Brevet FR2569676A1 — publié le 19860307

INSTALLATION COTIERE DE CHARGEMENT OU DECHARGEMENT DE LIQUIDE A TEMPERATURE CRYOGENIQUE L'invention concerne les installations de chargement, ou déchargement de liquide à température cryogénique, notamment de gaz naturel liquéfié, disposées en bordure de mer pour permettre l'accostage d'un navire méthanier et son chargement ou déchargement en liquide. On sait que l'on peut à cet effet établir une jetée le long de laquelle on installe des conduites cryogéniques de transport de gaz naturel liquéfié et vers l'extrémité de laquelle on crée un appontement pour l'accostage des navires méthaniers. De telles installations sont de réalisation très co teuse et ne permettent pas l'accostagge des navires par tous les temps. La présente invention a pour objectif une installation c8tière de chargement ou déchargement de liquide à température cryogénique, dont le coot soit modéré et qui permette le chargement pratiquement par tous les temps. Un objet de l'invention est, à cet effet, une installation côtière de charge- ment ou déchargement de liquide à température cryogénique, comprenant une tour fixe installée sur un fond marin proche d'une côte, surmontée d'un bras d'amarrage et d'un bras de chargement rotatifs et munie de conduites cryogéniques montantes fixes, de transport de liquide, reliées à leur extrémité supérieure, par un joint tournant, à des conduites de chargement portées par le bras de chargement, caractérisée en ce que lesdites conduites cryogéniques montantes fixes sont disposées à l'intérieur d'au moins une enveloppe verticale qui pénètre dans le fond marin et y débouche dans un tunnel partant de la c8te et arrivant à l'aplomb de ladite tour fixe et sont le prolongement de conduites cryogéniques fixes partant de la côte, s'étendant dans le tunnel et passant de l'intérieur du tunnel à l'intérieur de ladite enveloppe verticale. Le nombre d'enveloppes verticales installées dépend des diamètres des conduites cryogéniques et du nombre de celles-ci. L'invention prévoit notamment le cas d'une seule enveloppe verticale dans laquelle passent à la fois lesdites conduites cryogéniques montantes fixes et d'autres moyens de communication ou de déplacement entre le tunnel et la tour fixe et le cas de plusieurs enveloppes verticales, en parallèle, dans chacune desquelles passe une des conduites cryogéniques montantes fixes, d'autres enveloppes verticales, en parallèle, analogues aux précédentes enveloppes verticales étant prévues pour le passage d'autres moyens de communication ou de déplacement entre le tunnel et la tour fixe. Dans le cas d'une seule enveloppe verticale, un objet de l'invention consiste aussi en ce qu'au bas de la traversée du fond marin, cette enveloppe verticale est munie d'une plaque horizontale soudée extérieurement autour de cette enveloppe verticale et en ce qu'un toit en béton est formé au-dessus de cette plaque. Dans le cas de plusieurs enveloppes verticales, un objet de l'invention consiste en ce qu'au bas de la traversée du fond marin, chaque enveloppe verticale est munie d'une plaque élémentaire horizontale soudée extérieurement autour de cette enveloppe verticale, en ce que ces plaques élémentaires horizontales sont soudées les unes aux autres pour former dans leur ensemble une plaque unique et en ce qu'un toit en béton est formé au-dessus de cette plaque unique. On va décrire, à titre non limitatif, un exemple de réalisation d'une installation c8tière de chargement de gaz naturel liquéfié selon l'invention, en se référant au dessin joint dans lequel: - la Fig 1 représente en coupe verticale et longitudinale partielle l'ensemble d'un terminal gazier comprenant une tour marine à bras de chargement et d'amarrage rotatifs ainsi qu'un tunnel de liaison de la tour à la côte; la Fig 2 représente de même, à plus grande échelle, la tour et la seule portion de tunnel proche de celle-ci; - la Fig 3 est une coupe verticale et longitudinale partielle, à plus grande échelle, de la région de liaison entre le tunnel et une enveloppe verticale, à l'aplomb de la tour; - la Fig 4 représente, à une échelle plus grande, une coupe horizontale partielle effectuée dans cette région de liaison - la Fig 5 est une coupe verticale et transversale partielle du tunnel; - la Fig 6 est une coupe verticale et longitudinale partielle de la région de liaison entre le tunnel et une pluralité d'enveloppes verticales, à l'aplomb de la tour; et - la Fig 7 est une coupe horizontale partielle effectuée dans la région de liaison représentée sur la Fig 6. -3- En se référant aux Fig 1 et 2, on voit une tour fixe I installée sur un fond marin 2 à proximité d'une côte 3 avec laquelle des communications sont établies à travers un tunnel 4. L'entrée du tunnel est, dans cet exemple, constituée par un puits vertical 5, mais elle pourrait aussi être réalisée selon un plan incliné, comme on l'a figuré en pointillé en 6, ce qui faciliterait la pose des conduites et la solution des problèmes de dilatation de celles-ci. Ce tunnel forme une galerie dont la section théorique peut, par exemple, être de l'ordre de 20 m2 et qui est délimitée par un revêtement de béton 7 d'environ 30 cm d'épaisseur, visible sur la Fig 5. A la partie inférieure du tunnel, on a coulé un plancher en béton 8 qui supporte une voie ferrée 9. Cette voie ferrée est utilisée lors de l'exécution de la galerie et de la pose des conduites, ainsi qu'ultérieu- rement pour les opérations d'entretien. On peut, par exemple, prévoir d'y faire circuler un wagonnet équipé d'une télécommande et tracté par un câble grâce à un système de va-et-vient associé à un treuil installé en surface sur la côte 3. Le tunnel est également équipé de moyens de ventilation non représentés. La tour fixe I est par exemple du type dit "jacket" à quatre piles. Elle est fichée dans le fond marin 2 par des piles de 76 cm de diamètre installées par forage puis cimentation. Cette tour est munie d'un dispositif tournant 10 de protection contre les navires, permettant d'absorber une énergie de 300 T.m. Cette tour comporte un pont 11 à plusieurs niveaux qui supporte les équipements de chargement. Le niveau supérieur du pont 11 est muni d'un palier tournant 12 qui supporte un bras d'amarrage 13 et un bras de chargement 14. Le bras de chargement 14 comprend un fût rotatif 15 et une flèche 16, par exemple de 70 m de long. L'aussière d'amarrage est fixée sur le fût rotatif 15. Une pièce de rupture, non représentée, est prévue sur le système d'amarrage, avec par exemple une limite de rupture de 150 tonnes. Une enveloppe verticale métallique 17 s'étend du tunnel 4 au sommet de la tour fixe 1. Il est ainsi créé un passage continu, à l'abri de la mer, à l'intérieur du tunnel 4 et de cette enveloppe verticale, de la côte 3 au sommet de la tour fixe 1. Dans ce passage, on a installé trois conduites cryogéniques dont on voit en 18, 19, 20 sur la Fig 5 la partie sensiblement horizontale allant, à l'intérieur du tunnel 4, de la côte 3 à l'aplomb de la tour fixe I en en 21, 22, 23 sur la Fig 4 la partie verticale montant à l'intérieur de l'enveloppe verticale 17. Les parties verticales de ces conduites cryogéniques aboutissent à leur sommet dans la partie inférieure fixe d'un joint tournant 24 que l'on a représenté schématiquement sur les Fig 1 et 2 car il s'agit d'un organe classique en lui-même. De la partie supérieure rotative de ce joint tournant 24 partent des conduites de chargement qui courent le long du bras de chargement 14 pour arriver à des jambes de chien 26 et permettre la connexion avec le manifold avant d'un navire méthanier 27. La liaison entre l'enveloppe 17 et le tunnel 4 est réalisée en enfonçant d'abord l'enveloppe 17 dans le fond marin par l'un des moyens bien connus dans les travaux publics ou les travaux miniers, puis en faisant progresser le tunnel 4 jusqu'à l'aplomb de cette enveloppe 17. On peut alors assurer la parfaite étanchéité de la liaison de la manière suivante: on vient dans le tunnel 4 souder autour de l'enveloppe 17 et au niveau o celle-ci débouche dans le tunnel 4 une plaque métallique 28 telle que celle représentée sur la Fig 3, plaque qu'il peut être plus pratique de réaliser en plusieurs portions, telles que les portions 29, 30, 31, 32 représentées sur la Fig 4, soudées en place d'une part à l'enveloppe 17 et d'autre part les unes aux autres; au-dessus de la plaque 28, on réalise à l'aide d'un tube d'introduction de mortier 33 et d'un tube d'évacuation d'air 34, visibles sur la Fig 3, un toit en béton 35. Dans le passage formé par le tunnel 4 et par l'enveloppe 17, sont également disposés des conduites auxiliaires 36, 37, 38 pour un retour de vapeur, un transport d'azote et un transport d'eau, ainsi que des câbles électriques 39. L'enveloppe 17 permet aussi l'installation d'une échelle 40 et d'une nacelle 41 visibles l'une et l'autre sur la Fig 4, la nacelle 41 étant aussi visible sur la Fig 3 o l'on n'a pas représenté la conduite 22. Les Fig 6 et 7 représentent un cas o l'on a remplacé l'enveloppe unique 17 par une pluralité d'enveloppes 42, 43, 44, 45, 46, 47 contenant respectivement: l'échelle , la conduite cryogénique 22, les conduites auxiliaires 36 à 38, la nacelle 41, la conduite cryogénique 21 et la conduite cryogénique 23. On a, comme dans l'exemple précédent, réalisé un toit en béton 35 audessus d'une plaque métallique 48 formée de plaques élémentaires 49, 50, 51, 52, 53, 54, elles- mêmes éventuellement composées de plusieurs portions, l'ensemble étant soudé à chacune des enveloppes 42 à 47 et entre ses diverses parties constituantes. Le fonctionnement de l'installation de chargement qui vient d'être décrite est particulièrement simple et sûr. La prise de poste par un navire méthanier se fait de manière analogue à l'une de celles bien connues, pour les tours de chargement de produits pétroliers, par exemple à l'aide d'une aussière suspendue à la flèche 16 du bras de chargement 14, sans nécessiter de navire de servitude ou de remorqueur. Une fois l'aussière frappée, les jambes de chien 26 assurent la connexion sur le manifold avant du navire méthanier. Ces opérations ont l'avantage d'être possibles même par "gros temps" et d'être rapides. De plus, le navire méthanier peut quitter l'installation de chargement de façon simple et rapide. Il n'y a pas de problème de tenue de poste relative aux mouvements de courte période auxquels le navire méthanier est soumis par "gros temps", du fait que le bras de chargement est prévu pour un fonctionnement en environnement sévère. Comme les joints tournants bifluides et cryogéniques actuellement disponibles sur le marché peuvent être insuffisants pour faire passer le débit total de chargement et le retour de vapeurs dans un seul joint, on peut être amené à utiliser plusieurs joints placés en parallèle. La rotation du bras de chargement 14 peut alors être limitée à un secteur de 300 environ. Si le bras de chargement 14 arrive en butée, il est nécessaire de le déconnecter d'urgence d'avec le navire méthanier et d'attendre que celui- ci revienne dans une position favorable. Comme le secteur mort de 60 est orienté d'après les directions respectives dominantes du vent, du courant et de la houle, cette opération de déconnexion est exceptionnelle. De plus, les navires méthaniers sont généralement équipés de propulseurs d'étrave et d'une propulsion principale par hélice à pas orientable, de sorte qu'ils ont la possibilité de manoeuvrer pour rester dans le secteur actif du bras de chargement. Les efforts dus aux mouvements de dérive lente du navire méthanier sont estimés à moins de 100 tonnes dans les conditions extrêmes. On peut associer des moyens de mesure d'effort au croc d'amarrage afin de pouvoir procéder à une deconnexion rapide dès que les efforts mesurés dépassent 100 tonnes. De toute façon, la structure de la tour est protégée par une pièce de rupture du système d'amarrage, rompant à 150 tonnes. L'élasticité du système d'amarrage est ajustée en fonction des mouvements de débat- tement tolérables pour le bras de chargement. -6- 2569676 REVENDICATIONS I - Installation côtière de chargement ou déchargement de liquide à température cryogénique, comprenant une tour fixe (1) installée sur un fond marin (2) proche d'une côte (3), sumontée d'un bras d'amarrage (13) et d'un bras de chargement (14) rotatifs et munie de conduites cryogéniques montantes fixes (21, 22, 23) de transport de liquide, reliées à leur extrémité supérieure, par un joint tournant, à des conduites de chargement (25) portées par le bras de chargement, caractérisée en ce que lesdites conduites cryogéniques montantes fixes (21, 22, 23) sont disposées à l'intérieur d'au moins une enveloppe verticale (17; 43, 46, 47) qui pénètre dans le fond marin (2) et y débouche dans un tunnel (4) partant de la côte (3) et arrivant à l'aplomb de ladite tour fixe (1) et sont le prolongement de conduites cryogéniques fixes (18, 19, 20) partant de la côte, s'étendant dans le tunnel (4) et passant de l'intérieur du tunnel (4) à l'intérieur de ladite enveloppe verticale (17; 43, 46, 47). 2 - Installation côtière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une seule enveloppe verticale (17) dans laquelle passent à la fois lesdites conduites cryogéniques montantes fixes (21, 22, 23) et d'autres moyens de communication ou de déplacement (36 à 41) entre le tunnel (4) et la tour fixe (1). 3 - Installation côtière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs enveloppes verticales, en parallèle (43, 46, 47) dans chacune desquelles passe une des conduites cryogéniques montantes fixes (21, 22, 23), d'autres enveloppes verticales, en parallèle, (42, 44, 45), analogues aux précédentes enveloppes verticales (43, 46, 47), étant prévues pour le passage d'autres moyens de communication ou de déplacement (36 à 41) entre le tunnel (4) et la tour fixe (1). 4- Installation côtière selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au bas de la traversée du fond marin (2), l'enveloppe verticale (17) est munie d'une plaque horizontale (28) soudée extérieurement autour de cette enveloppe verticale (17) et en ce qu'un toit en béton (35) est formé au-dessus de cette plaque (28). - Installation côtière selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au bas de la traversée du fond marin (2), chaque enveloppe (42 à 47) est munie d'une plaque élémentaire horizontale (49 à 54) soudée extérieurement autour de cette enveloppe verticale, en ce que ces plaques élémentaires horizontales sont soudées les unes aux autres pour former dans leur ensemble une plaque unique (48) et en ce qu'un toit en béton (35) est formé au-dessus de cette plaque unique (48).