Brevet FR2576633A1 — publié le 19860801

La présente invention se rapporte à une centrale hydraulique immergée pour la commande d'une station sous-marine d'exploitation pétrolière. Des stations sous-marines d'exploitation pétrolière, par exemple telles que décrites dans le brevet francais n 2371552 et dans la demande de brevet français nO 83 18458 au nom de la déposante, sont conçues pour fonctionner de façon autonome. Leurs nombreux organes, tels que les vannes des arbres de Noël, des boucles de connexion pétrolière et les vannes manifold, sont commandés à distance au moyen de circuits électro-hydrauliques. L'énergie mécanique provient des accumulateurs de fluide sous pression immergés à proximité ou logés dans la station même, par exemple dans le module de commande centrale. Les accumulateurs peuvent être alimentés en fluide hydraulique de haute pression (HP) ou de très haute pression (THP), soit exclusivement à partir de la plateforme de surface, soit à partir d'une centrale hydraulique immergée, dont la défaillance doit être palliée par une alimentation de secours de la surface. Après avoir été détendus à basse pression à la suite de commandes effectuées, les fluides circulant en circuit fermé doivent retourner vers la centrale pour être recomprimés à la pression voulue. Avant d'être expédié vers la centrale, le fluide de basse pression (BP) doit être débarrassé de gaz dissous et d'eau accumulée. L'objet de la présente invention est une centrale hydraulique immergée d'une station sous-marine d'exploitation pétrolière, dont le réservoir équipé de compresseurs de fluides remplit les fonctions d'une centrale auto- nome, mais qui peut également, grâce à ses moyens pour la détection, sépa- ration et élimination d'eau et de gaz, ne servir en cas de nécessité, que de réservoir de stockage de fluide de basse pression, lorsque l'alimenta- tion en fluide sous pression se fait à partir de la surface. La centrale hydraulique immergée selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir rempli de fluide communiquant au moyen d'une ouverture centrale avec l'intérieur d'une vessie souple fixée à son sommet et isolant le contenu du réservoir de l'environnement marin, ledit réser- voir étant divisé au moyen d'une cloison interne, circulaire. coaxiale et évasée vers le haut en deux compartiments, le compartiment central auquel aboutit une conduite de fluide hydraulique détendu ayant servi à actionner des organes de la station et logeant une pompe de refoulement de fluide vers la plateforme de surface et/ou de vidange d'eau et le com- partiment annulaire périphérique, dans lequel sont logés des pompes refou- lant le fluide comprimé vers les accumulateurs ou directement vers les or- ganes de commande de la station. Au dessus du réservoir peut être fixée une cloche ouverte au sommet, à l'intérieur de laquelle est placée la vessie, dont le bord est fixé sur un flasque annulaire définissant l'ouverture centrale du réservoir, ladite vessie contribuant à l'égalisation de la pression à l'intérieur du réservoir avec la pression hydrostatique extérieure et permettant d'ajuster le volume du réservoir au volume constituant le réserve de fluide nécessaire pour la commande de la station. De préférence, la vessie comprend dans sa partie centrale un disque rigide coopérant avec un détecteur de niveau et un contacteur d'alarme logés à l'intérieur du réservoir. Le fond du compartiment central peut être agencé en bac pour eau de décan- tation muni de détecteurs de niveau et de la pompe de vidange. Avantageusement, les moteurs actionnant les pompes se trouvent à l'extérieur du réservoir pour être refroidis par l'eau de mer. Un emplacement au sommet du réservoir muni d'une chicane sert de piège 3- 3- 2 5 76633 à gaz et est pourvu d'un détecteur de présence de gaz et d'un détendeur. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la des- cription d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple et illustré à l'aide de la figure unique. A l'intérieur d'un réservoir 1 rempli de fluide est placée une cloison 2 en forme d'entonnoir coaxial par rapport au réservoir et dont la partie évasée vers l'extérieur 2a favorise la remontée de bulles de gaz et la décantation d'eau. La cloison 2 sépare l'intérieur du réservoir 1 en un compartiment central 3 et un compartiment annulaire périphérique 4 qui ne 1U communiquent entre eux que par dessus la cloison 2. Dans la partie périphérique 4 sont logées deux pompes 5 de haute pression (HP) et 6 de très haute pression (THP) entrainées par des moteurs 7 logés à l'extérieur du réservoir 1 et refroidis par l'eau de mer. Les refoulements des pompes 5 et 6 sont reliés par des conduites HP et THP aux accumulateurs de fluides respectifs non représentés, avec interposition de capteurs de pression 5a, 6a, de clapets anti-retour 5b, 6b et de clapets de décharge réglable 5c, 6c. Dans le compartiment central 3 sont placés deux détecteurs d'eau 14 et 15 placés à des niveaux différents. A la partie supérieure du compartiment central 3 aboutit par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 10 et d'un débitmètre 11 une conduite 12 refoulant vers le réservoir le fluide ayant servi à actionner les organes de la station. Grace à la cloison 2 servant de décanteur, les gaz remontent vers le sommet du réservoir pourvu d'une chicane 13 et formant un piège à gaz 28, sans pénétrer dans le compartiment périphérique 4. Par ailleurs, les gouttelettes d'eau descendent au fond du compartiment central 3 muni de détecteurs d'eau 14 et 15. Le sommet du réservoir formant le piège à gaz est muni d'un détec- teur de présence de gaz 18 et d'un clapet taré, détendeur de surpression 16 permettant aux gaz de s'échapper à l'extérieur du réservoir. A proximité du fond du compartiment central 3 est logée une pompe de basse pression 8 commandée par un moteur 9 placé à l extérieur du réservoir. La pompe 8 est reliée du côté du refoulement par une conduite BP, sur la- quelle est installé un clapet de décharge 8e. Elle sert à acheminer le fluide à la surface ou à soutirer l'eau détectée par les détecteurs 14 et 15. A la pompe 8 est relié une conduite munie d'un clapet 8c qui sert de clapet de dépression entre le milieu environnant et le fluide du réser- voir. Le fluide hydraulique circulant en circuit fermé, le réservoir doit com- porter un dispnsitif d'équilibrage de la pression avec la pression hydrostatique de l'environnement marin. A cette fin, le réservoir 1 est surmonté d'une cloche 20 ouverte à son sommet par un orifice 30, par l'intermédiaire de laquelle cloche, l'intérieur du réservoir communique au moyen d'une ouverture centrale 21. Une vessie souple et déformable 22, dont l'intérieur communique aussi avec le réservoir 1 par l'inter- médiaire de l'ouverture centrale 21, est placée à l'intérieur de la cloche isolant hermétiquement l'intérieur du réservoir de l'environnement marin. La vessie ou membrane 22 contribue à l'égalisation de la pression à l'in- térieur du réservoir avec la pression hydrostatique extérieure et permet d'ajuster le volume du réservoir au volume variable constituant la réserve de fluide nécessaire pour le contrôle de la station sous-marine. Les bords de son ouverture, par laquelle la vessie communique avec l'in- térieur du réservoir, sont fixés sur un flasque annulaire 23 définissant l'ouverture centrale 21 et ses parois latérales sont plaquées contre les parois intérieures de la cloche 20. Dans sa partie centrale, la vessie 21 porte un disque rigide 24. Axiale- ment à l'intérieur du réservoir est placé sur un socle 25 un détecteur de niveau 26 et un contacteur d'alarme 27 coopérant avec le disque 24 et permettant de signaler le niveau de fluide remplissant le réservoir. 2576633 En cas de défaillance des groupes moteur et pompe HP et THP, on prévoit l'alimentation de secours des accumulateurs par une centrale hydraulique de surface et, puisque le fluide circule en circuit fermé, la pompe de basse pression BP permet de restituer en surface le fluide revenant de la station. Le réservoir 1 fonctionne alors comme un réservoir de sto- ckage et de séparation d'eau et de gaz. 2 5 76633 REVENDICATIONS. 1. Centrale hydraulique immergée pour la commande d'une station sous- marine d'exploitation pétrolière, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir (1) rempli de fluide communiquant au moyen d'une ouverture centrale (21) avec l'intérieur d'une vessie souple (22) fixée à son sommet et isolant le contenu du réservoir (1) de l'environnement marin, ledit réservoir étant divisé au moyen d'une cloison interne (2) annulaire, coaxiale et évasée vers le haut en deux compartiments, le compartiment central- (3) auquel aboutit une conduite (12) de fluide hydraulique détendu ayant servi à actionner des organes de la station et logeant une pompe (8) de refoulement de fluide vers la plateforme de surface et/ou de vidange d'eau et le compartiment annulaire péri- phérique (4), dans lequel sont logées des pompes (5,6) refoulant le fluide comprimé vers les accumulateurs ou directement vers les organes de la station à commander. 2. Centrale selon la'revendication 1, caractérisée en ce qu'au dessus du réservoir est fixée une cloche (20) ouverte au sommet, à l'intérieur de laquelle est placée la vessie (22), dont le bord est fixé sur un flasque annulaire (23) définissant l'ouverture centrale (21) du réser- voir, ladite vessie contribuant à l'égalisation de la pression à l'in- térieur du réservoir avec la pression hydrostatique extérieure et permettant d'ajuster le volume du réservoir au volume constituant la réserve de fluide nécessaire pour la commande de la station. 3. Centrale selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la vessie (22) comprend dans sa partie centrale un disque rigide (24) coopérant avec un détecteur de niveau (26) et un contacteur d'alarme (27) logés à l'intérieur du réservoir. 4. Centrale selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le fond du compartiment central (3) est agencé en bac pour eau de décantation muni de détecteurs de niveau (14,15) et de la pompe de vidange (8). 5. Centrale selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pompes (5,6,8) sont actionnées par des moteurs (7,9) placés à l'extérieur du réservoir (1) et refroidis à l'eau de mer. 6. Centrale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un emplace- ment au sommet du réservoir muni de chicane (13) sert de piège à gaz (28) et est pourvu d'un détecteur de présence de gaz (18) et d'un détendeur (16).