Brevet FR2538444A1 — publié le 19840629

La présente invention est relative à un dispositif de liaison entre une tête de puits sous-marine pour la production d'hydrocarbures extraits du fond sous-marin et un support de surface, tel qu'un navire ou une plateforme. Il est devenu courant d'utiliser pour la collecte et la remontée des hydrocarbures produits à partir de puits sous-marins des conduites flexibles, mises en tension totalement ou partiellement, ou non tendues, ces conduites étant reliées d'une part à une tête de puits sous-marine et d'autre part à un support de surface, tel qu'une bouée de chargement, un navire ou une plate-forme flottante ou fixée au fond. Lorsqu'il est est nécessaire d'effectuer des travaux sur un puits sousmarin on met habituellement en place à partir d'un support de surface, qui peut être ou non le support de surface auquel aboutissent la ou les conduites de remontée, une canalisation verticale à travers laquelle on peut faire descendre par gravité les outils à utiliser pour les travaux. Il s'aait là de procédures longues et complexes qui nécessitent en outre au moins une canalisation supplémentaire. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de liaison, comportant au moins une conduite flexible, entre une tête de puits et un support de surface susceptible d'assurer différentes fonctions telles que la remontée des hydrocarbures produits, la descente d'outils nécessaires à des travaux dans le puits et le cas échéant la descente de la tête de puits elle-même. Le dispositif selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comprend au moins une conduite flexible reliée entre la tête de puits et le support de surface, la ou les conduites flexibles étant équipées à leur partie inférieure de moyens de limitation du rayon de cintrage, et se raccordant verticalement à la tête de puits, la ou les conduites flexibles étant susceptibles d'être amenées dans au moins une première configuration, non tendue, de remontée des hydrocarbures et au moins une seconde configuration, au moins en partie tendue, dans laquelle des outils peuvent être descendus par gravité du support de surface dans le puits. De préférence la ou les conduites flexibles présentent dans ladite seconde configuration un angle par rapport à la verticale généralement compris entre O et 30 compatible avec celui nécessaire à la descente par gravité des outils qui peuvent être utilisés pour réaliser les travaux d'intervention dans le puits, cet angle étant naturellement fonction de la profondeur d'eau. Dans la première configuration, correspondant à la collecte des hydrocarbures, la ou les conduites flexibles sont suspendues en forme de chaînettes, la configuration variant en fonction de la position relative du -2- support de surface par rapport à la tête de puits compte tenu en particulier des débattements résultant de la houle, des vagues et des courants. Les moyens de limitation du rayon de cintrage de la ou des conduites flexibles comportent avantageusement une succession d'anneaux, articulés, en eux-mêmes connus réalisant un ensemble de vertèbres articulées sans raideur. Dans un premier mode de réalisation de l'invention les moyens de limitation du rayon de cintrage sont associés à un limiteur de courbure fixé sur l'embout de la conduite flexible, réalisé en matière plastique à haut module d'élasticité et à section décroissant progressivement de l'embout jusqu'à l'emplacement o viennent se raccorder les moyens de limitation du rayon de cintrage. Un tel limiteur de courbure est décrit dans le brevet français n O 79 01363 de la société déposante. Dans un second mode de réalisation de l'invention il est prévu, à la place du limiteur de courbure mentionné ci-dessus, une pièce en forme de trompette, montée verticale sur la tête de puits et s'évasant vers le haut dans laquelle s'engage pour sa connexion à la tête des puits l'extrémité inférieure de la ou des conduites flexibles comportant les moyens de limitation du rayon de cintrage. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention on prévoit à la fois un limiteur de courbure sur la conduite et une pièce en forme de trompette sur la tête de puits. Ainsi dans la première configuration, correspondant à la collecte des hydrocarbures, la ou les conduites flexibles fixées au support flottant sont suspendues en forme de chaînettes avec une terminaison en col de cygne au niveau du raccordement vertical sur la tête de puits, le mécanisme de limitation du rayon de cintrage et le limiteur de courbure ou la pièce en forme de trompette se plaçant dans une position qui limite le cintrage de la ou des conduites flexibles à une valeur définie pour assurer une tenue correcte du dispositif en position dynamique, la ou les conduites flexibles pouvant ainsi suivre, comme mentionné ci-dessus, les évolutions du support de surface. Avantageusement, le support de surface comporte deux emplacements de raccordement de la ou des conduites flexibles, l'un des emplacements, à la partie inférieure, correspondant à la première configuration de collecte des hydrocarbures et étant par exemple l'entrée d'un équipement de traitement, notamment de dégazage en amont d'un réservoir de stockage, l'autre emplacement, supérieur, correspondant à un poste équipé de moyens en eux-mêmes connus pour descendre des outils dans la ou les conduites amenées dans leur seconde configuration. 3- D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation nullement limitatifs en se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 illustre un dispositif selon l'invention, dans une première forme de réalisation illustrant les diverses configurations d'une conduite flexible, les figures 2 et 3 illustrent une seconde forme de réalisation selon deux configurations de la conduite flexible, la figure 4 représente l'extrémité inférieure d'une conduite du mode de réalisation des figures 2 et 3, la figure 5 est une vue partielle en coupe arrachée de la figure 4. On se réfère tout d'abord à la figure 1 o l'on voit une plate-forme flottante d'exploitation pétrolière de structure traditionnelle 1 à laquelle des hydrocarbures sont, dans l'exemple représenté, remontés à partir d'une tête de puits 2. On a illustré sur la figure 1 différentes positions extrêmes de la plateforme correspondant à des débattements dont les amplitudes verticales et horizontales sont liées au pilonnement dû à la houle, aux vagues et aux courants On a ainsi illustré sur la figure 1 la position moyenne de la plate-forme correspondant à un niveau de la mer 3, les positions verticales extrêmes correspondant respectivement au niveau 3 a et 3 b, l'écart entre les niveaux 3 a et 3 b pouvant atteindre par exemple 18 mètres-correspondant à une houle centenaire dans certaines mers. De même le débattement horizontal entre les positions extrêmes de la plate-forme peut atteindre par exemple plus ou moins 15-mètres et même plus à partir d'une position moyenne. On a représenté sur la figure 1 une conduite flexible 4 du type de celle commercialisée en grande longueur par la société déposante, la conduite 4 ayant dans l'exemple illustré un diamètre de 4 pouces ( 10,16 cm). Il doit être clair que bien que dans l'exemple l'on n'ait illustré qu'une seule conduite flexible, il est possible de relier la tête de puits 2 à la plate-forme 1 par une pluralité de telles conduites flexibles associées le cas échéant à des ombilicaux de télécommande. Comme on le voit sur la figure 1, la conduite 4 présente une première configuration non tendue 4 a ou 4 'a et 4 Ca dans des positions différentes de la plate-forme et une seconde position 4 b tendue et formant un angle de 300 par rapport à la verticale. Dans la première configuration 4 a et respectivement 4 'a ou 4 "a la conduite est reliée par son extrémité supérieure 5 à'un poste de traitement 4- notamment de dégazage 6 situé au voisinage de la partie inférieure de la plate-forme. La configuration représentée sur le dessin correspond à une installation o la plate-forme se trouve sensiblement à la verticale de la tête de puits On peut naturellement envisager selon l'invention que la plate-forme soit éloignée auquel cas dans la configuration non tendue la conduite 4 sortant de la tête de puits s'étend d'abord sur le sol sous-marin puis remonte vers la plate-forme selon un profil non tendu, Dans la seconde configuration 4 b, l'extrémité supérieure 5 de la conduite est amenée à un poste 7 au voisinage de la partie supérieure de la plate-forme, poste auquel peuvent être introduits dans la conduite des-outils d'intervention sur le puits qui, compte tenu de la position de la conduite dans la configuration 4 b, peuvent descendre par gravité jusque dans le puits. Des tronçons de conduite rigide ou flexible peuvent etre rajoutés à la partie supérieure de la conduite 4 dans les -configurations 4 a, 4 Va ou 4 "a pour lui permettre d'assurer la configuration 4 b. A son extrémité inférieure la conduite présente, comme on le voit le mieux sur les figures 4 et 5, un ensemble d'anneaux articulés disposés en succession 8 assurant une limitation du rayon de cintrage de la conduite. Dans le mode de réalisation de la figure 1 il est prévu sur la tête de puits une pièce verticale s'évasant vers le haut en forme de trompette 9 dans laquelle s'engage l'extrémité inférieure de la conduite et à l'intérieur de laquelle s'effectue la connexion verticale à la tête de puits. Grâce aux anneaux articulés 8 et la pièce en forme de trompette 9, on voit que la conduite 4 dans sa configuration 4 a présente un tronçon ayant une forme partant d'abord en col de cygne depuis la tête de puits, puis un tronçon ayant une forme classique en chaînette, avec le cas échéant, entre les deux tronçons un tronçon reposant sur le fond lorsque la plate-forme n'est pas à l'aplomb de la tête de puits. Cette configuration correspond à la remontée des-hydrocarbures vers la plate-forme Au contraire la configuration tendue ou sensiblement tendue 4 b est, comme déjà mentionné, destinée à permettre l'introduction par gravité d'outils dans le puits Le cas échéant, pour atteindre cette configuration lorsque la plate-forme n'est pas à l'aplomb du puits on utilise un support naval pour ramener l'extrémité supérieure de la conduite sensiblement au voisinage de la vertical du puits pour lui permettre d'assumer la configuration tendue 4 b. Le mode de réalisation des figures 2 à 5 diffère de celui de la figure 1 essentiellement par le fait qu'il n'est plus prévu sur la tête de puits 2 de pièce 9 en forme de trompette mais que l'on dispose sur la conduite audelà des anneaux articulés 8, un limiteur de courbure 10 s'étendant jusqu'à l'embout 11 de la conduite assurant son raccordement vertical à la tete de puits, ce limiteur de courbure étant du type décrit dans le brevet français 79 01363 et n'ayant donc pas besoin d'être décrit ici plus en détail. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. 6- REVENDICATIONS 3 Dispositif de liaison entre une tête de puits sous-marine pour la production d'hydrocarbures extraits du fond sous-marin et un support de surface, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une conduite flexible ( 4) reliée entre la tête de puits ( 2) et le support de surface ( 1), la ou les conduites flexibles étant équipées à leur partie inférieure de moyens ( 8) de limitation du rayon de cintrage et se raccordant verticalement à la tête de puits, la ou lesdites conduites flexibles étant susceptibles d'être amenées dans au moins une première configuration ( 4 a, 4 'a, 4 "a), non tendue, de remontée des hydrocarbures, et au moins une seconde configuration ( 4 b), au moins en partie tendue, dans laquelle des outils peuvent être descendus par gravité du support de surface dans le puits. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ou les conduites flexibles 'présentent dans ladite seconde configuration ( 4 b) un angle par rapport à la verticale compris entre O et 30 . 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et * 2, caractérisé par le fait que les moyens de limitation du rayon de cintrage de la ou des conduites flexibles comportent une succession d'anneaux ( 8) articulés. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de limitation du rayon de cintrage ( 8) sont associés à un limiteur de courbure ( 10) fixé sur l'embout ( 11) de la conduite flexible. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce en forme de trompette ( 9) montée verticale sur-la tête de puits et s'évasant vers le haut, dans laquelle s'engage, pour sa connexion à la tête de puits, l'extrémité inférieure de la ou des conduites flexibles comportant les moyens ( 8) de limitation du rayon de cintrage. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support de surface comporte deux emplacements de raccordement de la ou des conduites flexibles, l'un des emplacements ( 6) à la partie inférieure correspondant à la première configuration ( 4 a, 4 'a, 4 "a) de collecte des hydrocarbures, l'autre emplacement ( 7) supérieur correspondant à un poste équipé de moyens pour descendre des outils dans la ou les conduites amenées dans leur secondeconfiguration ( 4 b)