Brevet FR2513211A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne des ancres déta- chables pour des navires semi-submersibles utilisés pour le forage en haute mer et elle a trait plus particuliè- rement au désaccouplement des amarres qui fixent des plateformes à colonnes en tension sur le fond de la mer. Une plateforme à colonnes en tension est un navire semi-submersible qui est ancré à l'aide d'un certain nombre d'amarres mises en tension à l'encontre de la flottation naturelle du navire Chaque amarre comprend un train de tiges creuses qui est pourvu d'un coupleur d'ancrage à son extrémité inférieure en vue de son blocage dans un gabarit fixé sur le fond de la mer Il est nécessaire que le coupleur d'ancrage puisse être désaccouplé du gabarit et puisse être ainsi com- mandé à partir du navire, en vue de pouvoir assurer l'entretien du coupleur inférieur ou bien le trans- fer du navire jusqu'en un nouvel endroit. Le coupleur d'ancrage est généralement désac- couplé par desserrage du mécanisme de verrouillage en utilisant une pression hydraulique qui est transmise à la base du trou existant dans l'amarre Cependant, on a trouvé que, dans certains cas, par exemple quand le coupleur est resté dans la position de verrouillage pendant plusieurs années, la pression nécessaire pour déverrouiller le mécanisme de blocage est si élevée qu'elle provoque un dommage permanent au joint existant entre l'amarre et le coupleur d'ancrage Cela est tout à fait indésirable et l'invention a par conséquent pour but de fournir un système qui assure le désaccouplement du coupleur d'ancrage sans endommager le joint. Conformément à la présente invention, un procé- dé de déverrouillage du coupleur d'ancrage d'une amarre, par exemple pour une plateforme à colonne en tension, par rapport à un gabarit installé sur le fond de la mer -2- consiste à faire descendre une vanne de commande d'écou- lement f luidique dans le trou de l'amarre, à faire en sorte que la vanne établisse une liaison hydraulique directe avec le mécanisme de verrouillage et à exercer une pression hydraulique directement sur le mécanisme de verrouillage, par l'intermédiaire de la vanne, en vue de provoquer ainsi un déblocage du mécanisme de verrouillage, sans appliquer une pression hydraulique excessive au joint. La pression hydraulique peut être transmise à la vanne par l'intermédiaire d'un tube flexible et la vanne est de préférence agencée de manière à se bloquer en position lorsqu'une pression est appliquée au méca- nisme de verrouillage De préférence, lorsque la pres- sion est relâchée, la vanne est agencée pour s'écarter d'elle-même de sa position verrouillée afin de pouvoir être retirée. Conformément à un autre aspect de la présente invention, une vanne utilisable pour le déblocage du coupleur d'ancrage d'une amarre, par exemple d'une plateforme à colonnes en tension, par rapport à un gabarit installé sur le fond de la mer, comprend un corps creux, un piston monté à coulissement dans le corps de vanne, un élément obturateur de la vanne monté à coulissement sur le piston et un premier moyen de poussée agencé pour pousser l'obturateur contre un siège de vanne dans la position de fermeture, le pis- ton étant agencé pour coulisser dans le corps de vanne lorsqu'une pression hydraulique est appliquée à la vanne, en soulevant ainsi l'obturateur par rapport au siège de la vanne afin d'ouvrir celle-ci. De préférence, la vanne comprend un second moyen de poussée agencé pour assurer le rappel du pis- ton lors d'un relâchement de la pression De préfé- rence, la vanne comprend des doigts de verrouillage -3- qui sont reliés au piston et agencés pour se déplacer jusque dans une position de verrouillage quand le pis- ton coulisse en réponse à la pression hydraulique Dans la position verrouillée, les doigts peuvent entrer en contact avec un épaulement prévu sur la paroi intérieure de l'amarre. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure l est une coupe verticale simplifiée d'un coupleur d'ancrage; La Figure 2 est une coupe d'une vanne placée dans la position de fermeture et utilisable avec le coupleur de la Figure l conformément à la présente in- vention; et La Figure 3 est une coupe partielle, semblable à la Figure 2, montrant la vanne dans la position d'ou- verture. La Figure l représente un coupleur d'ancrage pour une amarre Il L'amarre il comporte, à son extré- mité inférieure, une surface concave 12 partiellement sphérique qui est en contact glissant avec un siège correspondant partiellement sphérique 13 monté dans un corps d'ancrage 14 Un joint flexible, se présentant sous la forme d'un corps annulaire ou d'un anneau 15, est monté sur l'extrémité inférieure de l'amarre par l'intermédiaire d'une partie compressible 16, représen- tée par des lignes en trait interrompu Ces éléments sont placés à l'intérieur d'une pièce rapprotée 17 qui est logée dans un gabarit (non représenté) lui-même fixé sur le fond de la mer Le joint flexible est ver- rouillé en position à l'aide d'un certain nombre (huit dans ce cas) de doigts 18 qui, dans la position ver- rouillée, sont coincés entre une surface inclinée 19 -4- de l'anneau 15 et une lèvre 21, s'étendant vers l'inté- rieur, de la pièce rapportée 17 Les positions relati- ves représentées sur la figure sont maintenues quand l'amarre 11 est placée sous tension. Pour désaccoupler le coupleur d'ancrage, on relâche d'abord la tension dans l'amarre 11 Cela pro- voque le relâchement de la pression établie entre l'anneau 15, les doigts 18 et la lèvre 21 Il est alors d'une pratique courante d'appliquer une pression hydrau- lique, par exemple d'environ 70 bars à une chambre de pression 22 par l'intermédiaire du trou 23 de l'amarre 11 Cela a tendance à pousser un élément de transmission de pression 24 vers le bas, cet élément entraînant avec lui les doigts 18 qui glissent vers le bas sur la sur- face inclinée 19. Ce processus n'est cependant pas toujours satisfaisant, par exemple lorsque les doigts 18 se coincent Il n'est pas possible d'augmenter la pression au-delà d'une certaine valeur puisque cela a tendance à endommager le joint, et en particulier le joint d'é- tanchéité flexible 16 En outre la pression peut alors se relâcher. Pour remédier à cet inconvénient, une vanne 31 représentée sur les Figures 2 et 3 est insérée dans le trou 23 par l'intermédiaire d'un tuyau souple 32 et elle est poussée en direction de-l'extrémité. La vanne 31 comprend un corps creux 33 dont la cavité est comparativement large au-dessus de la partie centrale 34 mais qui comporte deux alésages étroits 35, 36 respectivement aux extrémités arrière et avant. L'avant du corps de vanne 33 pénètre dans une sonde 37 qui est pourvue d'un trou étroit 30 en communication avec la cavité. Un piston 38 est monté à coulissement dans la cavité Le piston 38 comporte une large partie centrale 25132 1 1 -5- 39 qui coulisse sur la surface intérieure du corps de vanne 33, une partie arrière étroite 41 qui coulisse dans l'alésage arrière 35 et une partie avant étroite 42 qui pénètre dans l'alésage avant 36 La partie ar- rière 41 comporte un trou 40 qui s'étend depuis l'ar- rière du piston 38 jusqu'à la zone de la partie cen- trale de cavité 34 qui est située en avant de la partie centrale de piston 39. Un élément obturateur 43 est monté à coulisse- ment sur la partie avant de piston 42 et il est agencé pour s'appliquer de façon étanche contre un siège 44 formé dans le corps de vanne 33 Un ressort 45 pousse l'élément obturateur 43 vers le siège de vanne 44 tan- dis qu'un ressort-46 pousse le piston 38 vers l'avant. Une butée 47 est montée sur l'extrémité avant de la partie avant de piston 42 et un manchon fendu 48 est fixé sur le piston 38 par l'intermédiaire de bro- ches 49 Le manchon 48 s'étend vers l'avant sur le côté extérieur du corps de vanne 33, les broches 49 s'engageant dans des fentes 51 ménagées dans le corps de vanne 33 A son extrémité avant, le manchon est pourvu d'une partie élargie 52. Pour faire fonctionner la vanne 31, on la déplace d'abord le long du trou 23 de l'amarre 11 jus- qu'à ce qu'elle vienne se placer dans la position représentée en 25 sur la Figure 1, la sonde 37 étant disposée étroitement dans l'extrémité du trou, qui est rétréci comme le montre la Figure 2 Du fluide hydraulique sous une pression élevée (par exemple de 210 bars) est ensuite introduit dans le tuyau souple 32 jusque dans la vanne La pression est transmise par l'intermédiaire du trou 40 à la zone avant de la partie centrale de cavité 34 Il en résulte que le piston 38 est refoulé vers l'arrière en opposition à la force du ressort 46 mais cependant l'élément obturateur 43 est -6retenu en position contre son siège 44 par le ressort Lorsque le mouvement à vide 53 est terminé, un mouvement additionnel fait en sorte que la partie su- périeure 47 entre en contact avec l'élément obturateur 43, en l'écartant du siège 44 de manière à ouvrir la vanne Cela permet à la pression élevée de s'exercer sur l'élément de transmission 24 et de déplacer ainsi les doigts 18. En même temps, le manchon 48 est déplacé vers l'arrière avec le psiton 38 et il arrive au-dessus d'un épaulement 54 prévu sur le côté extérieur du corps de vanne en entrant en contact avec un épaulement 55 prévu à l'intérieur du trou 23, ce qui provoque le verrouillage de la vanne en position Cette position est représentée sur la Figure 3 Lorsque les doigts 18 ont été libérés, la pression élevée est relâchée et les ressorts 45, 46 ramènent la vanne dans la position de fermeture représentée sur la Figure 2. Si la vanne est insérée incorrectement de telle sorte que la sonde 37 soit placée insuffisamment loin le long du trou 23, la pression élevée qui est appliquée ne peut pas être maintenue puisque le fluide pénètre dans le trou 23; l'opérateur est alors alerté La vanne est alors à nouveau réinsérée et la pression est à nou- veau appliquée. On se rend compte par conséquent que, en utili- sant la vanne comme décrit ci-dessus, on peut éviter un endommagement du joint d'étanchéité flexible 16 tout en faisant simultanément en sorte que le coupleur d'an- crage puisse être désaccouplé. Bien que l'invention ait été décrite en réfé- rence à des plateformes à colonnes en tension, il va de soi qu'elle est également applicable à des coupleurs d'ancrage utilisés dans d'autres structures. -7- REVEND ICATIONS 1. Coupleur d'ancrage détachable pour une plateforme à colonnes en tension comprenant une amarre ( 11) creuse, un mécanisme de verrouillage ( 18) relié à l'amarre et apte à bloquer cette amarre en position sur un gabarit ( 17) fixé sur le fond de la mer, et un élé- ment de déclenchement ( 24) apte -à libérer le mécanisme de verrouillage en réponse à une pression hydraulique transmise par l'intermédiaire du trou ( 23) de l'amarre, caractérisé en ce qu'il est prévu une vanne ( 31) de commande d'écoulementfluidique apte à être descendue dans le trou d'amarre et à appliquer une pression hy- draulique à l'élément de déclenchement afin de libérer le mécanisme de verrouillage en vue d'éviter l'applica- tion d'une pression hydraulique excessive à d'autres parties du coupleur. 2. Coupleur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la vanne est reliée à un tuyau souple ( 32) au moyen duquel la vanne peut être déplacée le long du trou de l'amarre et par l'intermédiaire duquel du fluide hydraulique peut être fourni à la vanne. 3. Coupleur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne comprend un moyen de blocage ( 48) apte à bloquer la vanne en position quand une pression hydraulique est appliquéeet un méca- nisme de déblocage apte à débloquer la vanne lors d'un relâchement de la pression hydraulique. 4. Appareil pour déverrouiller l'amarre ( 11) d'un coupleur d'ancrage pour une plateforme à colonnes en tension par rapport à un gabarit ( 17) installé sur le fond de la mer, caractérisé par une vanne comprenant un corps creux ( 33), un piston ( 38) monté à coulissement dans le corps creux, un élément obturateur ( 43) monté à coulissement sur le piston et un premier moyen de pous- sée ( 45) agencé pour pousser l'élément obturateur contre un siège ( 44) de la vanne dans la position de fermeture, -8- le piston étant agencé pour coulisser dans le corps de vanne quand une pression hydraulique est appliquée à la vanne, en écarter ainsi l'élément obturateur du siè- ge de la vanne pour ouvrir celle-ci. 5 Vanne pour appareil selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un second moyen de poussée ( 46) agencé pour assurer le rappel du piston lors d'un relâchement de la pression. * 6. Vanne pour appareil selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des doigts de verrouillage ( 52) qui sont reliés au piston et qui sont agencés pour se déplacer jusque dans une position de verrouillage quand le piston coulisse en réponse à la pression hydraulique. 7 Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que, dans la position verrouillée, les doigts en- trent en contact avec un épaulement ( 55) prévu sur la paroi intérieure de l'amarre. 8. Procédé de déverrouillage de-:-l'amarre d'un coupleur d'ancrage pour une plateforme à colonne en tension par rapport à un gabarit installé sur le fond de la mer, caractérisé en ce qu'on fait descendre une vanne de commande d'écoulementfluidique le long du trou ménagé dans l'amarre, en ce qu'on fait en sorte que la vanne établisse une liaison hydraulique directe avec le mécanisme de verrouillage et en ce qu'on applique une pression hydraulique directement au mécanisme de ver- rouillage, par l'intermédiaire de la vanne, en provo- quant ainsi un déblocage du mécanisme de verrouillage, sans application d'une pression hydraulique excessive au joint.