Brevet FR2584133A1 — publié le 19870102

La présente invention se rapporte à un perfectionnement apporté aux colonnes montantes fléchissantes annexées à une structure souple implantée en eau profonde pour une activité sous-marine, notamment pour l'exploitation pétrolière. De telles structures souples sont, par exemple, une colonne,articulée, une tour haubannée ou non, une plateforme à ancrage tendu. Une colonne montante mobile en translation dans un puits de guidage solidaire de la structure marine souple peut être, en outre, munie de moyens de centrage, spécialement pour sa partie inférieure, qui éliminent les risques de flambage, elle peut être alors considérée autoportante. Par contre, dans tous les cas o la partie inférieure de la colonne est laissée libre dans ses déformations pour suivre les oscillations de la structure, il est nécessaire de prévoir des moyens de tensionnement en tête. Dans tous les cas, lorsque la structure oscillante (1)pivote autour de son point de rotation (2), on observe des déplacements relatlfs,,46', entre un plan C ' fixe de la dite structure oscillante et un point qui lui est associé, pris sur la colonne montante (3) annexée à la structure oscillante (1), comme il est montré sur la figure 1. Le débattement est fonction de: - la longueur de la partie fléchissante de la colonne montante (L) - l'inclinaison de la structure oscillante (_.) la position de l'articulation (1) - l'excentration de la colonne montante par rapport à l'axe de la structure oscillante (d). Ces déplacements relatifs t, j ' posent des problèmes pour l'accessibilité des têtes de colonnes montantes, en vue de l'entretien nécessaire de ces installations et aussi pour la liaison au réseau de conduites liées à la structure, notamment à la plateforme qui surmonte la structure, (manifold de collecte). C'est pour pallier ces difficultés que la présente Invention en répartissant les colonnes montantes on plusieurs groupes de colonnes proches dans leur 1ocalisation a conduit à situer une plateforme de travail, pour chaque groupe, par rapport à laquelle les déplacements relatifs sont faibles, ce qui conduit à donner une solution à la fois au problème de l'accessibilité et à celui des connexions de conduites. Un dispositif selon l'invention comporte pour un groupe de colonnes montantes proches, une table de travail solidaire de l'une de ces colonnes montantes, munie de moyens pour la rendre mobile en translation parallèlement à l'axe de la structure marine souple et comportant des orifices de passage pour les autres colonnes montantes du même groupe. D'une façon générale pour une structure marine souple ayant un pont muni d'un manifold de collecte, dit manifold principal, la table de travail relative à un groupe de colonnes montantes proches est munie d'un manifold de collecte, dit manifold satellite, de telle sorte que d'une part chacune des colonnes montantes du même groupe est reliée au manifold satellite par un flexible de type court et d'autre part chaque manifold satellite est relié au manifold principal par un flexible de type long. Dans diverses réalisations les moyens pour rendre la table de travail mobile en translation parallèlement à l'axe de la structure marine souple sont constitués par des dispositifs de guidage sur des rails parallèles à l'axe de la structure articulée et solidaire de celle-cl. Dans d'autres réalisations les rails parallèles à l'axe de la structure et solidaire de celle-ci relient les ponts supérieurs de la structure à un pont inférieur. Dans de nombreuses réalisations les colonnes montantes sont autoportantes, et dans ce cas, il est généralement admis que les moyens employés pour les rendre autoportantes dispensent de munir la colonne montante solidaire de la table de travail d'un moyen de tenslonnerient tenant compte du poids de ladite table de travail et des matériels solidaires de ladite table. Lorsque les colonnes montantes ne sont pas autoportantes la colonne montante solidaire de la table de travail, est munie d'un moyen de tensionnement tenant compte du poids de cette colonne montante et de celle de la table de travail et de ses accessoires, chacune des autres colonnes montantes du même groupe est munie d'un moyen de tensionnement différentiel appliqué d'une part à ladite colonne montante et d'autre à la table de travail. Dans le cas d'un tensionnement direct actif le moyen de tensionnement appliqué à la colonne solidaire de la table de travail est constitué par un vérin à action modulable. Dans le cas d'un tensionnement direct passif le moyen de tensionnement appliqué à la colonne solidaire de la table de travail est constitué par un poids de masse déterminé agissant par l'intermédiaire d'un câble et de deux renvois. Dans le cas d'un tensionnement indirect le moyen de tenslonnement appliqué à la colonne solidaire de la table de travail peut être constitué par la motorisation des guides le long des rails parallèles à l'axe de la structure. Il peut aussi être constitué par la motorisation des rails parallèles à l'axe de la structure par rapport aux guides. L'invention sera mieux comprise dans la description suivante, donnée à titre non limitatif, de différents modes de réalisation illustrés à l'aide des figures suivantes qui représentent: la figure 1 le problème mécanique posé la figure 2 les éléments de la solution la figure 3 un dispositif pour colonnes montantes autoporteuses la figure 4 un cas de tensionnement direct actif la figure 5 un cas de tensionnement direct passif la figure 6 un cas de tensionnement indirect la figure 7 un autre cas de tensionnement indirect. A l'aide de la figure 1 nous voyons que le débattement total de!'extrémité supérieure de la colonne montante, entre deux positions extrêmes A et B, est égal à (A + W'). La figure 2 montre que pour deux colonnes montantes voisines (3 et 3'), c'est à dire ayant un écartement (a) entre les encastrements à la base, faible par rapport à la distance (d) d'excentration, le d6battement relatif entre les extrémités supérieures des deux colonnes est ( de (n+ ZAI'). Au lieu de prendre un plan de référence 0 solution du problème posé. La figure 3 montre un dispositif pour colonne montante autoporteuse c'est à dire non tensionnée en tête. Sur la figure 3 on distingue la colonne montante principale (3) et une colonne (3') faisant partie du groupe des colonnes proches. A la colonne (3) est fixée une table de travail (4) perpendiculaire à ladite colonne (3). Cette table de travail (4) est munie de moyens de guidage (5) le long de rails (6), ces rails (6) étant solidaires d'un pont inférieur (7) et d'un pont supérieur (8) de la structure articulée ou colonne oscillante (1). La colonne (3') traverse la table de travail (4) par une ouverture (9) munie de moyens de guidage (10). Le pont supérieur (8) supporte un manifold dit manifold principal (11). La table de travail supporte un manifold dit manifold satellite (12). Les extrémités supérieures des colonnes montantes (3) et (3') sont respectivement reliées au manifold satellite (12) par le moyen de flexibles de type court (13). 258413.3 Le manifold satellite (12) est relié au manifold principal (11) par le moyen d'un flexible de type long (14). Dans cette réalisation les colonnes montantes (3) et (3') sont autoportantes, la colonne (3) est dimensionnée et équipée pour supporter non seulement son propre poids mais encore le supplément constitué par la table de travail (4) le manifold satellite (12), les flexibles courts (13) et divers accessoires. Il se peut que la colonne (3) n'ait pas été prévue pour toutes ces surcharges, il faut alors l'équiper d'un moyen de tensionnement limité à l'effet de ces surcharges, ce moyen de tensionnement connu de la technique n'a pas été figuré. Un tel aménagement n'est pas limité à une Installation regroupant des colonnes montantes autoporteuses, Il peut être étendu par l'adjonction de systèmes de tensionnement adoptés hydrauliques pneumatiques ou mécaniques à des installations regroupant des colonnes montantes dont le tensionnement est nécessaire. Les figures 4, 5, 6 et 7 montrent des applications dans lesquelles un moyen de tensionnement (14) est appliqué à l'extrémité supérieure de la colonne (3) ou directement à la table de travail (4) qui en est solidaire. Un système de tensionnement différentiel (15) relie dans ces cas la table de travail (4) aux colonnes autres que (3). Sur la figure 4 un moyen de tensionnement direct actif est constitué par un vérin hydraulique (14). Sur la figure 5 un moyen de tenslonnement direct passif est constitué par un contrepoids (14) relié à la colonne montante (3) par le moyen de parties de renvoi (16) et (17). Sur la figure 6 un moyen de tensionnement indirect est constitué par des guides motorisés (5) solidaires de la table de travail (4), ces guides coulissent le long de rails ou colonnes de guidage (6) solidaires à la fois des ponts inférieur (7) et supérieur (8). Les guides motorisés sont alimentés en énergie par une unité (18) qui peut être disposée sur le plancher inférieur (7) et comporte un dispositif (19) de contrôle des déplacements relatifs entre le plancher (7) et la colonne (3). Sur la figure 7 un moyen de tensionnement indirect est constitué soit, à droite, par une vis ou crémaillère fixe (6) coopérant avec des guides motorisés (5) solidaires de la table de travail (4) et alimentés en énergie par l'unité (18) soit, à gauche, par une vis motorisée (6) coopérant avec un guide (5) solidaire de la table de travail (4) et constitué par un écrou. Cette vis (6) est mise en mouvement par un mécanisme (20) alimentée en énergie par l'unité (18), et régulée par le dispositif de contrôle des déplacements (19). Fonctionnement du dispositif Une colonne montante, annexée à une structure articulée, est assujettie à des déplacements continuels de par son principe. Les équipements de tête de ces colonnes montantes avec les divers systèmes de vannes et les liaisons souples du manifold de collecte solidaire de la structure articulée constituent un ensemble complexe encombrant avec des masses importantes. Or les équipements de tête de colonne sont soumis, comme la structure articulée, à des efforts dynamiques sous l'action d'éléments extérieurs. Ces équipements peuvent être entraînés dans des mouvements indésirables parce que Incompatibles avec une usure normale et un entretien efficace. Les dispositifs réalisés dans l'esprit de la présente invention offrent les avantages suivants, en cours d'opération: D'abord un guidage efficace de la colonne montante par l'intermédiaire d'une ou plusieurs colonnes ou rails de guidage liés à la structure articulée et parallèle au mouvement des dites colonnes montantes relativement à leur tubes guides. La possibilité de situer sur une table de travail commune à un groupe de colonnes proches le service et l'entretien des têtes de colonnes et de leur connexions avec un manifold satellite, les déplacements relatifs par rapport à cette table de travail étant très réduits en comparaison de ce qu'ils sont par rapport au repère constitué par les ponts supérieurs et Inférieurs. La possibilité de plusieurs colonnes montantes proches par un seul dispositif de guidage, le tenslonnement, lorsqu'il est nécessaire, était assuré par un système extérieur actif ou passif. La possibilité de rationaliser les connexions souples en distinguant les flexibles de type court entre les têtes de colonnes et le manifold satellite et un flexible de type long entre le manifold satellite et le manifold principal. L'emploi de ce dispositif n'est pas limité à faciliter l'accessibilité aux têtes de colonnes montantes pétrolières annexées aux structures souples en mer. Des dispositifs semblables peuvent être employés sur tous les systèmes à déplacement relatif à terre comme en mer, tels que câbles, lignes hydrauliques, fibres optiques,... sans que l'on sorte du domaine de l'invention qui vient d'être décrite. REVENDICATIONS 1 - Dispositif accessoire des têtes de colonnes montantes annexées à une structure marine souple, caractérisé en ce que pour un groupe de colonnes montantes proches, il est constitué par une table de travail solidaire de l'une de ces colonnes montantes, munie de moyens pour la rendre mobile en translation parallèlement à l'axe de la structure articulée et comportant des orifices de passage pour les autres colonnes montantes du même groupe. 2 - Dispositif selon -la revendication 1 dans lequel la structure articulée ayant un pont muni d'un manifold de collecte, dit manifold principal, la table de travail relative à un groupe de colonnes montantes est munie d'un manlfold de collecte, dit manifold satellite, et dans lequel, d'une part, chacune des colonnes montantes du même groupe est reliée au manifold satellite par un flexible de type court et, d'autre part, chaque manifold satellite est relié au manifold principal par un flexible de type long. 3 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour rendre la table de travail mobile en translation parallèlement à l'axe de la structure articulée sont constitués par des dispositlifs de guidage sur des rails parallèles à l'axe de la struc- ture articulée et solidaire de celle-cl. 4 - Dispositif selon la revendication 3 dans lequel les rails parallèles à l'axe de la structure et solidaire de celle-cl relient les ponts supérieurs de la struc- ture à un pont inférieur. - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les colonnes montantes sont autoportantes. 6 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la colonne montante solidaire de la table de travail, est munie d'un moyen de tensionnement tenant compte du poids de cette colonne montante et de celui de la table de travail et de ses accessoires, chacune des autres colonnes montantes du même groupe est munie, d'un moyen de tensionnement différentiel appliqué d'une part à ladite colonne montante et d'autre part à la table de travail. 7 - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le moyen de tensionnement appliqué à la colonne soli- dalre de la table de travail est constitué par un vérin action modulable. 8 - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le moyen de tensionnement appliqué à la colonne soli- daire de la table de travail est constitué par un contrepoids de masse déterminée agissant par l'in- termédiaire d'un câble et de deux renvois. 9 - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le moyen de tenslonnement appliqué à la colonne soli- dalre de la table de travail est constitué par des motorisations des guides le long des rails parallèles à l'axe de la structure. - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le moyen de tensionnement appliqué à la colonne soli- daire de la table de travail est constitué par la motorisation des rails parallèles à l'axe de la structure par rapport aux guides.