Brevet FR2610984A1 — publié le 19880819

La présente invention se rapporte au domaine d'installations sous-marines de production pétrolière utilisant des interconnexions multiples et variées, électriques et hydrauliques, entre différents sous-ensembles de la station sous-marine, tels que têtes de puits, modules de contrôle, mani- folds et autres. Les conditions d'environnement de ces interconnexions placées à des pro- fondeurs souvent importantes sur le sol marin nécessitent l'utilisation d'outils télécommandés. Lorsque le nombre d'interconnexions impose l'utilisation de plusieurs con- necteurs, ceux-ci peuvent être groupés sur un même support et leur fon- ctionnement est assuré par un système mécano-hydraulique unique. Un tel sous-ensemble, comportant plusieurs connecteurs est désigné sous le nom de multiconnecteur. En variante, le multiconnecteur peut être associé à un sous-ensemble de télécontrôle recevant de la surface les ordres d'origine électrique, hyd- raulique ou autres, et servant d'interface pour le contrôle de différents sous-ensembles de la station. Ce sous-ensemble de télécontrôle est appelé communément: POD de télécontrôle. Le multiconnecteur associé à ce POD de télécontrôle permet d'assurer les liaisons électriques et hydrauliques entre le POD lui-même, les autres sous- ensembles de fond et les équipements de surface. Selon les pratiques habituelles, la mise en place d'un multiconnecteur éventuellement associé à un POD de télécontrôle s'effectue à l'aide de systèmes mécano-hydrauliques d'activation qui, intégrés aux sousensembles à poser sur le fond marin, ne peuvent être remontés en surface à la fin de l'opération et, de ce fait, leur maintien au fond de la mer comporte le risque de détérioration dû à l'environnement. La présente invention a pour objet un outil de pose déconnectable sur une 2 610984 station sous-marine de production pétrolière d'un module comportant un multiconnecteur seul ou associé à un sous-ensemble pour le contrôle à distance des organes de commande de la station et qui est caractérisé en ce que l'embase de la station est munie d'un ensemble de moyens de guidage en translation verticale aptes à coopérer avec des moyens de contact correspondants solidaires du module, le module comportant, d'une part, un mandrin muni de moyens coopérant avec des moyens de préhension déconnectables de l'outil et, d'autre part, des moyens de verrouillage du module sur les moyens de guidage, ledit outil étant suspendu à un plateau de support, lequel porte à sa périphérie des moyens pour la pose du pla- teau sur l'extrémité.supérieure de l'ensemble de guidage et des moyens d'ncrage du plateau sur les moyens de guidage, tandis que l'outil porte, d'une part, des moyens de préhension déconnectables du mandrin et, d'autre part, des moyens d'activation et de désactivation des moyens de verrouil- lage du module sur l'ensemble de moyens de guidage. Lesdits moyens de guidage en translation verticale ancrés'sur l'embase de la station peuvent revêtir des formes variées. Ils peuvent consister, par exemple, en des éléments tels que poteaux ou rails émergeant de l'em- base et remontant au niveau du module et de l'outil servant de glissières ou de rampes de guidage, le long desquelles est guidé en translation verticale le module pourvu de moyens spéciaux de contact, tels que des galets. Selon sa forme de réalisation préférentielle, ces moyens de guidage en translation verticale sont constitués par un tube creux ancré au sol et ouvert à son extrémité supérieure. Les moyens d'ancrage du plateau à la partie supérieure du tube peuvent consister en trois ensembles portés par le plateau sur son pourtour cir- culaire et décalés de 120 , chaque ensemble comportant un vérin hydrau- lique et un doigt de verrou actionné en translation par ledit vérin, tandis qu'à proximité de son ouverture, le tube est muni de lumières d'ancrage destinées à recevoir lesdits doigts de verrou. Le plateau peut porter un ou plusieurs amortisseurs de pose se terminant en forme de coin pour prendre appui dans les encoches pratiquées sur l'arête circulaire de l'ouverture du tube. Ces encoches d'indexation destinées à recevoir les coins de positionnement des amortisseurs de pose du plateau permettent d'assurer une orienta- tion angulaire correcte des ensembles vérin-verrou par rapport aux lu- mières ménagées sur le tube. Les moyens de préhension déconnectables de l'outil peuvent être consti- tués par un connecteur comprenant à l'intérieur d'un corps creux des chiens formés par des lames élastiques d'une bague fendue munies à leurs extré- mités de doigts d'encliquetage pénétrant dans un logement ménagé sur le pourtour du mandrin, ladite bague étant solidaire de blocs de déverrou- illage adjacents à des vérins hydrauliques servant au déverrouillage de la connexion. Les moyens de verrouillage du module sur la paroi du tube peuvent être constitués par des verrous coulissants et par des lumières ménagées dans la paroi du tube aux endroits correspondants à l'emplacement desdits verrous lors de la connexion du connecteur sur le mandrin. Lesdits verrous coulissants peuvent être actionnés par des moyens d'acti- vation et de désactivation portés par le corps du connecteur et consis- tant de préférence en vérins hydrauliques à poussoir, lequel poussoir se termine par une fourchette ou crochet dont la partie recourbée est dirigée vers le bas et coopérant avec un épaulement ou une butée du verrou coulissant, de facon telle, que la remontée du connecteur inter- rompt l'interaction du crochet et du verrou et permet son dégagement. La partie supérieure du connecteur.peut porter un vérin de connexion en appui sur le plateau de support, lequel vérin sollicite en poussée verti- cale le connecteur, après que les ensembles vérin-verrou portés par le 2 61098 4 plateau de support aient été verrouillés sur la paroi du tube. Il va de sol, que d'autres moyens d'activation et de désactivation des moyens de verrouillage et de déverrouillage que les vérins hydrauliques peuvent être appliqués avantageusement. D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple non limitatif et illustré par des dessins, dont la figure 1 présente de façon schématique un ensemble avec le POD de télécontrôle placé.sur le fond marin au moyen de l'outil, et la figure 2 montre plus en détail l'outil selon l'invention, vu en élévation après sa pose et avant la connexion des connecteurs dans la partie de gauche du dessin et vu en coupe après la connexion des connecteurs dans la partie de droite du dessin. La figure 1 représente ledit ensemble du type POD de télécontrôle en forme de champignon placé sur une embase sous-marine au moyen de l'outil déconnectable selon l'invention. Cet ensemble multiconnecteur-POD est composé d'une partie la logeant l'équipement hydraulique et d'une partie lb logeant l'équipement élec- tronique de l'ensemble. Le pied du champignon pénètre dans la structure du fond marin pour ré- duire l'encombrement vertical de l'ensemble et éviter les risques d'accro- chage, lors de diverses opérations de manutention. A la partie lb est fixé un plateau lc en forme de couronne supportant des connecteurs électriques 2 et hydrauliques 3 disposés en cercle sur le support annulaire. Les connecteurs constitués par les parties males sont reliés aux éléments internes du POD et sont destinés à assurer la,connexion avec des récep- teurs femelles portés par l'embase solidaire de la structure de fond et qui sont reliés, soit aux installations de contrôle de surface, soit aux équipements pétroliers de fond. Sur le dessus de l'ensemble est fixée une plaque 4 au centre de laquelle émerge un mandrin 5. Décalés de 120 , sont également fixés à la péri- phérie de ladite plaque trois verrous 6 coulissant dans une chemise amé- nagée à cet effet. Ces verrous sont pbcés au plus près du tube, dont il sera question ci-après, et ils sont susceptibles d'assurer le verrouillage de l'ensemble, même si la partie supérieure la du POD possède un diamètre réduit par rapport à celui du tube. Sur l'embase sous-marine est ancré un tube creux 10, dont l'ouverture d'extrémité présente une arête circulaire 10a. Cett arête porte trois encoches d'indexation décalées de 120 . Le tube est muni à sa partie supérieure de trois lumières 10b pour l'ancrage de l'outil et à sa partie intermédiaire de trois lumières 10c servant au verrouillage de l'ensemble multiconnecteur-POD au moyen de verrous coulissants 6. Aussi bien les lumières 10b, que les lumières 10c sont décalées entre elles de 120 et chaque paire de lumière 10b et 10c est située sur la même génératrice, l'une au dessus de l'autre. L'outil de connexion est suspendu à un plateau circulaire de support 20 muni sur son pourtour de trois amortisseurs de pose 21 pourvus de cônes d'entrée 27 destinés à se loger dans les encoches d'indexation du tube 10. Le plateau 20 porte par l'intermédiaire de structures porteuses 22 trois ensembles décalés de 120 de vérins hydrauliques 23 et de doigts de verrou 24 du type targette destinés à ancrer l'outil sur le tube 10 en péné- trant dans les lumières 0lob. A la partie centrale du plateau 20 est fixé un vérin de connexion 30 muni d'une tige de vérin 31. A cette tige est fixé le corps d'un connec- teur mécanique de préhension 40 destiné à coopérer avec le mandrin 5 fixé au centre de l'ensemble électro-hydraulique. La tige 31 porte par l'inter- médiaire de structures porteuses 50 et 51 des moyens d'activation et de désactivation de verrous 6 solidaires de l'ensemble multiconnecteur-POD. Ces moyens, décalés entre eux de 120 , consistent en vérins 52 dont la tige 53 est conformée en une fourchette 53a, dont les dents recourbées vers le bas sont susceptibles de coiffer la butée 6a du verrou 6, de fa- con à ce que la remontée de l'outil libère le verrou 6 de tout contact avec la tige 53 et permette le dégagement de l'outil. Le connecteur mécanique de préhension 40 est de fabrication courante, par exemple commercialisé sous la marque Vetco. Ses caractéristiques prin- cipales sont décrites dans le brevet français n 2555286 au nom de la déposante et sa description détaillée est donc superflue. Le connecteur 40 comporte à l'intérieur d'un corps creux des chiens formés par des lames élastiques 41 d'une bague fendue 43, lesquelles lames sont munies à leurs extrémités de doigts d'encliquetage 42 pénétrant dans un logement ménagé sur le pourtour du mandrin 5. Ladite bague 43 est solidaire de blocs de déverrouillage 44 adjacents aux vérins hydrauliques 45 servant au déverrouillage de la connexion mécanique. Par ailleurs, une bague inter- calaire 46 assure la liaison entre la tige 31 du vérin 30 et le corps 47 du connecteur mécanique 40. Le fonctionnement de l'outil est le suivant. Le tube 10 est ancré sur la plaque de fond7 recouvrant le site de pro- duction et portant les parties femelles servant de récepteurs des connec- teurs 2 et 3 et des sièges pour des colonnes de guidage, non représentées, servant de moyens d'orientation angulaire. L'ensemble multiconnecteur-POD porté par l'outil de pose par l'intermé- diaire du connecteur mécanique 40 est descendu au moyen d'un cable et dirigé dans sa descente au moyen d'un ensemble de manipulation comportant des moteurs et des caméras de télévision, tel que décrit par exemple dans le brevet français n 2555248 au nom de la déposante. Ledit ensemble multiconnecteur-POD étant engagé dans le tube 10, on lui imprime à.l'aide de moteurs un mouvement de rotation nécessaire pour que les amortisseurs 21 et les cônes d'entrée 27 rencontrent les encoches d'in- dexation de l'arête circulaire 10a. Cette orientation angulaire permet un alignement de l'ensemble, de façon telle, que les colonnes de guidage (non représentées) se placent dans les sièges correspondants de la plaque de fond 7, les connecteurs 2 et 3 soient en regard des réceptacles placés sur ladite plaque de fond 7 et les verrous d'ancrage 24 et de verrouillage 6 soient en regard respective- ment des lumières 10b et 10c, dont la largeur est suffisamment grande pour permettre un certain débattement angulaire. On fait actionner les vérins d'ancrage 23, de façon à faire pénétrer les verrous24 dans les lumières 1Ob (partie gauche de la figure 2). On fait actionner le vérin de connexion 30 pour loger les extrémités des connecteurs 2 et 3 dans leurs réceptacles, après quoi on fait actionner les vérinsde verrouillage 52 pour faire pénétrer les verrous 6 dans les lumièreslOc (partie droite de la figure 2). Pour libérer l'ensemble multiconnecteur-POD de l'outil et remonter ce dernier, on déverrouille le connecteur 40 au moyen du vérin 45 repoussant la bague 43, on désancre l'outil en actionnant lesvérins23 et on remonte l'outil. Seul l'ensemble multiconnecteur-POD reste à l'intérieur du tube 10 au fond de la mer. L'outil selon l'invention permet éga&ement d'assurer le remplacement de l'ensemble décrit en cas de défaillance par un nouvel ensemble. A cette fin, on procède à l'opération de pose de l'outil en faisant re- poser son plateau de support dans les encoches d'indexation du tube et on le fait ancrer au moyen des ensembles vérin-verrcu 23,24. 2 610984 On fait actionner le vérin de connexion 32 dont la tige 31 exerce une poussée sur les lames 41 de la bague 43, de façon à ce que le connecteur mécanique 40 saisisse le mandrin 5. On fait activer Es vérins52 pour dégager lesverrous 6 deleurs logements à l'intérieur des,umières- 10c, puis lesvérins23 pour désancrer l'outil du tube en dégageant les verrous24 des lumières lob. En faisant remonter l'outil connecté à l'ensemble multiconnecteur-POD, on libère les connecteurs de leurs réceptacles. Bien que l'exemple d'application décrit concerne un ensemble multicon- necteur-POD, le même outil peut être appliqué à la manipulation d'un pla- teau ne portant que des connecteurs, à condition que ledit plateau soit muni dans sa partie centrale d'un mandrin et à sa périphérie de verrous pour assurer le verrouillage du plateau au tube de guidage. REVENDICATIONS. 1. Outil de pose déconnectable sur une station sous-marine de production pétrolière d'un module comportant un multiconnecteur seul ou associé à un sous-ensemble pour le contrôle à distance des organes de commande de la station, caractérisé en ce que l'embase de la station est munie d'un ensemble de moyens de guidage en translation verticale (10) aptes à coopérer avec des moyens de contact correspondants solidaires du module (1), le module (1) comportant, d'une part, un mandrin (5) muni de moyens coopérant avec des moyens de préhension déconnectables de l'outil et, d'autre part, des moyens de verrouillage (6) du module sur les moyens de guidage (10), ledit outil étant suspendu à un plateau de support (20), lequel porte à sa périphérie des moyens (21,27) pour la pose du plateau (20) sur l'extrémité supérieure (10a) de l'ensemble de moyens de guidage (10) et des moyens d'ancrage du plateau (20) sur les moyens de guidage (10), tandis que l'outil porte, d'une part, des moyens de préhension déconnectables (40) du mandrin (5) et, d'autre part, des moyens d'activation et de désactivation (52,53) des moyens de verrouillage (6) du module sur l'ensemble de moyens de guidage (10). 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage en translation verticale (10) sont constitués par un tube creux (10) ancré au sol et ouvert à son extrémité supérieure (10a). 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'an- crage du plateau de support (20) de l'outil sur la partie supérieure du tube de guidage (10) sont constitués par trois ensembles décalés de 120 , chaque ensemble comportant un vérin hydraulique (23) et un doigt de verrou (24) actionné en translation par ledit vérin, tandis qu'à proximité de son ouverture le tube est muni de lumières d'ancrage (lob) destinées à recevoir lesdits doigts de verrou. 4. Outil selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le plateau de support (20) porte un ou plusieurs amortisseurs de pose (21) se 2 61098 4 terminant en forme de coin (27) pour prendre appui dans les encoches pratiquées sur l'arête circulaire (lOa) de l'ouverture supérieure du tube. 5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arête circu- laire (la) de l'ouverture supérieure du tube porte à des endroits déterminés des encoches d'indexation destinées à recevoir les coins de positionnement des amortisseurs de pose (21) du plateau, de façon à réaliser une orientation angulaire correcte des ensembles vérin-verrou (23,24) par rapport aux lumières d'ancrage ménagées sur le tube. 6. Outil selon la revendication l, caractérisé en ce que les moyens de préhension déconnectables de l'outil sont constitués par un connecteur (40) comprenant à l'intérieur d'un corps creux des. chiens formés par des lames élastiques (41) d'une bague (43) fendue munies à leurs extré- mités de doigts (42) d'encliquetage pénétrant dans un logement ménagé sur le pourtour du mandrin (5), ladite bague étant solidaire de blocs de déverrouillage (44) adjacents à des vérins hydrauliques (45) servant au déverrouillage de la connexion. 7. Outil selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que des moyens de verrouillage du module sur la paroi du tube sont constitués par des verrous coulissants (6) et par des lumières (lOc) ménagées dans la paroi du tube aux endroits correspondant à l'emplacement desdits verrous, lors de la connexion du connecteur sur le mandrin. 8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le verrou cou- lissant (6) est actionné par des moyens d'activation et de désactiva- tion portés par le corps du connecteur, lesdits moyens consistant en un vérin hydraulique (52) à poussoir, lequel poussoir (53) se termine par une fouchette ou crochet dont la partie recourbée est dirigée vers le bas et coopérant avec un épaulement ou une butée (6a). 9. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie supé- rieure du connecteur porte un vérin de connexion (30) en appui sur le plateau de support (20) de l'outil, lequel vérin sollicite en poussée verticale le connecteur (40), après que les ensembles vérin-verrou portés par le plateau de support aient été verrouillés sur la paroi du tube.