Brevet FR2569223A1 — publié le 19860221

I 2569223 La présente invention concerne une station de distribution pour établir la communication de plusieurs trous de forage entre eux ou avec au moins une conduite de transfert commune, pour la production ou le transfert de pétrole et/ou de gaz naturel Lors de la production en mer de pétrole et/ou de gaz naturel, on relie dans la plupart des cas entre eux plusieurs trous de forage, pour être en mesure de pouvoir réguler individuellement la vitesse de produc- tion ou de transfert pour les différents trous de forage, c'est-à-dire pour pouvoir ainsi fortement réduire ou complètement arrêter la production d'un trou de forage, une quantité importante pouvant tout de même encore être produite (par les autres trous de forage). On peut même temporairement pendant le processus de production ou d'extraction, tout en assurant l'extraction hors des autres trous de forage, réinjecter dans un des trous du gaz, des liquides ou des boues, dans le but de renvoyer de cette manière des déchets à leurs endroits initiaux ou pour stimuler une autre extraction. Une telle station de distribution ou de soupape peut par exemple être installée sur une fIle de forage, une conduite correspondante s'étendant de la station de distribution à chaque trou de forage. Mais, il est alors nécessaire, qu'une 1le de forage demeure à un endroit prédéterminé du champ de pétrole ou de gaz naturel, après l'arrêt de nouveaux forages. Le pétrole et/ou le gaz naturpl sont normalement transférés tout d'abord dans des navires-citernes amarrés, depuis lesquels ces produits peuvent ensuite être transportés au loin. Il est cependant à peine ou seulement en utili- sant beaucoup de moyens possible de disposer la station de distribution sur le navire, du fait que les conduites ou tuyaux doivent être amenés depuis les différents trous de forage à la station de distribution, toutes à travers des connexions rotatives ou de révolution correspondantes de tuyaux (Swivel), dans la mesure o le tanker tourne 2 2569223 dans différentes directions selon la direction du vent ou d'un courant. Ainsi, la connexion aux trous de forage situés au fond marin doit également être conformée pour être rotative. Etant donné que dans les conduites de production ou de transfert règne une pression très élevée (la pression élevée du lieu de production), ces connexions rotatives doivent être en mesure de résister à une pression très élevée. Mais, de telles connexions à haute pression présentent une structure très complexe et un prix de revient élevé. De plus, il n'est pas toujours possible de faire passer à travers elles des corps de sondage, des capteurs, des outils pour le nettoyage des tuyaux ou conduites et analogues, à partir de la station de distribution. A cause de toutes ces difficultés, on a pris l'habitude, de placer les stations de distribution sur le fond marin. Ainsi il est possible, de n'amener qu'une conduite de transfert sous haute pression au navire, à travers une connexion rotative. Mais, comme les soupapes de la station sur le fond marin doivent être commandées, les conduites hydrauliques doivent être amenées à travers des connexions rotatives correspondantes. Cela n'est cependant pas l'inconvénient majeur. La station de distribution ou de soupape prévue sur le fond marin ne peut être entretenue que par des plongeurs. Des modifications en raison de la technique ou politique de l'extraction ou de production ne sont possibles que dans des limites relativement étroites. L'introduction de corps de sondage, de capteurs ou d'outils de nettoyage dans les différentes conduites aux différents trous de forage devient ainsi très problématique. Il faut faire en sorte qu'à travers une connexion tour- nante ou orientable à haute pression, la totalité du milieu produit ou extrait, y compris les composants en gaz, boue, sable ou eau, puissent être transportés sûrement, ce qui nécessite des dimensions appropriées de cette connexion. 3 2569223 La présente invention a pour objectif de proposer une station de distribution ou de soupape du type défini plus haut, qui est facile à manoeuvrer, à entretenir et à modifier, tout en évitant simultanément les inconvénients de multiples connexions tournantes ou orientables à haute pression. La solution proposée par l'invention réside dans le fait que la station de soupape est disposée dans une bouée conformée pour permettre 1 'amarrage d'un navire-citerne. Cette bouée est reliée par plusieurs conduites à respectivement un trou ou puits de forage. Dans la station de soupape, dans la bouée, on peut réaliser à souhait le raccordement entre eux des différents puits ou trous de forage ou extraction et le raccordement au tanker. Pour ce dernier raccordement, une seule connexion tournante à haute pression suffit. La bouée elle-même se trouve au moins partiellement au-dessus du niveau d'eau, si bien qu'elle est facilement accessible. Ainsi des travaux de réparation, d'entretien et de modification à cette station de soupape peuvent être accomplis de façon plus facile. Si la station de soupape ou de clapet comporte plusieurs ouvertures obturables dans ses conduites, dans lesquelles des corps de sondage ou de scrutation, des capteurs, des outils de nettoyage du tuyau ou du puits ou trou de forage ou analogues peuvent être susceptibles d'être introduits, les corps correspondants peuvent être introduits à l'intérieur de la station de soupape ou de distribution, d'une façon simple (cette introduction doit être accomplie dans la station de soupape, puisque les conduites correspondantes sont sous une pression élevée). La station de distribution ou de soupape est avantageusement équipée d'installations pour la vérification et/ou un pré-traitement des milieux extraits. Ainsi, par exemple le milieu extrait de différents puits de forage peut être examiné ou contrôlé avant le mélange. Pour le traitement préalable on pourrait prévoir par exemple des séparateurs pour la séparation du gaz, de l'eau, du pétrole et de la boue et du sable. Dans ce cas, dans une façon particulièrement avantageuse, il n'est plus nécessaire de.cooduire tous les composants du milieu extrait au navire- citerne à travers des connexions ou raccords tournants. On pourrait par exemple au moins collecter le gaz et la boue ou le sable dans la bouée à proximité de la station de soupape, si celle-ci est pourvue, dans un mode de réalisation préféré, de tanks, citernes ou de réservoirs semblables pour des parties du milieu extrait. Dans de tels réservoirs, on pourrait par exemple collecter la boue et la transporter au navire, avec des moyens comparativement simples (par exemple à l'aide d'un tuyau d'aspiration normal) par un temps calme, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de rotation relative entre la bouée et le navire. Avantageusement, la station de soupape est équipée d'installations pour reconduire desparties du milieu transporté dans les puits ou trous de forage. Ainsi par exemple de l'eau ou la boue ou le sable peuvent être réinjectés dans les trous de forage étant donné qu'un autre stockage de ces produits déchets présente des difficultés dans la mesure o ils sont contaminés de pétrole et ne peuvent être transportés à une décharge seulement de temps à autre. Cette ré- injection aussi de ces déchets ne s'effectue pas à travers le raccord tournant à haute pression. Des bouées auxquelles un navire-citerne est amarré de façon plus ou moins permanente sont connues. Lenavire-citerne qui reçoit tout d'abord le milieu extrait est à cette fin relié à la bouée, de façon tournante, par un bras en forme de fourche. Il est problématique dans ce cas, qu'un raccord tournant ne doit pas seulement être prévu pour le mouvement tournant du navire autour d'un axe vertical, mais il faut avoir aussi un raccord tournant semblable permettant d'absorber le mouvement relatif entre la bouée et le navire dans un plan vertical. Il est particulièrement avantageux de conformer la bouée en une bouée qui peut être reçue dans un puits correspondant d'un navire et peut être montée rotative autour d'un axe vertical, comme cela est connu de la demande de brevet allemand N 33 44 116.2-22 de la demanderesse. On obtient ainsi l'avantage que la station de soupape ou de distribution, avec ses installations supplémentaires éventuellement prévues pour l'examen, la vérification, la séparation etc. est particulièrement facilement accessible, puisque la bouée se trouve dans le corps du navire même et qu'il n'est pas nécessaire d'avoir accès à celle-ci de l'extérieur, en passant par la connexion de fourche. De plus, la bouée est de cette manière, ensemble avec la station de soupape éventuelle- ment sensible ou fragile, mieux protégée contre des collisions. Enfin, même les pièces de rechange lourdes peuvent être plus facilement maniées à l'intérieur de la coque du navire, que dans le cas o il faut les amener en passant par la liaison de fourche sur la bouée citée hors bord du navire. On obtient aussi l'avantage que dans le cas des stations de soupape équipées d'équipements de traitement lourds les problèmes d'ascension auxquels la bouée est sujette sont moins graves étant donné qu'elles peuvent être portées par le navire. Le puits s'étend avantageusement dans ce cas jusqu'en dessous du niveau d'eau. La bouée ne peut pas être soulevée complètement hors de l'eau, si la mer est grosse, ce qui a pour conséquence que les installations de retenue dans le puits ne doivent pas être dimensionnées suivant le poids total de la bouée. Si, lorsqu'il y a charriage des glaçons, il n'y a pas de risque que les conduites ou tuyaux d'extraction relativement minces et sensibles puissent être soulevés hors de l'eau et venir en contact avec la glace et ainsi être endommagés ou détruits. Il est tout à fait possible de disposer le puits de telle manière que la bouée flotte toujours dans de l'eau qui est débarrassée des glaces. A cette fin la bouée 6 2569223 avantageusement, et incorporée à une partie avant ou arrière d'un navire, qui est conforme suivant les considérations de la technique brise-glace. Si le puits s'étend jusqu'en dessous du niveau d'eau, il peut être prévu avantageusement, de chasser l'eau de mer de parties du puits par de l'air sous pression. Dans ce cas, en prévoyant des installations appropriées (des sas d'air ou analogues) des parties du puits peuvent être rendues accessibles au personnel d'entretien; lors du refoulement de l'eau de mer par l'air sous pression également des partis qui se trouvent en dessous du tirant d'eau. Comme il a déjà été mentionné, la station de distribution ou de soupape peut être modifiée, c'est-à- dire la station ou la bouée peut être adaptée à une nouvelle technique ou politique d'extraction ou de production. On obtient une encore plus grande aptitude à des utilisations multiples si la bouée peut être reliée directement dans le champ de pétrole au navire-citerne ou à un autre navire-citerne. Dans ce but, on peut avantageusement prévoir que la bouée soit équipée d'un système de ballastage et dispose d'une installation de raccordement qui rend possible que la bouée puisse passer, avec ses chaînes montées ou totalement ou partiellement précontraintes sous le navire-citerne préparé et ainsi entrer dans le puits préparé, avec ensuite un raccordement final rigide. A cette fin il est avantageusement prévu que la bouée est amovible et puisse être sortie du puits. Ainsi, par exemple au début de l'hiver, lorsqu'il y a risque du charriage des glaçons, la bouée peut être sortie du puits et maintenue suspendue en dessous de la glace, à une profondeur sûre,, en raison du poids de ses chaînes -d'ancrage. Le navire-citerne lui-même peut être amené à un autre lieu. Au printemps la bouée suspendue en dessous de l'eau peut être localisée et ramenée à la surface et réinstallée dans le navire-citerne. 7 2569223, L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre un navire-citerne pourvu d'une bouée, qui est amarréeau fond marin et reliéepar des conduites sous forme de tuyaux ou tubes à des trous de forage, et - la figure 2 est une vue en détail de la bouée prévue dans le navire selon la fiqure 1. La figure 1 montre un navire-citerne 2 qui flotte à la surface d'eau 1 et dans la partie arrière 3 duquel est placée une bouée 4 dont une plateforme inférieure 5 fait saillie du navire 2. Des aussières d'ancrage ou d'amarrage 6 (au nombre de deux sur la figure), qui sont reliées au fond marin 8 par des ancres 7, sont fixées à la plate-forme 5 de la bouée 4. De chaque bouée 4 s'étendent en outre deux conduites d'extraction ou de transfert 9, qui sont reliées par des flotteurs appropriés 10 suspendus à une certaine hauteur dans l'eau, et par des installations de renvoi 11 aux trous ou puits de forage 12. Ces trous 12 comportent également des soupapes qui sont sans intérêt dans le cadre de la présente invention. La station de soupape proprement dite, qui est représentée schématiquement à la figure 2, se trouve dans la partie inférieure de la bouée 4. Cette station de soupape ou de distribution 13 peut comprendre d'autres installations, par exemple des installations de sondage ou de vérification, des installations de traitement telles que des séparateurs, des réservoirs ou tanks pour des parties du milieu extrait et des installations pour une réinjection de parties du milieu extrait dans les trous de forage, comme cela a été expliqué plus haut. 8 2569223 Mais il est essentiel, qu'une conduite 15 s'étende à partir de la station de soupape 13 en direction de l'axe de rotation verticale 14, autour duquel tourne la bouée 4, qui est reliée par l'intermédiaire d'un raccord tournant orientable à haute pression 16 à une conduite 17 stationnaire, qui s'étend à des réservoirs non représentés. Si la bouée tourne par rapport au navire, la partie de conduite ou de tube 15 pivote également tandis que la partie 17 à l'intérieur du navire reste immobile. La bouée 4 est maintenue à cette fin de façon pivotante, par une articulation 18. Comme il ressort de la figure 2, le hniveau d'eau 1 se trouve à l'intérieur du puits 19 dans lequel se trouve la bouée 4, à une hauteur telle que la bouée ou une partie en forme de tour 20 de celle-ci soit partiellement recouverte par l'eau. Afin que la bouée puisse être mieux vérifiée (par exemple l'articulation inférieure 18), cette eau peut être refoulée à l'aide de l'air sous pression. La bouée elle-même ou l'espace dans lequel se trouve la bouée est accessible à travers un sas de pression 21 et une échelle 22., si bien que la station de soupape peut être manoeuvrée manuellement, bien que bien entendu un maniement à distance, à partir du navire, soit possible. Ceci peut être accompli à l'aide de moyens considérablement plus simples que dans le cas d'une station de soupape disposée sur le fond marin. Un autre avantage considérable réside dans le fait que la station de soupape peut être entretenue, réparée et modifiée. Le symbole de référence 23 désigne des installa- tions en forme de chaînes, de palans ou analogues, qui permettent de tirer la bouée vers l'eau pour assurer un ancrage stable dans le navire. 9 2569223 R E V E ND I C AT I O N S 1.- Station de soupape ou de distribution pour le raccordement de plusieurs trous ou puits de forage situés au fond marin pour la production de pétrole et/ou de gaz naturel, les uns aux autres ou au moins à une conduite de transfert commune, caractérisée en ce qu'elle est placée dans une bouée (4) conformée pour l'ancrage d'un navire-citerne (2). 2.- Station selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des ouvertures obturables dans les conduites de tuyau, dans lesquelles peuvent être intro- duits des dispositifs tels que des corps de sondage, des capteurs, des outils pour le nettoyage de la conduite ou du trou de forage. 3.- Station selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'installations pour la vérification, l'examen et/ou un traitement préalable du milieu extrait. 4.- Station selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est équipée de séparateurs pour la séparation de gaz, de l'eau, de pétrole et de la boue ou du sable. 5.- Station selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'installations pour ramener des parties du milieu extrait dans les trous de forage (12). 6.- Station selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est équipée de tanks ou de réservoirs pour des parties du milieu extrait ou produit. 7.- Station selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la bouée (4) est une bouée montée rotative autour d'un axe vertical (14) dans un puits (19) d'un navire (2). 8.- Station selon la revendication 7, caractérisée en ce que le puits (19) s'étend jusqu'en dessous du tirant 2569223 d'eau ou du niveau d'eau (1) du navire. 9.- Station selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'eau est susceptible d'être chassée de certaines parties du puits (19), à l'aide de l'air sous pression. 10.- Station selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que des parties du puits (19) sont accessibles au personnel d'entretien. 11.- Station selon la revendication 7, caractérisée en ce que la bouée (4) est incorporée à une partie avant ou arrière d'un navire (2), qui est conformée ou modifiée selon des considérations de la technique briseglace. 12.- Station selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la bouée est équipée d'un système de ballastage et d'une installation de raccordement, qui permet un passage en dessous du navire-citerne préparé et une entrée dans le puits préparé (19), avec une fixation finale rigide, de la bouée avec les chaînes montées et complètement ou partiellement précontraintes. 13.- Station selon la revendication 12, caractérisée en ce que la bouée (4) peut être sortie du puits (19).