Brevet FR2595086A1 — publié le 19870904

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour augmenter la capacité des charges qui peu- vent être manipulées par un équipement de support et de mani- pulation. En particulier, la présente invention trouve son utilisation dans un dispositif de manipulation de charges com- portant des moufles et des câbles, tel qu'un moufle mobile au- quel une charge peut être reliée à un moufle fixe auquel est suspendu le moufle mobile par l'intermédiaire d'un câble dis- posé entre les poulies à gorge faisant partie des deux mou- fles. La présente invention trouve une application particuliè- re dans les cas o l'un des deux moufles est en outre muni de moyens de compensation de déplacement tels que ceux qui se- raient être utilisés dans un milieu marin o l'action des va- gues communiquerait un mouvement:aux moyens de support. Il est connu d'utiliser des dispositifs de compen- sation de déplacement pour compenser le déplacement vertical communiqué aux bâtiments marins par l'action des vagues. Les compensateurs de déplacement sont nécessaires lorsque le bâ- timent supporte un équipement immergé, comme, par exemple, pendant le forage ou au cours d'autres opérations sous la mer. De tels bâtiments ont habituellement une tour ou derrick fixé au pont du bâtiment avec un moufle fixe à l'extrémité supérieu- re du derrick et un moufle mobile suspendu au moufle fixe par un câble disposé entre les poulies à gorge des moufles. Le moufle mobile présente un crochet auquel est raccordé un élé- vateur ou analogue pour tomber dans l'eau jusqu'au fond. Un système actionné par un fluide communique un mouvement alter- natif pour permettre au crochet d'être maintenu en un point fixe par rapport au fond de la mer lorsque le-moufle mobile tangue sous l'action des vagues.communiquée au bâtiment. Avec de tels compensateurs il est nécessaire que le poids de l'ap- pareil de compensation soit supporté par le même câble que celui qui suspend le moufle mobile au moufle fixe qui est fixé à la tour ou au derrick. Les compensateurs de déplacement sont connus pour maintenir soit le moufle fixe, soit le moufle mobile fixe par rapport au fond de l'eau lorsque le bâtiment flottant se dé- place. Dans l'un ou l'autre cas, le moufle respectif est sup- porté par l'intermédiaire de deux ensembles hydrauliques ou pneumatiques à piston-cylindre à action directe. Un appareil de compensation supplémentaire peut être nécesseire pour rédui- re le déplacement linéaire du câble flexible supportant le moufle pour éviter le déplacement relatif entre les deux mou- fles sous l'effet du déplacement du bâtiment. Il est souhaitable et avantageux de fournir un com- pensateur supporté par des ensembles fonctionnant sous l'ef- fet de la pression d'un fluide ou d'un gaz fournissant un support équilibré et une mise en place pour réduire au mini- mum le poids nécessaire du derrick ou de la tour supportant l'ensemble à moufle fixe et à moufle mobile. Il est également souhaitable de réduire au minimum la hauteur du derrick en fournissant un avantage mécanique maximal de telle sorte qu'un déplacement relativement grand du derrick puisse être compensé par un dépalcement relativement faible entre les éléments de l'ensemble compensateur. Il est également souhai- table d'avoir la possibilité d'augmenter de façon relativement significative les capacités de manipulation des charges de l'ensemble pendant certaines opérations nécessitant que des charges plus élevées que la normale soient supportées par les moyens de compensation sans affecter défavorablement le reste du dispositif de manière à maintenir un degré élevé de sensibilité aux déplacements tout en supportant et en compen- sant les charges normales. On ne réduirait pas le coût en mettant au point le dispositif pour des capacités de charge de pointe pour toutes situations pas plus qu'on ne pourrait maintenir la sensibilité aux charges si le dispositif était prévu pour des charges plus élevées. La présente invention fournit un procédé et un ap- pareil pour augmenter la capacité de manipulation des char- ges de systèmes compensés avant un moufle fixe et uh moufle mobile supportés par une tour et reliés entre eux par un câ- ble disposé autour des poulies à gorge desdits moufles, la charge étant reliée au moufle mobile et les moyens de com- pensation étant destinés à être connectés à l'un desdits moufle de telle sorte que le déplacement du derrick ne soit pas communiqué au moufle mobile afin que la charge suspendue à celui-ci garde sa position par rapport au plan de l'eau. La présente invention consiste en un ensemble piston-cylin- dre actionnêépar fluide qui est monté de façon sélective dans ledit système de compensation pour fournir une capaci- té supplémentaire en augmentant l'întensité de la force nécessai- re pour produire le déplacement du système de compensation. L'actionnement par fluide peut être obtenu par des moyens hydrauliques, pneumatiques ou des moyens combinés hydrauli- ques et pneumatiques,, La présente invention fournit un procédé et un ap- pareil pour augmenter la capacité de manipulation des char- ges d'une tour de forage comportant un moufle fixe et un moufle mobile dont l'un d'eau présente des moyens de compen- sation en prévoyant un ensemble piston-cylindre qui est in- corporé de façon sélective à l'intérieur des moyens de com- pensation de manière à augmenter la résistance aux déplace- ment de ceux-ci en permettant ainsi à de plus grandes char- ges d'être manipulées par l'appareil. La présente invention sera décrite ci-après au moyen d'exemples en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figure 1 est une vue en élévation latérale schéma- tique d'une plateforme semi-submersible comportant un derrick ou une tour supportant un ensemble à moufle fixe et à moufle mobile avec un compensateur incorporé dans le moufle mobile - 4 Figure 2 est une vue en élévation latérale de l'en- semble à compensateur et à moufle mobile représenté d'une ma- nière en partie schématique; Figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble à barre de verrouillage du compensateur conforme à la figure 2; Figure 4 est une vue en élévation latérale analogue à la figure 2 montrant les pièces du compensateur en position verrouillée; Figure 5 est une vue en perspective de l'ensemble à chargement élevé conforme à la présente invention; et Figure 6 est une vue en élévati6n latérale, analo- gue à la figure 2, montrant le dispositif conforme à l'inven- tion en position montee. La présente invention est représentée sur les figu- res comme elle devrait être utilisée dans un système de fora- ge de puits marins dans lequel un derrick ou une tour 10 est monté sur une plateforme semi-submersible 12 supportée par des dispositifs de flottaison 14 dans un volume d'eau 16. Un moufle fixe 18 est monté à la partie supérieure de la tour 10 et présente un moufle mobile 20 suspendu à celui-ci par l'in- termédiaire d'un câble 22 disposé autour des poulies à gorge des moufles respectifs et relié à un treuil principal 24. Dans la forme de réalisation représentée, les moyens de com- pensation 26 sont connectés au moufle mobile 20 et comporte un bâti principal 28, un boîtier de crochet 30 à partir duquel est suspendu un crochet 32 et deux ensembles à piston-cylin- dre 34 et 36 et des chaînes 38, 40 qui relient entre-eux le bâti principal 28 et le boîtier du crochet 30. Un élévateur 42 est suspendu au crochet 32 et vient en prise avec la char- ge 44 qui est ici représentée sous la forme d'un organe tubu- laire qui peut être un train de tiges de sondage, une seation de tubage, ou tout autre équipement susceptible d'être utili- sé dans une opération de forage sous-marin. L'appareil de com- pensation 26 s'adapte au déplacement de la plateforme tout en permettant à l'élément 44 d'être maintenu en position fixe par rapport au fond sous-marin et au puits ou d'être manoeu- vré de façon sélective par rapport au fond de la mer ou au puits quelque soit le tangage de la plateforme 12. Le fonctionnement de la tour de forage est bien connu. L'une des extrémités du câble 22 est fixée à la tour ou à l'un des deux moufles et passe autour des poulies à gor- ge des moufles sur les poulies 46 et 48 vers le treuil prin- cipal 24. L'enroulement dans et le- déroulement du treuil principal du câble assurent le déplacement relatif du mou- - fle.iobile par rapport au moufle fixe. Dans la forme de réalisation représentée, le moufle mobile est équipé d'un compensateur 26 qui comporte un bâti principal 28 et un boîtier 30 pour le crochet reliés entre eux par l'intermédiaire d'ensembles à pistoncylindre 34 et 36 et de chaînes 38 et 40. Les ensembles à piston-cylindre 34 et 36 sont actioné:s sous l'effet de la pression d'un flui- de fourni à partir d'une source de fluide sous pression 50 par l'intermédiaire de conduites souples 52. La source et les conduites peuvent comporter, si cela est nécessaire, soit un fluide sous pgssion hydraulique, soit un fluide sous pression pneumatique ou les deux. Le bâti principal 28 et le boîtier 30 du crochet sont respectivement muni de fentes 54 et 56 pour les barres de verrouillage et l'un d'entre eux est muni d'un ensemble à barre de verrouillage tel que repré- senté à la figure 3. L'ensemble à barres de verrouillage représenté à la figure 3 est monté dans le boîtier 30 du crochet et comporte une barre de verrouillage 58 montée à rotation sur un arbre avec un cylindre d'actionnement 62 relié par l'intermé- diaire d'un bras de levier 64 pour communiquer un mouvement de rotation à la barre de verrouillage 58. Dans certains cas, il est souhaitable de rendre inactifs les moyens de compensation 26 et ceci est obtenu en rassem- blant le boîtier 30 du crochet et le bâti principal 28 et en les verrouillant par l'intermédiaire de la barre de verrouil- lage 58 en faisant tourner la barre de telle sorte que ses extrémités s'étendent dans les fentes respectives 54 et 56. En d'autres circonstances, il est souhaitable d'augmenter la capacité de manipulation des charges et ceci est obtenu en utilisant la présente invention comme cela est représenté aux figures 5 et 6. La présente invention compor- te un ensemble auxiliaire à cylindre piston 66 ayant un pre- mier moyen de montage 68 sur une première extrémité de l'en- semble à cylindre 70 et un second moyen de montage 72 sur l'extrémité libre de la tige de piston 74. Le cylindre 70 comporte des accouplements 76 pour appliquer un fluide d'ac- tionnement hydraulique ou pneumatique sous pression à l'en- semble et des accouplements 77 pour assurer le réglage de la vitesse du déplacement fluide/piston. Lorsqu'on le souhaite, pour augmenter les possibili- tés de charges du systèmes, l'ensemble auxiliaire 66 pourrait être monté entre le bâti principal 28 et le boî tier 30 du cro- chet par l'intermédiaire de moyens de montage respectifs 68 et 72 s'engageant dans les mécanismes de verrouillage à-barre comme cela est représenté à la figure 3. De préférence, le bâti principal 28 ainsi que le boîtier 30 du crochet seront munis de mécanismes à barre de verrouillage pour s'adapter à la présente invention, mais on comprendra facilement qu'une simple barre (non représentée) traversant la fente du bâti approprié et les moyens de montage conviendrait. L'accouple- ment 76 de l'ensemble auxiliaire 66 serait relié à la condui- te 52 et alimenté par une source de fluide sous pression 50. Un exemple de mécanisme à barre de verrouillage ap-' proprié est représenté et décrit dans le brevet US No 3 841 770. dont la description est incorporée ici à titre de référence. Des moyens de compensation du type qui pourraient être utili- sés dans la présente invention sont également représentés dans la demande de brevet US déposée parallèlement le 31 Oc- tobre 84 sous le N 666 874 dont la description est égale- ment incorporée ici à titre de référence. La demande décrit et revendique des moyens des compensation qui sont associés avec le moufle fixe à la différence du moufle mobile de la présente invention. Toutefois l'un ou l'autre type des moyens de compensation pourrait être utilisé avantageusement avec la présente invention. La description ci-dessus de l'invention est illus- trée à titre exemple, mais diverses modifications dans les étapes du procédé ainsi que dans les détails de l'appareil représenté peuvent être effectuées dans le cadre des reven- dications annexées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un appareil pour supporter et manipuler des objets, ledit appareil ayant un premier et un second mou- fles chacun équipé d'au moins une poulie à gorge pour l., réunion mutuelle des moufles par l'intermédiaire d'un câble souple de telle,sorte que le second moufle est supporté par le premier moufle et se déplace de façon sélective par rap- port à lui en manipulant le câble, et des moyens de compen- sation du déplacement associés avec l'un des moufles de ma- nière à empêcher la transmission du mouvement de l'ensemble des moufles par rapport à une position fixe à la charge sup- portée par celui-ci, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour augmenter la capacité de supporte de charge des- dits moyens de compensation du déplacement comprenant: un moyen actionné par un fluide relié de façon sé- lective auxdits moyens de compensation pour changer de façon significative la distribution des forces développées durant le dé- placement de compensation. 2. Moyens actionnés par fluide selon la reven- dication 1 comprenant un ensemble à piston-cylindre ayant un premier et un second moyens de fixation respectivement sur ledit piston et ledit cylindre pour le montage dudit en- semble dans lesdits moyens de compensation de déplacement de, manière à augmenter la capacité de ceux-ci. 3. Moyens actionnés par fluide selon la reven- dication 1 comportant en outre: des moyens reliant les moyens actionnés par fluide et lesdits moyens de compensation du déplacement à une seu- le source de fluide sous pression. 4. Un appareil compensateur comprenant: a. des premier et second moyens à pression de flui- de ayant chacun des premier et second corps déplaçables l'un par rapport à l'autre, d'un mouvement de va-et-vient et des moyens pour appliquer la pression d'un fluide entre lesdits corps pour tenter d'obtenir un déplacement de va-et-vient en coïncidence desdits corps dans un premier mode de déplacement directionnel lesdits premier corps étant fixés par rapport au premier objet; b. des moyens pour raccorder lesdits seconds corps avec un second objet de manière qu'un mouvement de va-et- vient proportionnel en parallèle desdits premier et second corps s'accompagne d'un déplacement relatif entre lesdits premier et second objets; c. des moyens pour raccorder ledit second objet à un troisième objet grâce auxquels ledit troisième objet peut, se déplacer de façon sélective par rapport audit second objet indépendamment dudit déplacement de va-etvient entre lesdits premier et second corps, ledit déplacement relatif entre les- dits premier et second objets pouvant être accompagné par un déplacement analogue entre ledit troisième- objet et ledit pre- mier objet, ledit troisième objet restant relativement fixe par rapport audit second objet; et d. un troisième moyen à pression de fluide relié de façon sélective entre lesdits premier et second objets grâce auquel la distributii, deforce développéedurant un déplace- ment de compensation est augmenté de façon significative. 5. Un appareil compensateur selon la revendication 1 comportant en outre: ' des moyens pour appliquer une pression de fluide audit troisième moyen de pression de fluide à partir de la même source comme pour lesdits premier et second moyens de pression de fluide. 6. Un appareil compensateur selon la revendication 4 comportant en outre:. des moyens associés avec au moins un desdits pre- mier et second objets pour coopérer de façon sélective avec ledit troisième moyen de pression de fluide ou à l'autre des- dits premier et second objets. 7. Un appareil pour supporter et manipuler des objets ayant un premier et un second moufles, chacun équipé d'au moins une poulie à gorge pour la réunion mutuelle desdits moufles par l'intermédiaire d'un câble souple grâce auquel ledit se- cond moufle peut être supporté à partir dudit premier moufle et déplacé de façon sélective par rapport à celui-ci par l'in- S termédiaire dudit câble, de telle sorte que des objets suppor- tés par ledit second moufle peuvent aussi être manipulés par rapport audit premier moufle, des premier et second ensembles à pression de fluide ayant chacun des corps animés de mouve- ment de va-et-vient et des moyens à pression de fluide pour appliquer une pression de fluide auxdits ensembles à pression de fluide pour pousser lesdits -corps animés de mouve- ments de va-et-vient dans un premier mode de déplacement di- rectionnel, lesdits premier et second ensembles à fluide étant disposés sur les côtés opposés de, et généralement pa- rallèlesau câble mobile dudit second moufle par rapport au: dit premier moufle ledit premier mode de déplacement directionnel étant généralement parallèle à ladite direction d déplacement; des poulies supportées par chacun desdits seconds corps avec ledit câble souple disposé autour de cha- cune desdits poulies de telle sorte que ledit câble suppor- te ainsi ledit second bloc à partir desdites poulies; des moyens reliant ledit premier moufle auxdits seconds corps de telle sorte que le déplacement desdits premier et second moufles se fasse à l'unisson par rapport auxdits seconds corps et soit accompagné par un mouvement de vaet-vient proportionnel entre lesdits premier et second corps respec- tifs; et u des moyens pour changer de façon significative la distribu- tion de force développétepar lesdits premier et second ensembles à pression de fluide comprenant: un troisième ensemble.à pression de fluide ayant des corps animés de mouvement de va-et-vient, des moyens re- liés audit premier moyen à pression de fluide par lesdits premier et second ensembles à pression de fluide pour appli- quer la pression du fluide audit troisième ensemble à pres- sion de fluide; et des moyens pour relier de façon sélective ledit troisième ensemble à pression de fluide en parallèle auxdits premier et second ensembles à pression de fluide.