Brevet FR2534624A1 — publié le 19840420

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le découpage, à l'aide d'une charge pyrotechnique, de tubes métalliques im- mergés et notamment de tubes de grand diamètre. Lorsque des installations off-shore telles que des tubes, métalliques de puits de forage après battaqe réclament l'élimination partielle ou totale de leur partie immergée, la découpe peut être réalisée à l'aide d'un moyen pyrotechnique En général cette découpe s'effectue en un point situé sous eau, le plus près possible du fond L'élément de tube venant d'etre sectionné est ensuite évacué. La présente invention a justement pour objet un procédé et un dispositif permettant le découpage pyrotechnique de tels tubes, notamment des tubes de mensurations importantes (par exemple 2 mètres de dia- mètre et 25 mm d'épaisseur), qui permet de réaliser cette opération avec une déformation minimale du tube et qui ne nécessite pas l'intervention de personnel de' plongée. Selon la principale caractéristique du pro- cédé de découpage objet de l'invention, la charge py- rotechnique étant montée sur un dispositif de découpe appelé "coupe-tube" dans la suite du présent textes ce procédé comprend les étapes suivantes: on fait descendre le coupe-tube à l'intérieur du tu- be jusqu'à ce que la charge se trouve à la profon- deur voulue, on crée une poche d'air à l'intérieur du tube, au voisinage de la charge,. on procède à la aise à feu de la charge, et on ramène le coupe-tube pour l'extraire du tube. Le principal avantage de la présence d'une poche d'air au niveau de la charge vient de ce que la 2 2534624 charge pyrotechnique est généralement une charge creu- se et l'efficacité d'une charge creuse est meilleure que dans le cas de la présence d'eau entre la charge et le tube à découper - L'invention a également' pour objet un dispo- sitif pour la mise en oeuvre de ce procédé Selon la principale caractéristique de ce dispositif ou "coupe- tube", celui-ci, du type comportant une charge pyro- technique placée sur un support lui-même monté sur un châssis, comprend en outre des moyens permettant de créer une poche d'air au voisinage du support de la charge lorsque le coupe-tube est placé à l'intérieur du tube. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens permettant de créer une poche d'air compren- -nent: un bouclier monté sur le chassis et placé au-dessus du support, des moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le bouclier et le tube, une arrivée d'air comprimé permettant d'insuffler de l'air comprimé au-dessous du bouclier, et des moyens de contrôle de la hauteur de la poche d'air ainsi réalisée. Avantageusement, lesdits moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le bouclier et le tube comprennent au moins un joint gonflable disposé à la périphérie du bouclier et qui se trouve rétracte pen- dant la phase de descente du coupe-tube dans le tube. Quant aux moyens de contrôle de la hauteur de la poche d'air, ceux-ci sont généralement consti- tués par une pièce tubulaire s'étendant verticalement au-dessous du bouclier sur une distance égale à la hauteur de la poche d'air Cette pièce peut être soit un tube mince, soit une jupe cylindrique de grand dia- mètre, soit encore l'un des pieds en forme de tube creux du châssis sur lequel est montée la charge pyro- technique. On peut aussi effectuer un contr 8 le en-re- dondance de la hauteur de la poche d'air en utilisant simultanément deux des moyens indiqués ci-dessus, par exemple l'un des pieds du châssis et un tube mince de longueur sensiblement égale à la hauteur -de la Roche d'air et relié à l'air libre par un tuyau souple'. Enfin, il peut être utile de prévoir un lest pour aider à l'enfoncement du dispositif dans le tube. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement. illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe verti- cale illustrant l'introduction du dispositif objet de l'invention dans un tube à découper; la figure 2 est-une vue schématique en coupe verti-' cale d'une'première version du dispositif objet de l'invention placé à l'intérieur du tube à découper-; la figure 3 est une vue semblable à la* f igure 2 illustrant une deuxième version de ce dispositif a la figure 4 est une vue agrandie semblable aux figu- res 2 et 3 illustrant une troisième version du dis- positif objet de l'invention; la figure 5 est une vue schématique en perspective montrant comment la charge pyrotechnique est placée sur son support; et la figure 6 est une vue schématique en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 4. Sur la figure 1, on voit le tube immergé à découper, portant la référence 1, tandis qu'une plate- forme 2 a été installée à proximité en vue de cette opération -Une grue 4 montée sur la plate-forme per- met, à l'aide d'un câble ou d'une chaîne 6, de descen- dre le dispositif de l'invention, qui porte la réfît rence générale 8, à l'intérieur du tube Comme on le voit sur la figure, la découpe est effectuée le plus près possible du fond On voit également que le dispo- sitif ou 'coupe-tube" selon l'invention se compose es- sentiellement d'un châssis inférieur 10 et d'un chas- sis supérieur 12 séparés par un bouclier 14 tandis que la charge pyrotechnique est montée sur un support, 16 lui-même fixé au châssis inférieur 10 Le bouclier 14 a en gros la forme d'un disque plein dont le diamètre extérieur est à peu près égal au diamètre intérieur du tube et il est équipé de joints gonflables permettant d'assurer l'étanchéité entre ce bouclier et la paroi intérieure du tube Il y a généralement deux joints 18 et 19 comme cela apparaît sur les figures 2 à 4 Grâce à cette disposition, on peut créer une poche d'air comprimé 20 au-dessous du bouclier 14 afin que la charge pyrotechnique se trouve dans l'air et non pas dans l'eau au moment de l'explosion. La constitution du coupe-tube apparaît mieux sur les figures 2 à 4 La figure 2 illustre une première version dans laquelle on retrouve le châssis inférieur 10 séparé du châssis supérieur 12 par le bouclier 14 Deux joints toriques gonflables 18 et 19, alimentés en air comprimé par un tuyau 21, assurent l'étanchéité entre le bouclier 14 et la paroi interne du tube 1 Des guides tels que 11 et 13, montés sur les châssis 10 et 12 respectivement, assurent le centrage de l'ensemble au cours de la descente à l'intérieur du tube La charge pyrotechnique 17, montée sur son sup- port 16, est alimentée par un certain nombre de cor- deaux détonants tels que 22, ces derniers étant reliés à un système de mise à feu monté sur la plate-forme 2 au moyen d'une ligne de mise à feu 24 Le montage des moyens de mise à feu sera décrit ultérieurement en référence à la figure 4. Pour créer une poche d'air au-dessous du bouclier 14, on a prévu une ouverture 26 dans celui-ci afin de pouvoir insuffler de l'air comprimé au moyen d'un tuyau 28 Pour maintenir-la hauteur de la poche d'air à une valeur constante, on a prévu un tube cy- lindrique 30 monté sur le bouclier et s'étendant ver- tidalement au-dessous de celui-ci sur une longueur é- gale à la hauteur de la poche d'air Ainsi, au fur et à mesure que l'on insuffle de l'air comprimé à travers le tuyau d'alimentation 28, l'eau est refoulée pro- gressivement et le niveau de celle-ci au-dessous du bouclier descend jusqu'à ce qu'il se trouve au niveau de l'extrémité inférieure 31 du tube 30 A ce moment, l'air remonte à travers le tuyau et s'échappe sous forme de bulles dans la masse liquide située au-dessus du bouclier 14 Ces bulles sont visibles à la partie supérieure du tube depuis la plate-forme et leur pré- sence indique que la poche d'air a atteint la hauteur désirée. Pour faciliter l'enfoncement du coupe-tube objet de l'invention dans le tube à découperw ainsi que son équilibre à la position désirée lorsque la poche d'air est réalisée, il est nécessaire de monter sur le -dispositif une pièce de masse importante ser- vant de lest Dans le cas de la figure 2, celui-ci prend la forme d'un tube cylindrique 32 de grande épaisseur monté au-dessus du bouclier 14 et disposé de telle sorte que les bulles s'échappant du tuyau bul- leur 30 passent à travers la pièce cylindrique 32. La figure 3 montre une deuxième variante, semblable à celle de la figure 1, avec le châssis in- férieur 10 et le chassis supérieur 12 séparés par le bouclier 14 lui-même équipé des joints gonflables 18 et 19, ces derniers étant alimentés par le tuyau 21. On retrouve également la charge 17 montée sur le sup- port 16 lui-meme fixé au châssis inférieur 10,ainsi que le tuyau d'alimentation 28 servant à insuffler l'air comprimé au-dessous du bouclier 14 pour créer la poche d'air Cependant, dans cette version, le tuyau bulleur 30 de petit diamètre est remplacé par une jupe cylindrique 34 qui s'étend également au-dessous du bouclier 14 sur une distance égale à la hauteur de la poche d'air Cependant, il s'agit d'une jupe de grand diamètre, ce qui présente un double avantage: tout d'abord, la présence de la jupe 34 limite le volume de la poche d'air à réaliser et d'autre part, comme il s'agit d'une pièce de masse relativement importante, elle peut servir elle-même de lest On évite ainsi la présence de la pièce 32 de la figure 2, mais le prin- cipe de fonctionnement reste le même. La vue agrandie de la figure 4 illustre une troisième version de ce dispositif dans laquelle le châssis supérieur a été supprimé On ne retrouve donc que le châssis inférieur 10 surmonté du bouclier 14 équipé de ses joints gonflables 18 et 19 alimentés par le tuyau d'arrivée 21 Dans cette version le bouclier n'a plus qu'un r 8 le de diaphragme et peut être avanta- geusement réalisé en bois. On retrouve également la conduite d'alimen- tation 28 en air comprimé servant à créer la poche d'air au-dessous du bouclier ainsi que le tuyau bul- leur réalisé dans l'un des pieds 9 du châssis infé- rieur 10, qui sont constitués par des tubes creux On voit que le tube 9 a, à droite de la figure, a son extrémité inférieure ouverte et qu'il traverse le bou- clier 14 à sa partie supérieure. Le fait que l'air ressorte de ce dernier à la surface indique que la poche d'air existe et a bien 7 2534624 la hauteur désirée En effet, le compresseur servant à alimenter le tuyau 28 doit rester ouvert en permanence afin de compenser les fuites éventuelles En redondan- ce, un tuyau de contrôle 40 relié à la plateforme 2, prolongé par un tube mince ou canne 61 traversant le bouclier 14,confirme avec précision le niveau bas de. la poche d'air En effet, l'observation des bulles de- puis la plate-forme n'est pas-toujours commode et ne constitue pas une méthode précise tandis que, l'extré- mité supérieure du tuyau 40 se trouvant sur la plate- forme, il est facile d'observer la sortie d'air à ce niveau Selon le volume prévu pour la poche d'air, les trous percés dans les pieds 9 à la hauteur correspon- dante permettent de calibrer cette dernière. Dans cette version, il n'y a pas de chassis supérieur et l'ensemble est manoeuvré à l'aide d'une chaîne 6 par l'intermédiaire d'un anneau 36 placé au- dessus du bouclier 14 et qui se visse dans une pièce 37 située au-dessous de ce dernier, la pièce 37 ser- vant de lest Celle-ci est une pièce cylindrique mas- sive dont les dimensions permettent, dans cette ver- sion également, de limiter le volume de la poche d'air On voit encore la charge 17 montée sur son sup- port 16 et reliée aux cordeaux détonants 22 -tandis que la ligne de mise à feu 24 relie l'ensemble à-l'exté- rieur. Les tuyaux d'air comprimé 21 et 28, le tuyau de contrôle 40 ainsi que la ligne de mise à feu 24, sont réunis de place en place par des attaches 42 tan- dis que des crochets tels que 44 permettent de les fixer à la chaine 6 Cette disposition a pour but de maintenir ces éléments le plus près possible de la chaîne 6 et parallèlement à celle-ci afin d'éviter des incidents qui pourraient entraîner des détériorations graves sur les tuyaux d'air comprimé ou sur la ligne de mise à feu 24. On voit encore sur la figure 4 que le dispo- sitif est équipé de moyens de guidage constitués par des butées telles que les butées 46 montées au-dessus du bouclier 14 et les butées 48 situées à la partie inférieure du châssis 10. On voit également que les cordeaux détonants d'amorçage 22 sont reliés à un cordeau -ima 5 tre 23 par l'intermédiaire d'un bottier de synchronisation 27, ce dernier étant situé au-dessous du bouclier 14 et sépa- ré de celui-ci par une plaque de protection en bois Le cordeau-maître 23 est relié à la ligne de mise à feu 24 par un bloc d'initiation 29 monté à la partie supérieure du bouclier 14. La figure 5 montre de manière plus précise comment la charge 17 est montée sur son support 16 On voit sur cette figure que ce dernier se compose d'une enveloppe métallique externe 16 a contenant la charge proprement dite 17 et encastrée dans une pièce circu- laire en caoutchouc 16 b A l'intérieur de l'enveloppe 16 a, une paroi 41 sépare la charge 17 d'une chambre creuse 49 afin de réaliser une charge creuse Des es- sais ont montré qu'une masse de 9 kg de plastic suffi- sait à découper des tubes de 1,50 à 2 mètres de diamètre et de 25 mm d'épaisseur environ Comme on le voit sur la figure 6, le support 16 a la forme d'un tore dont le diamètre extérieur est légèrement plus petit que le diamètre intérieur du tube à découper De place en place on prévoit des détonateurs 50 maintenus dans le support 16 au moyen d'un presse-étoupe 52 afin d'initier la charge, le nombre des détonateurs étant fonction des dimensions du tube à découper. Etant donné que la charge 17 montée sur son support 16 doit être fixée sur le châssis inférieur 10 du coupe-tube, après introduction par la partie infé- 9 2534624 rieure de ce dernier, un montage particulier a été prévu pour les butées de guidage 48 situées à la par- tie inférieure du châssis 10 Cette disposition appa- raît sur la figure 4 ainsi que sur la vue de dessus de la figure 6 On a prévu au pied de chaque tube 9 cons- tituant le châsis inférieur une pièce cylindrique 53 pouvant pivoter autour du tube 9, la butée 48 étant montée sur un support 51 solidaire de la pièce 53 Cette dernière est fixée au tube 9 par l'i:ntermédia-ire d'une clavette 55 maintenue par un clips 57. Le montage du coupe-tube est effectué sur la plate-forme avant l'introduction de ce dernier dans le tube à découper La charge 17 est montée sur son sup- port 16 avant d'être introduite le long des tubes 9 et autour de ceux-ci jusqu'à sa position normale de fonc- tionnement Pour permettre le passage du support 16, on retire la clavette 55 ainsi que le clips 57 afin de faire pivoter la pièce cylindrique 53 jusqu'à la posi- titon représentée en traits pleins sur la figure 6 Le support 16 avec la charge 17 est alors introduit le long des tubes 9 jusqu'à sa position normale représen- tée à la figure 4, puis on fait pivoter la pièce 53 afin que l'ensemble constitué par cette dernière, le support 51 et la butée 48 revienne à la position nor- male représentée en traits mixtes sur la figure 6 Une élingue 59, dont une extrémité est reliée à la pièce 53 par une manille 60, a son autre extrémité fixée au bouclier 14 afin que l'on puisse remonter le châssis inférieur après l'explosion au cas o -il se serait désolidarisé du bouclier. Une opération de découpage avec le procédé de l'invention se déroule de la manière suivante: le coupe-tube est d'abord entièrement monté sur la plate- forme, la charge étant d'abord fixée sur son support puis celui-ci étant enfilé le long du châssis infé-= rieur comme indiqué ci-dessus Les cordeaux détonants et les moyens de mise à feu sont placés en dernier, juste avant la descente de l'ensemble dans le tube Le bon fonctionnement de l'ensemble est contrôlé, puis on commence la descente de l'ensemble dans le tube Au fur et à mesure de la descente, on accroche les tuyaux d'air comprimé et la ligne de mise à feu à la chaine 6 au moyen des crochets 44 comme cela est illustré à la figure 4. Une fois que la profondeur désirée est at- teinte, on gonfle les joints 18 et 19 du bouclier 14 qui viennent au contact du tube 1 pour réaliser l'é- tanchéité, puis on envoie l'air comprimé par le tuyau 28 pour réaliser la poche d'air Lorsque celle-ci a atteint la hauteur désirée supérieure du tuyau 40 et/ou bullage à la surface li- bre de l'eau), on procède à la mise à feu en respec- tant les consignes de sécurité bien connues des arti- ficiers et qui ne seront pas reprises ici Après l'ex- plosion, on remonte le dispositif et on évacue le tu- be. Le procédé et le dispositif de l'invention présentent de nombreux avantages puisque le dispositif est simple à monter sur la plate-forme et que son ins- tallation dans le tube, même à grande profondeur, ne nécessite pas l'intervention de personnel de plongée. La durée de mise en oeuvre est de l'ordre de 2 heures et demie D'autre part, le fait que la charge pyro- technique 16 se trouve dans l'air et non dans l'eau fait qu'on dispose d'une charge raisonnablement dimen- sionnée et dont la totalité de l'énergie est transfor- mée en action de découpe. Toutefois, une découpe toute en eau demeure possible, mais elle nécessite pour des mensurations de tube identiques une charge pyrotechnique plus puissan- % 10 1 l te car l'épaisseur d'eau correspondant au jeu fonc- tionnel compris entre le support 16 et le tube l-ab- sorbe une quantité d'énergie non négligeable Dans ce cas, la déformation du tube est supérieure. Parmi les différentes versions du coupe-tu- be qui ont été décrites ici, les deux premières ver- sions permettent une récupération partielle du maté- riel La troisièmepour des motifs de rentabilité, est considérée comme consommable à l'exception du lest qui est réutilisé Cette dernière version est le mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'inven- tion. D'autre part, l'efficacité maximale du dis- positif dépend des éléments suivants: d'une découpe réalisée dans une poche d'air de volu- me minimal et localisée autour de la charge, de la parfaite qualité géométrique de la chambre creuse 49 réalisée dans le support 16, et d'un centrage aussi rigoureux que possible du coupe- tube dans le tube, au droit du plan de découpe. Enfin il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui vien- nent d'être décrits mais qu'on peut imaginer des va- riantes sans sortir pour autant du cadre de l'inven- tion, notamment en fonction du diamètre des tubes et de la profondeur de découpe. 12 2584624 REVENDICATIONS 1 Procédé de découpage d'un tube immergé ( 1) à l'aide d'une charge pyrotechnique ( 17) montée sur un coupe-tube ( 8), caractérisé en ce qu'il com- prend les étapes suivantes: on fait descendre le coupe-tube ( 8) à l'intérieur du tube ( 1) jusqu'à ce que la charge ( 17) se trouve à la profondeur voulue, on crée une poche d'air ( 20) à l'intérieur du tube ( 1), au voisinage de la charge ( 17), on procède à la mise à feu de la charge ( 17), et on ramène le coupe-tube ( 8) pour l'extraire du tube ( 1) . 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du pro- cédé selon la revendication 1, du type comportant une charge pyrotechnique ( 17) placée sur un support ( 16) lui-même monté sur un châssis ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de créer une po- che d'air ( 20) au voisinage du support ( 16) de la charge ( 17) lorsque le coupe-tube ( 8) est placé à l'intérieur du tube ( 1). 3 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les moyens permettant de créer une poche d'air comprennent: un bouclier ( 14) monté sur le châssis ( 10) et placé audessus du support ( 16), des moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le bouclier ( 14) et le tube ( 1), une arrivée d'air comprimé ( 28) permettant d'insuf- fler de l'air comprimé au-dessous du bouclier ( 14), et des moyens de contrôle de la hauteur de la poche d'air ainsi réalisée. 4 Dispositif selon la revendication 3, ca- 13 2534624 ractérisé en ce que lesdits moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le bouclier ( 14) et le tu- be ( 1) comprennent au moins un joint gonflable ( 18) disposé à la périphérie du bouclier ( 14). 5 Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les moyens permettant de contrôler la hauteur de la poche d'air comprennent une pièce tubulaire ( 30) s'étendant verticalement au-dessous du bouclier ( 14) sur une distance égale à la hauteur de la poche d'air. 6 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'il comporte un lest ( 32) servant à faciliter son enfoncement dans le tube. 7 Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la pièce tubulaire est une jupe cylindrique ( 34) de grand diamètre servant simul- tanément de lest et de moyen de contrôle de la hauteur de la poche d'air. 8 Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que le châssis ( 10) comprend au moins un pied ( 9 a) en forme de tube creux servant à contr 8- ler la hauteur de la poche d'air. 9 Dispositif selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens permettant de con- trôler la hauteur de la poche d'air comprennent en outre un tube mince ( 61) s'étendant verticalement au- dessous du bouclier ( 14) sur une hauteur sensiblement égale à la hauteur de la poche d'air et relié à l'air libre par un tuyau ( 40).