à aspiration selon l'inventions -3- Le mode de réalisation de l'ancre pour mise en oeuvre du procédé selon l'invention comme représenté sur les fi- gures 1 à 4 est désigné dans son ensemble par la référence 1. Un élément tubulaire 2, formé par exemple d'acier, est fermé à son extrémité supérieure au moyen d'un chapeau 3. L'extrémité inférieure de l'élément tubulaire 2 est ouverte et comporte une arête tranchante 4 qui permet à l'ancre à aspiration 1 de pénétrer dans le fond 5 d'une masse d'eau 6. Le chapeau 3 comporte une sortie 7 et une entrée 8. Des moyens de pompage 15 sont reliés à la sortie 7 au moyen d'un raccord débranchable 18, qui peut être un raccord débran- chable à commande à distance classique. Les moyens de pom- page 15 comprennent une pompe 16, prévue pour pomper un mélange de particules de fond et d'eau, cette pompe 16 étant entraînée par un moteur 17 commandé à distance. Des moyens de pompage 20 sont reliés à l'entrée 8 au moyen d'un raccord débranchable 24. Les moyens de pompage comprennent une pompe 22, qui est entraînée par un moteur 21 commandé à distance, et une valve 23 commandée à distance, cette valve 23 étant disposée dans le passage d'aspiration de la pompe 22. Les moyens de pompage 15 et les moyens de pompage 20 sont fixés à un châssis 10. Le châssis 10 est pourvu d'un crochet détachable 11 à commande à distance, qui coopère avec un oeil 9 fixé à l'ancre à aspiration 1. Le châssis 10 est relié à un câble de levage 12, qui est suspendu à un navire (non représenté) flottant à la surface de la masse d'eau 6. Une colonne de câbles ombilicaux (non représentée) est suspendue au navire près du câble de levage 12 pour faire fonctionner les moteurs 17 et 21, les raccords 18 et 24, le crochet 11 et la valve 23. L'ancre à aspiration 1 est installée dans le fond de la masse d'eau de la manière suivante. On fait descendre l'ancre à aspiration 1 à partir du -4- navire flottant (non représenté) en laissant filer le câble de levage 12. Pendant que l'on fait descendre l'ancre, les moyens de pompage 15 et les moyens de pompage 20 ne sont pas en action et on laisse échapper l'air présent à l'in- térieur 13 de l'ancre 1 soit à travers les moyens de pom- page 15, 20, soit par des valves spéciales de libération d'air (non représentées) sur l'ancre 1. Quand l'arête tranchante 4 arrive en contact avec le fond 5, on donne un peu de mou au câble de levage de manière à permettre à l'arête tranchante 4 de pénétrer dans le fond 5 à une petite distance sous le poids de l'ancre à aspiration 1, de manière à former un joint autour de la base de l'élément tubulaire 2. Ensuite, avec la valve 23 dans la position fermée, on fait démarrer le moteur d'entraînement 17, ce qui a pour effet que la pompe évacue de l'eau de l'intérieur 13 de l'ancre 1, de sorte que la pression à l'intérieur de l'ancre 1 est réduite. La pompe 16 évacue l'eau de l'in- térieur 13 par la sortie 7 comme indiqué par la flèche I et passe l'eau à l'extérieur de l'ancre comme indiqué par la flèche II. De cette manière, une différence de pression positive est créée entre l'eau 6 à l'extérieur de l'ancre 1 et l'in- térieur 13 de l'ancre 1. Cette différence de pression cause une pénétration progressive de l'ancre 1 dans le fond 5, tandis qu'un bouchon 14 de matière de fond entre progres- sivement dans l'intérieur 13. La figure 1 représente la position quand l'ancre 1 a pénétré à moitié environ dans le fond 5 et le bouchon 14 de matière de fond a atteint le milieu de l'ancre 1. La figure 2 montre la position quand l'ancre 1 a pénétré plus qu'à moitié dans le fond 5. Dans cette position, le bouchon de matière de fond 14 a presque atteint la paroi supérieure 3 de l'ancre 1 et peut causer un blocage de la sortie 7 et de la pompe 16. Le haut du bouchon 14 a tendance -5- à atteindre la paroi supérieure 3 assez tÈt, car la pression réduite dans l'intérieur 13 cause une expansion du bouchon 14. Pour empêcher le blocage indiqué ci-dessus, on ouvre à ce moment la valve 23 et on fait démarrer le moteur d'entraînement 21, ce qui a pour résultat que la pompe 22 introduit de l'eau venant de l'extérieur dans l'entrée 8 comme indiqué par la flèche III. A partir de l'entrée 8, l'eau introduite est distribuée par les tubes 25 d'émission de jets dans la partie supérieure de l'intérieur 13 comme indiqué par les flèches IV. L'eau introduite par les tubes 25 d'émission de jets transforme la partie supérieure du bouchon 14 en un mélange de particules de fond et d'eau. Le mélange de particules de fond et d'eau est enlevé de l'intérieur 13 au moyen de la pompe 16 qui fait passer le mélange par le passage 7 (indiqué par la flèche I) et à l'extérieur de l'ancre, comime indiqué par la flèche II. L'introduction d'eau dans l'intérieur 13 par la pompe 22 diminue la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur 13 de l'ancre 1. La différence de pression résultante peut être suffisante pour causer une pénétration supplémentaire de l'ancre 1 dans le fond 5. Si cette différence de pression n'est pas suffisante, la pénétration de l'ancre 1 peut être continuée après que la partie supé- rieure du bouchon 14 a été enlevée. A cet effet, on arrête le fonctionnement de la potpe22, on ferme la valve 23 et on met en fonctionnement la pampe 16 de manière que dans l'intérieur 13 soit créée une pression assez basse pour causer une péné- tration supplémentaire-de l'ancre. La figure 3 montre la position quand l'ancre 1 a pénétré presque complètement dans le fond 5 et les particules de fond sont en train d'être chassées de la partie supérieure du bouchon de matière de fond. La figure 4 montre la situation quand l'ancre 1 a atteint la profondeur désirée de pénétration dans le fond 5. -6- A ce moment, on arrête les moteurs d'entraînement 17 et 21 de manière à interrompre le pompage. On débranche les raccords 18 et 24 et on libère le crochet l1 de façon que les moyens de pompage 15, les moyens de pompage 20 et le châssis 10 soient séparés de l'ancre 1. On fait alors monter le châssis 10, les moyens de pompage 15 et les moyens de pompage 20 à la surface de l'eau en halant le câble de levage 12 et on les charge à bord du navire (non représenté) à la surface de l'eau 6. La figure 5 représente un autre mode de réalisation possible d'une ancre à aspiration pour mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, une ancre à aspiration 50 (représentée partiellement) comprend un élément tubu- laire 51, qui est ouvert à l'extrémité inférieure et qui est fermé à l'extrémité supérieure au moyen d'un chapeau 52. Le chapeau 52 comporte une sortie 53 et des entrées 54. Un tuyau 55 monté sur l'ancre 50 forme un passage pour fluides qui est en communication avec la sortie 53. Des moyens de pompage 60 sont reliés à l'extrémité supérieure du tuyau au moyen d'un raccord débranchable 56. Les moyens de pompage 60 comprennent une pompe 61, prévue pour pomper un mélange de particules de fond et d'eau, cette pompe 61 étant entraînée par un moteur 62 prévu pour être commandé à distance à partir d'un navire (non repré- senté) au moyen d'un câble ombilical 66. - Les moyens de pompage 60 sont fixés à un châssis 63 qui est suspendu au navire flottant au moyen d'un câble de levage 65 qui passe le long des poulies 69 et 70. Des tubes 71 d'émission de jets passent-dans chaque entrée 54, chaque tube 71 étant fixé à l'ancre 50 au moyen d'une bride 72. L'ancre à aspiration selon la figure 5 est installée comme suit. On fait descendre l'ancre à aspiration 50 à partir du navire jusqu'au fond de l'eau en laissant filer le -7- câble de levage 65. Quand l'ancre à aspiration a atteint le fond de l'eau, on donne un peu de mou au câble 65 de façon à permettre à l'élément tubulaire 51 de pénétrer dans le fond de l'eau sur une petite distance sous la poids de l'ancre 50 entière. On fait ensuite démarrer le moteur 62 en faisant arriver l'énergie nécessaire par le câble ombilical 66, te qui a pour effet que la pompe 61 évacue de l'eau de l'intérieur 57 de l'ancre 50 comme indiqué par la flèche V, vers l'extérieur 58 comme indiqué par la flèche VI. De cette manière, une différence de pression positive est créée entre l'extérieur 58 et l'intérieur 57 de l'ancre 50. Cette différence de pression a pour effet que de l'eau s'écoule à partir de l'extérieur de l'ancre 50 par les tubes 71 d'émission de jets comme indiqué par les flèches VII dans l'intérieur 57 comme indiqué par les flèches VIII. Cette introduction d'eau cause une diminution de la différence de pression entre l'extérieur 58 et l'intérieur 57 de l'encre 50. La limitation du débit dans les jets 71 d'émission de jets est forte, et la différence de pression résultante est suffisante pour faire pénétrer l'ancre dans le fond de l'eau. Quand le haut du bouchon de matière de fond, qui entre dans l'intérieur 57 durant la pénétration, a atteint la partie supérieure de l'intérieur 57, des particules de fond sont chassées du haut du bouchon par les écoulements d'eau VIII. Le mélange de particules de fond et d'eau qui se forme est évacué de l'intérieur 57 par la sortie 53 comme indiqué par la flèche V vers l'extérieur 58 comme indiqué par la flèche VI. Quand l'ancre à aspiration 50 a pénétré dans le fond de l'eau à la profondeur désirée, on arrête le moteur d'entral- nement 62 et on débranche le raccord 56. Ensuite, on fait monter le châssis 63 et les moyens de pompage 60 à la surface de l'eau en halant le câble de levage 65 et on les charge à bord du navire flottant. Une ancre à aspiration, installée dans le fond d'une masse d'eau par le procédé selon l'invention, peut être utilisée à diverses fins. Si elle est pourvue d'un câble d'ancre, elle peut être utilisée par exemple pour l'amarrage d'un navire, pour l'ancrage d'une plate-forme flottante de forage ou de production, telle que par exemple une plate- forme dite à câbles tendus, pour l'ancrage d'un système d'amarrage à une seule bouée pour le chargement ou le déchargement de navires-citernes. L'élément tubulaire peut aussi être utilisé comme enveloppe pour protéger la tête de puits et/ou la partie supérieure d'un puits de pétrole ou de gaz dans le fond de la mer, ou pour ancrer un pipeline au fond de la mer, ou pour le haubannage de diverses structures, par exemple d'un conducteur marin mobile. -9 - REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'installation d'une ancre à aspi- ration dans le fond d'une masse d'eau, selon lequel on fait descendre l'ancre au fond, on réduit la pression à l'in- térieur de l'ancre en évacuant de l'eau de l'intérieur, de façon que l'ancre pénètre dans le fond et qu'un bouchon de matière du fond entre à l'intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend aussi les étapes selon lesquelles on évacue de l'intérieur de l'ancre au moins la partie supérieure du bouchon en introduisant de l'eau à l'intérieur de l'ancre, de façon à créer un mélange de particules de fond et d'eau, et on évacue le mélange de l'intérieur de l'ancre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on évacue de l'intérieur de l'ancre au moins la partie supérieure du bouchon en introduisant de l'eau dans la partie supérieure de l'intérieur et on évacue le mélange de la partie supérieure de l'intérieur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'eau est introduite à l'intérieur de l'ancre par des moyens de pompage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange de particules de fond et d'eau est évacué de l'intérieur par des moyens de pompage. 5. Ancre à aspiration prévue pour être installée dans le fond d'une masse d'eau au moyen du procédé spécifié dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de pompage pour réduire la pression à l'intérieur de l'ancre, pour introduire de l'eau dans cet intérieur et pour évacuer de cet intérieur un mélange de particules de fond et d'eau, cette ancre com- portant en outre une entrée pour l'introduction d'eau à l'intérieur et une sortie pour l'évacuation d'eau ou de particules de fond et d'eau. -10- 6. Ancre à aspiration selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'entrée comporte une valve. 7. Ancre à aspiration selon l'une des revendications et 6, caractérisée en ce que l'entrée est reliée à une unité de pompage pour introduction d'eau à l'intérieur. 8. Ancre à aspiration selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de pompage pour introduction d'eau à l'intérieur comporte un passage d'aspiration qui est en communication avec l'eau à l'extérieur de l'ancre. 9. Ancre à aspiration selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de pompage servant à la fois à réduire la pression à l'intérieur de l'ancre et à évacuer le mélange de parti- cules de fond et d'eau de l'intérieur de l'ancre. 10. Ancre à aspiration selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'au moins une des unités de pompage est montée sur l'ancre. 11. Ancre à aspiration selon la revendication 10, caractérisée en ce qu 'au moins une des unités de pompage est reliée à l'ancre au moyen d'un raccord débranchable. 12. Ancre à aspiration selon la revendication 11, caractérisée en ce que le raccord débranchable est commandé à distance. 13. Ancre à aspiration selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisée en ce que l'entrée est en communication avec au moins un tube d'émission de jet disposé à l'intérieur de l'ancre. 14. Ancre à aspiration selon la revendication 13, caractérisée en ce que le ou les tubes d'émission de jets sont disposés dans la partie supérieure de l'intérieur de l'ancre.