Brevet FR2517763A1 — publié le 19830610

La présente invention se rapporte au domaine de la connexion commandée à distance d'un ou de plusieurs câbles ou conduites sous-marines, telles que des collectes dans l'industrie pétrolière, à une structure immergée, telle qu'une tête de puits, et plus particulièrement à un dispositif d'an- crage d'une extrémité de câble ou de conduite dans un fourreau fixe. On connait de tels dispositifs aptes à positionner, orienter et verrouiller par commande à distance, dans lesquels l'extrémité d'une conduite, telle qu'une tête de collecte, est tractée par l'intermédiaire d'une tête de traction fixée à la tête de collecte au moyen d'un câble passant à tra- vers un fourreau fixe, la tête de traction est orientée, immobilisée et verrouillée à l'intérieur du fourreau et le câble est libéré et largué. Dans ces dispositifs, l'action du verrouillage doit être suivie de l'ac- tion visant à libérer le câble, p ex par commande d'un vérin, les deux actions étant conduites séparément Une telle circonstance présente un risque dû à une action supplémentaire, si le système de largage du câble ne fonctionne pas et le câble reste prisonnier de la tête de col- lecte après le verrouillage. L'invention a pour but de proposer un dispositif permettant d'effectuer simultanément au moyen d'un seul moyen de commande, p ex au moyen d'un vérin, le verrouillage de la collecte et la libération du câble. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que dans la tête de traction est logé un-nez de collecte comprenant un culot d'arrêt so- lidaire d'une extrémité d'un câble ou d'une tige, un tronçon de câble à nu ou de tige, une bague de guidage et une poire de jonction solidaire de l'autre extrémité du câble ou de la tige, un tiroir de verrouillage en forme de plaque servant de butée au culot d'arrêt et muni d'un orifice en forme de trou de serrure, dont une portion présente un diamètre tnfé- rieur au diamètre du culot d'arrêt, est monté au moyen des organes destruc- tibles dans la tête de traction, transversalement à son axe, dans un plan correspondant à celui du nez de collecte o est présent le tronçon de câble à nu ou la tige, de façon à ce que le tiroir, en position de travail, bloque par butée le culot d'arrêt, le câble étant à l'intérieur de la- dite portion de l'orifice, des moyens étant prévus pour briser les or- ganes destructibles de maintien en place du tiroir et pour faire glisser le tiroir en translation vers une position o une autre portion de l'ori- fice du tiroir de diamètre supérieur à celui du culot d'arrêt est placée dans l'axe du câble et libère ce dernier. Selon un mode de réalisation préféré, un vérin est monté à l'intérieur du fourreau dans un plan correspondant à l'emplacement du tiroir de verrouilla- 177-6 3 ge dans la tête de traction, la tête du piston du vérin ou son extension étant logée dans une lumière que présente le fourreau, de façon à pou- voir exercer une poussée sur le tiroir et modifier la position de l'ori- fice en trou de serrure du tiroir par rapport à l'axe du câble. Selon une forme avantageuse de réalisation, le tiroir se termine à l'extré- mité opposée à celle recevant la poussée du piston par un tenon se trou- vant en regard d'une lumière ménagée dans le corps du fourreau, dont l'em- placement est diamétralement opposé à celui du vérin. D'autres moyens de verrouillage, dont le tiroir est porteur, peuvent être également envisagés. Les moyens d'orientation angulaire et d'immobilisation de la tête de trac- tion peuvent comprendre, dans le corps du fourreau, dans un même plan ou dans un plan décalé, de préférence en avant du plan du tiroir de verrou- illage, au moins un doigt de redressement émergeant en saillie sur la face interne du fourreau et dans-lequel est logé un cliquet d'arrêt muni d'un organe de rappel, sur la face externe de la tête de traction, des rampes hélicoïdales convergeantes susceptibles de coopérer avec ledit doigt de redressement et, au point deconergeance des rampes, une cavité servant de logement au cliquet d'arrêt. La douille d'adaptation servant de cale à la poire de jonction du nez de collecte, ainsi que l'extrémité de la tête de traction émergeant du fou- rreau présentent une forme arrondie susceptible-de provoquer sur son pa- ssage Peffacement du cliquet d'arrêt. D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description, qui suit, d'un mode de réalisation illustré par les dessins, dont la figure 1 représente une vue axiale en coupe du dispositif d'ancra- ge monté dans un fourreau fixe, selon l'invention, d'une con- duite sous-marine la figure 2 une vue en coupe selon A-A de la figure 1, et la figure 3 une vue en coupe selon B-B de la figure 1. Une tête de collecte 1 est solidaire d'une extrémité d'une tête de trac- tion 3 comprenant un élément creux de tube 33 muni de frettes de guidage, un logement 34 pour un culot d'arrêt 5 du câble 4 et un logement 35 pour un tiroir de verrouillage 10 A l'extrémité opposée de la tête de traction est logé, à l'intérieur-de la tête, un nez de collecte comprenant un culot d'arrêt 5 du câble 4, un tronçon de câble à nu 4, une bague de guidage 32 et une poire de jonction 17-La poire de jonction 17 est calée à l'intérieur de la tête de traction 3 au moyen d'une douille d'adaptation 25 munie d'une bague de serrage 24 pour la mise sous tension du câble 4 traver- sant le nez de collecte. La poire de jonction 17 et la douille d'adaptation 25 émergent de la tête de traction 3, un maillon de chaine 26 servant à arrimer un câble ou une chaine de traction non représentée. Un fourreau fixe 2 se compose d'un pavillon d'entrée, d'un tronçon en em- bouchure de trompette, d'une portion cylindrique et d'un rétrécissement tronconique pour un meilleur centrage Il est destiné au guidage de la tête de traction 3 munie du nez de collecte A cette fin, des moyens d'o- rientation angulaire et d'immobilisation de la tête de traction 3 à l'in- térieur du fourreau 2 comprennent, d'une part, fixé sur le corps du fou- rreau un doigt de redressement 16 émergeant en saillie sur la face interne du fourreau, dans lequel doigt est logé un cliquet d'arrêt 18 muni d'un ressort de rappel 12, et d'autre part, sur la face externe, taillées dans le corps de la tête de traction 3, deux rampes hélicoidales convergeantes, non représentées, susceptibles de coopérer avec le doigt de redressement 16 et, au point de convergeance des rampes, une cavité, non représentée, servant de logement au cliquet d'arrêt 18 On peut également disposer deux doigts de redressement placés dans le même plan horizontal La douille d'adaptation 25, servant de cale à la poire de jonction, ainsi que l'extré- mité de la tête de traction 3 présentent une forme arrondie susceptible de provoquer sur son passage l'effacement du cliquet d'arrêt 18. Dans un plan transversal du dispositif, décalé par rapport à celui o sont logés les moyens d'orientation angulaire et d'immobilisation de la tête de traction décrits précédemment, est placé le dispositif de verrou- illage selon l'invention. Dans un logement 35 ménagé à l'intérieur de la tête de traction 3 est monté en coulissement un tiroir 10 d'arrêt du culot 5 du câble 4 Ce tiroir 10, calé dans le fourreau 2 au moyen de poussoirs à ressort 22 traversant la tête de traction 3, est maintenu en place au moyen de gou- pilles cisaillables 7, qui fixent le tiroir aux parois de la tête de traction 3 Il est muni d'un orifice en forme de trou de serrure, dont la portion basse 10 a présente un diamètre inférieur à celui du culot 5, tandis que la portion supérieure 10 b présente un diamètre supérieur à celui du culot. A l'extérieur du corps de fourreau, dans un plan correspondant à l'em- placement du tiroir de verrouillage 10, dans la tête de traction 3, est monté un vérin, dont la tête de piston 36 ou son extension est alignée sur une lumière que présente le fourreau à cet endroit. Dans le même plan transversal, un poussoir 31 est maintenu-provisoirement en place au moyen de goupilles 7 a dans un guide de poussoir 19 fixé au corps de fourreau 2 Un jonc élastique en acier 8 coopère avec un logement ménagé à la circonférence du poussoir 31 pour empêcher le retour du pou- ssoir après verrouillage. Le tiroir de verrouillage 10 est solidaire, à son extrémité opposée à celle recevant la poussée du poussoir 31, d'un tenon 37 se trouvant en regard d'une autre lumière ménagée dans le corps du fourreau 2 et dans la tête de traction 3. Les axes d'action du doigt de redressement 16 et du tiroir de verrouillage sont décalés d'un angle de 900 et placés dans deux plans transversaux différents, le plan des moyens d'orientation angulaire et d'immobilisation étant de préférence décalé en avant du plan du tiroir de verrouillage. Au départ de l'opération de la connexion de la tête de collecte à un fourreau fixe, on monte sur la tête de collecte le dispositif selon l'in- vention La poire de jonction v étant reliée par le tronçon de câble 4 au culot d'arrêt 5, on s'assure que ce dernier vienne en butée contre le tiroir 10 et que la tension du câble soit assurée par la bague de serrage 24. Le nez de collecte étant amarré par l'intermédiaire de la poire de jon- ction 17 à un câble ou une chaine de traction, on remorque la tête de collecte au moyen d'un remorqueur de collecte vers une structure fixe ou flottante munie d'un treuil de traction- Une extrémité d'un câble messa- ger traversant le fourreau, fixé p ex près du fond de la mer, est connec- té au câble ou à la chaine de traction de la tête de collecte et, grâce à l'action du treuil, la tête de collecte est tractée vers le fourreau. Lorsque, le nez de collecte logé à l'intérieur de la tête de traction, pénètre à l'intérieur du fourreau, le guidage de la tête de traction est facilité par les frettes de guidage et, tandis que la tête de traction avance, le doigt de redressement 16 du fourreau vient en butée au fond des rampes hélicoïdales ménagées sur la face externe de la tête de trac- tion et le cliquet d'arrêt 18 pénètre dans le logement ménagé au point de convergeance des rampes dans la tête de traction. Les rampes ayant guidé la tête de traction dans son déplacement, celle-ci a pris la position angulaire voulue. Simultanément, le logement 35 ménagé dans la tête de traction pour le ti- roir de verrouillage 10 s'est positionné en regard de la lumière laissant passage, d'une part, au poussoir 31 et, d'autre part, au tenon 37. On actionne le poussoir 31 au moyen d'un vérin muni d'un piston 36, dont la poussée brise les goupilles 7 et 7 a et provoque l'abaissement du tiroir de verrouillage 10 Grâce à la translation de ce dernier, c'est la portion l Ob plus large de l'orifice du tiroir qui est placée dans l'axe du câble 4, de sorte que le culot d'arrêt 5 puisse librement traverser le tiroir. En même temps, le tenon 37, solidaire du tiroir, pénètre dans la lumière correspondante ménagée dans le corps du fourreau et assure un verrouilla- ge de la tête de traction dans le fourreau. Sous l'effet de la-traction du câble de traction attaché à la poire de jonction, le nez de collecte comprenant le câble 4 est libéré Ainsi, à partir du moment du verrouillage, le câble peut être largué et tracté librement. Le dispositif selon l'invention permet d'associer et d'asservir l'action de la libération du câble à l'action de verrouillage de la collecte Le nombre de mécanismes est ainsi réduit, tandis que ce dispositif interdit toute fausse manoeuvre, car le début de verrouillage accompli au moyen du cliquet d'arrêt 18 intervient avant la libération du câble L'action du tenon 37 complète le rôle dudit cliquet d'arrêt, qui est celui d'immo- bilisation. La manoeuvre du dispositif est ainsi extrêmement simplifiée, car l'orien- tation et l'immobilisation de la tête de traction se faisant automatique- ment sous le seul effet de la traction, il suffit d'actionner le vérin au moment voulu pour réaliser un raccordement solidement verrouillé. L'effet de la commande à distance du vérin subissant forcément un certain retard, la première action du cliquet permet déjà d'immobiliser la tête de traction Ainsi, l'action du verrouillage se situe nécessairement après l'immobilisation L'action du système relâchant la tension du câble est facilitée, car autrement, on serait obligé de maintenir une certaine tension du câble jusqu'au verrouillage de la collecte. Le dispositif selon l'invention trouve application dans la réception et l'ancrage d'une extrémité d'un ou de plusieurs canalisations ou câbles électriques sous-marins et il peut être entièrement commandé depuis la surface. En particulier, dans l'industrie pétrolière, il permet de relier un puits périphérique à une structure centrale ou d'ancrer une première extrémité d'une conduite au pied d'une plateforme pétrolière. 251776 3 REVENDICATIONS. 1 Dispositif d'ancrage dans un fourreau fixe de l'extrémité d'un ou de plusieurs câbles ou conduites sous-marines, telles que des collectes dans l'industrie pétrolière, apte à positionner, orienter et verrou- iller par commande à distance ladite extrémité, dans lequel l'extré- mité d'une conduite, telle qu'une tête de collecte ( 1), est tractée par l'intermédiaire d'une tête de traction ( 3) fixée à la tête de collecte ( 1) au moyen d'un câble passant à travers d'un fourreau fixe ( 2), la tête de traction ( 3) est orientée, immobilisée et verrouillée à l'intérieur du fourreau et le câble est libéré et largué, caracté- risé en ce que dans la tête de traction ( 3) est logé un nez de collecte comprenant un culot d'arrêt ( 5) solidaire d'une extrémité d'un câble ou d'une tige, un tronçon de câble à nu ou de tige ( 4), une bague de guidage ( 32) et une poire de jonction ( 17) solidaire de l'autre extrémité du câble ou de la tige ( 4), un tiroir de verrou- illage ( 10) en forme de plaque servant de butée au culot d'arrêt ( 5) et muni d'un orifice en forme de trou de serrure, dont une portion ( 10 a) présente un diamètre inférieur au diamètre du culot d'arrêt ( 5),_ est monté au moyen des organes destructibles ( 7) dans la tête de traction ( 3), transversalement à s on axe, dans un plan correspondant à celui du nez de collecte, o est présent le tronçon de câble ou la tige ( 4), de façon à ce que le tiroir ( 10), en position de travail, bloque par butée le culot d'arrêt ( 5), le câble étant à l'intérieur de ladite portion de l'orifice, des moyens ( 31,36) étant prévus pour briser les organes destructibles ( 7) de maintien en place du tiroir ( 10) et pour faire glisser le tiroir ( 10) en translation vers une position, o une autre portion (lob) de l'orifice du tiroir de diamètre supérieur à celui du culot d'arrêt ( 5) est placée dans l'axe du câble et libère ce. dernier. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un vérin est monté à l'extérieur du corps du fourreau ( 2) dans un plan corres- pondant à l'emplacement du tiroir de verrouillage ( 10) dans la tête de traction ( 3), la tête du piston ( 36) du vérin ou son extension étant logée dans une lumière que présente le fourreau, de façon à pou- voir exercer une poussée sur le tiroir ( 10) et modifier la position de l'orifice en trou de serrure du tiroir par rapport à l'axe du câble ( 4). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tiroir ( 10) se termine à l'extrémité opposée à celle recevant la pou- ssée du piston par un tenon ( 37) se trouvant en regard d'une lumière ménagée dans le corps du fourreau, dont l'emplacement est diamétrale- ment opposé à celui du vérin. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poire de jonction ( 17) émergeant de la tête de traction ( 3) est calée à l'in- térieur de cette dernièré'au moyen d'une douille d'adaptation ( 25) munie d'une bague de serrage ( 24) pour la mise sous tension du câble ( 4) traversant le nez de collecte. 5 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens d'orientation angulaire et d'immobilisation de la tête de traction com- prennent, dans le corps du fourreau ( 2), dans un plan décalé en avant du plan du tiroir de verrouillage ( 10), au moins un doigt de redressement ( 16) émergeant en saillie sur la face interne du fourreau et dans lequel est logé un cliquet d'arrêt ( 18) muni d'un organe de rappel ( 12), sur la face externe de la tête de traction ( 3), des rampes hélicoïdales convergeantes susceptibles de coopérer avec ledit doigt de redressement ( 16) et, au point de convergeance des rampes, une cavité servant de logement au cliquet d'arrêt ( 18). 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la douille d'adaptation ( 25) servant de cale à la poire de jonc- tion ( 17) du nez de collecte, ainsi que l'extrémité de la tête de traction ( 3) émergeant du fourreau ( 2) présentent une forme arron- die susceptible de provoquer sur son passage l'effacement du cliquet d'arrêt ( 18).