Brevet FR2549893A1 — publié le 19850201

La présente invention concerne un dispositif de raccordement d'une entrée de tête de collecte avec la sortie de tête de puits au moyen d'un connecteur mobile télécommandé relié avec l'entrée de tête de collecte au moyen d'une conduite en boucle. Lors du travail en mer profonde, l'approche du réceptacle connecteur d'une tête de puits est une opération délicate Elle s'effectue habituellement au moyen d'un module de connexion (PJU) qui sert à faire les liaisons pétrolières entre les mandrins de sortie de puits et d'entrée de collecteur Les conduites à connecter sont multiples, telles que la conduite de 10 production, la conduite de contrôle de l'annulaire conduite de productioncuvelage et la conduite d'injection de produits de traitement. Ledit module de connexion (PJU) possède une structure adaptée à la manutention, au guidage sur les colonnes-guides et à l'amortissement de chocs. A sa partie supérieure, une plaque pleine fait parachute en cas de chute 15 libre en pleine eau Elle porte également des plots d'appui des amortisseurs de pose des modules supérieurs, tels que le module de manutention (COM) et le module de contrôle périphérique (CJU). Sur le sommet, on trouve également un multiconnecteur électro-hydraulique permettant le contrôle du module durant la pose au moyen du COM ou CJU. 20 Le connecteur et ses moyens de guidage sont portés par le module PJU Les erreurs de positionnement sont sur les axes de translation x, y, z de l'ordre de 12 cm et en rotation autour de ces axes ( 8 x' ey' ez) de l'ordre de 1,5 . Compte tenu du fait que le connecteur est relié avant sa connexion sur 25 la tête de puits par des conduites de diamètre relativement important, par exemple de l'ordre de 127 mm, à l'entrée de la tête de collecte des moments tournants du connecteur engendrent des tensions importantes, par exemple de l'ordre de 20 kg/mm 2 pour une rotation axiale de 1,5 . Pour réduire cette tension, on a proposé de conformer la conduite en boucles, par exemple une boucle double verticale ou inclinée ou une boucle horizontale simple De telles solutions se sont révelées insuffisantes. Le but de la présente invention est de réduire les tensions dans la conduite dues au mouvement tournant du connecteur au cours de son positionnement et de présenter correctement le connecteur mobile sur le mandrin ré5 cepteur Le but visé est atteint selon l'invention par une configuration particulière de la boucle et au moyen d'un dispositif de guidage imprimant au connecteur de façon simple et sure des efforts FX,Fy, Fz et des couples de redressement Cx,Cy Cz Le dispositif de raccordement d'une entrée de tête de collecte munie d'un 10 bloc de distribution et d'un mandrin de manutention avec la sortie de tête de puits au moyen d'un connecteur mobile faisant partie de l'équipement d'un module de connexion (PJU) et relié avec le bloc de distribution de la tête de collecte au moyen d'une conduite en boucle selon l'invention est caractérisé en ce que le flexible de raccord est formé par deux boucles horizontales entourant le bloc de distribution à des niveaux différents et reliées entre elles par une portion de conduite verticale rectiligne et en ce que le connecteur mobile, en vue de son guidage vers un réceptacle connecteur placé sur le mandrin de tête de puits, repose sur une fourche solidaire d'un levier articulé au moyen d'une rotule pour per20 mettre des débattements et mouvements tournants, un point intermédiaire du levier reposant sur une extrémité d'un vérin munie de rotule, l'autre extrémité du vérin reposant sur le module étant également articulée au moyen d'une rotule pour permettre un ajustement en hauteur de la fourche, le connecteur porte à sa périphérie des galets radiaux de guidage coopé25 rant avec des rampes inclinées dont est muni le réceptacle et groupés par couples de galets superposés, le galet inférieur ayant un diamètre inférieur à celui du galet supérieur, l'écartement des rampes d'entrée présentant une largeur supérieure à celle de la gorge de la rampe, de façon que, lorsque les galets supérieurs prennent appui sur au moins deux entrées opposées de rampes, le positionnement dans le plan vertical soit obtenu, et lorsque, par suite de l'abaissement de la fourche, un couple de galets inférieurs trouvent logement au fond des rampes, la coincidence des axes du connecteur et du réceptacle soit atteinte. Ainsi, les efforts et les couples tournants sont générés à partir d'un seul vérin moteur, d'un bras de levier et d'un réceptacle équipé de rampes de guidage En effet, le déplacement selon l'axe vertical z est fourni directement parle vérin et le levier Les déplacements selon les axes horizontaux crthcgonaux x et y sont générés par le roulement du connecteur 10 dans le réceptacle évasé entourant le mandrin de la tête de puits. Les couples de redressement autour de l'axe z est fourni par l'action des deux galets opposés, dont est muni à sa périphérie le connecteur, tandis que les couples de redressement autour des axes x et y le sont par réaction sur les couples de gros et petit galet. Le vérin et le levier imposent des mouvements sans gêner les déplacements et les couples de redressement, grâce aux rotules placées aux deux extrémités du vérin et à l'endroit de l'articulation du levier, et aussi grâce au mode de support du connecteur à l'intérieur-de la fourche, à savoir au moyen de galets presseurs, dont est muni le connecteur, coulissant 20 à l'intérieur de rampes de forme oblongue présentées par la fourche. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la description d'un mode de réalisation du dispositif exposé à titre d'exemple illustré par des dessins, dont la figure 1 représente en perspective le connecteur relié par une con25 duite à la tête de collecte la figure 2 une vue en élévation du module de connexion et du réceptacle connecteur de la tête de puits la figure 3 une vue de dessus du connecteur logé dans le réceptacle la figure 4 une vue de côté en coupe partielle du connecteur logé dans le réceptacle, et la figure 5 une vue en coupe du mécanisme de guidage du connecteur. La tête de collecte 1 comprend un bloc de distribution 2 placé sur un connecteur de collecte 3 et surmonté d'un mandrin de manutention 4. Le connecteur 5 pour la tête de puits est surmonté d'une tête de dérivation 6 et d'une conduite 7 axiale vers une duse de contrôle 8 du débit du puits, solidaire du bloc de dérivation 6 et de la conduite d'évacuation 9 Latéralement, débouchent dans le bloc de dérivation les conduits non représentés de contrôle de l'annulaire et d'injection. La conduite d'évacuation de la production 9 présente après la duse 8 une portion linéaire 9 a servant à réduire les effets d'érosion de la conduite à la sortie des jets de la duse, une première boucle horizontale de 3/4 de tour 9 b, une portion verticale rectiligne 9 c, puis une deuxième boucle horizontale 9 d de 3/4 de tour avant de rejoindre le bloc de distribution 15 2. Sur la tête de collecte est posé le module de connexion, couvert par une plaque supérieure 10 portant des plots 11 d'appui des amortisseurs de pose des modules supérieurs et un multiconnecteur électro-hydraulique 12. A la périphérie se trouvent des tubes de guidage 13 pour colonnes-guides. 20 La tête de puits comprend un réceptacle connecteur 14 entourant un mandrin Le connecteur 5 est muni à l'extérieur de sa partie inférieure de quatre couples de galets radiaux à axes parallèles alignés dans le plan vertical passant par l'axe du connecteur, le galet supérieur 16 a ayant un diamètre supérieur à celui du galet inférieur 16 b Dans deux couples 25 sur quatre, notamment dans les couples adjacents, le galet inférieur possède une longueur plus importante que les autres galets, afin de préguider dans les encoches creuses du réceptacle 14, sans risque de coincement, les galets plus longs permettant mieux de tenir compte du mouvement naturel de la boucle seule et du connecteur lié à la boucle. A la périphérie supérieure du connecteur, sont disposés des galets pre- sseurs 17. Le réceptacle 14 est muni de quatre encoches formées par des rampes 18. Les rampes de chaque encoche ménagent, vu de côté, des plans d'approche 18 a, puis des plans de guidage 18 b, qui vont en rétrécissant l'encoche de façon à permettre l'alignement, dans le plan vertical, de l'axe du grand galet supérieur 16 a sur celui du petit galet inférieur 16 b, lorsque ce dernier trouve logement au fond de la gorge dessinée par les rampes. Le module de connexion abrite le mécanisme de guidage du connecteur 5. Celui-ci comporte une fourche 20, dans les branches de laquelle sont ména10 gées des rampes 21, dans lesquelles sont guidés en coulissement les galets presseurs 17 Dans le prolongement de la fourche 20, se trouve un levier 22 solidaire de la fourche et dont l'extrémité est montée sur une rotule 23. Le levier 22 est fixé au moyen d'une rotule 24 à l'extrémité d'un vérin 25, dont l'extrémité inférieure repose montée sur une rotule 26 L'effort du 15 vérin 25 est transmis au connecteur 5 au moyen de galets presseurs 17 logés dans les rampes 21 en bout de forche 20. La rotule 23 permet à la fourche 20 des débattements et des mouvements tournants autour des trois axes sous l'effet de l'action du vérin 25 et sous l'effet du mouvement imposé par le connecteur mobile dont les galets 20 16 rencontrent les rampes 18 et imposent l'alignement axial du connecteur et du réceptacle Les rotules 24 et 26 placées aux extrémités du vérin 25 sont concues de façon à ne gêner en rien de tels débattements et mouvements tournants de la fourche. Au début de l'opération de connexion, la position du module de connexion 25 est telle, que le connecteur se trouve dans une sphère de plus ou moins cm du mandrin 15 de la tête de puits et le mésalignement des axes est égal au plus à 1,5 L'opération a pour but de raccorder trois arrivées de fluides, notamment dans l'axe, la conduite de production et, latéralement, la conduite de contrôle de l'annulaire conduite de production30 cuvelage et la conduite d'injection de produits de traitement et les faire coincider avec les trois orifices correspondants du connecteur 5. Au moyen du vérin 25, on fait descendre l'ensemble de levier 20 et de la fourche 22 de sorte, que le connecteur 5 rencontre par l'intermédiaire de galets inférieurs 16 b les rampes d'approche 18 du réceptacle 14. En faisant rouler les galets sur ces rampes, on obtient le positionnement dans le plan vertical Les galets prennent tout d'abord appui sur au moins deux entrées opposées de rampes 18 et en fin de manoeuvre sur toutes les quatre entrées. Les galets étant constitués en couples, dont un galet de petit et l'autre 10 de gros diamètre, quand le couple de galets trouve logement au fond de rampes, la coincidence des axes est atteinte, puisque les deux galets d'un même couple ont des axes alignés sur l'axe du connecteur et puisque l'axe de rampes représente l'axe du mandrin de la tête de puits. Lorsque la coincidence des axes du connecteur et du réceptacle est réali15 sée, le verrouillage s'opère automatiquement, grâce aux dispositifs de verrouillage connus en soi dont sont munis le connecteur et le réceptacle. Le dispositif de raccordement selon l'invention, et notamment le dispositif automatique rapprochant et alignant les axes des parties à raccorder, est susceptible de nombreuses variantes, qu'un homme de l'art pourrait apporter, notamment en ce qui concerne des moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS. 1 Dispositif de raccordement d'une entrée de tête de collecte ( 1) munie d'un bloc de distribution ( 2) et d'un mandrin de manutention ( 4) avec la sortie de tête de puits au moyen d'un connecteur mobile ( 5) faisant partie de l'équipement d'un module de connexion et relié avec le bloc de distribution ( 2) de la tête de collecte ( 1) au moyen d'une conduite en boucle ( 9), caractérisé en ce que le flexible de raccord ( 9) est formé par deux boucles horizontales ( 9 b,9 d) entourant le bloc de distribution ( 2) à des niveaux différents et reliées entre elles par une portion ( 9 c) de conduite verticale rectiligne et en ce que le connec10 teur mobile ( 5), en vue de son guidage vers un réceptacle-connecteur ( 14) placé sur le mandrin ( 15) de la tête de puits, repose sur une fourche ( 20) solidaire d'un levier ( 22) articulé au moyen d'une rotule ( 23) pour permettre des débattements latéraux et des mouvements tournants, un point intermédiaire du levier reposant sur une extrémité d'un vérin ( 25) 15 munie de rotule ( 24), l'autre extrémité du vérin'reposant sur le module étant également articulée au moyen d'une rotule ( 26) pour permettre un ajustement en hauteur de la fourche ( 20), le connecteur ( 5) porte à sa périphérie des galets radiaux de guidage ( 16) coopérant avec des rampes inclinées ( 18) dont est muni le réceptacle ( 14) et groupés par couples 20 de galets superposes, le galet inférieur ( 16 b) ayant un diamètre inférieur à celui du galet supérieur ( 16 a), l'écartement des rampes d'entrée présentant une largeur supérieure à celle de la gorge de la rampe de façon que, lorsque les galets supérieurs ( 16 a) prennent appui sur au moins deux entrées opposées de rampes, le positionnement dans 25 le plan vertical soit obtenu, et lorsque, par suite de l'abaissement de la fourche, un couple de galets inférieurs ( 15 b) trouvent logement au fond des rampes, la coincidence des axes du connecteur et du réceptacle soit atteinte. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le connecteur 30 est pourvu à sa face extérieure de galets presseurs ( 17), qui coulissent à l'intérieur de rampes de glissement dont sont munies les branches de la fourche ( 20). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de connexion comporte un mandrin de manutention ( 4) placé au dessus d'une plaque pleine ( 10) portant des plots d'appui ( 11) des amortisseurs de pose de modules supérieurs, tels que le module de manutention et le module de contrôle périphérique, un multiconnecteur électrohydraulique ( 12) pour le contrôle du module et des tubes de guidage ( 13)destinés à recevoir des colonnes-guides pour le placement des mo10 dules-supérieurs. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le raccordement au moyen de boucles ( 9 b,9 d) du connecteur concerne des circuits comprenant la conduite de production, la conduite de l'annulaire conduite de production-cuvelage et la conduite d'injection de produits 15 de traitement.