Brevet FR2604414A1 — publié le 19880401

-1l- 2604414 DISPOSITIF D'INTERVENTION POUR INSTALLER HORIZONTALEMENT UN EQUIPEMENT SUR UNE UNITE IMMERGEE ET L'EN ENLEVER L'invention concerne un dispositif d'intervention sur une unité immergée pour y installer et en enlever un équipement prévu pour se fixer horizontalement contre cette unité par boulonnage. On sait que l'on peut amener un équipement verticalement sur une unité immergée au moyen de lignes guides, mais l'opération est plus difficile si l'équipement doit venir s'appliquer latéralement contre une unité immergée et se fixer sur cette unité dans une position relative très précise, notamment lorsque cet équipement est lourd. Un tel problème se pose notamment dans le cas d'un robinet d'obturation immergé si l'on veut amener sur le robinet ou en retirer un capot latéral amovible contenant des organes d'obturation et des moyens de déplacement de ceux-ci. La présente invention a pour objet un dispositif permettant de faciliter les manutentions et la mise en place latéralement d'un équipement sur une unité immergée. Ce dispositif comprend une structure d'accueil faisant partie de l'unité immergée et un module d'intervention déplaçable qui comporte une ossature tubulaire définissant une direction longitudinale et qui est apte à supporter ledit équipe- ment et à venir s'appliquer contre la structure d'accueil, en position horizontale de l'ossature, ladite direction longitudinale étant alors placée horizontalement et il se caractérise en ce qu'il comporte: des moyens complémentaires d'accro- chage à la partie supérieure de l'ossature tubulaire et de la structure d'accueil pour permettre à l'ossature tubulaire de s'accrocher en position inclinée par sa partie supérieure à la partie supérieure de la structure d'accueil et de pivoter relativement à cette structure pour venir s'appliquer contre celle-ci en position horizontale, des moyens commandables de verrouillage réciproque pour verrouiller l'ossature tubulaire contre la structure d'accueil, des glissières longitudinales dans l'ossature tubulaire, des supports coulissants montés sur ces glissières, un berceau muni de moyens de support pour supporter ledit équipe- ment et de systèmes de vissage de boulons pour assurer le boulonnage de l'équipement sur l'unité immergée, des liaisons entre ce berceau et chacun -2- 2604414 desdits supports coulissants qui permettent un ajustement transversal de position relative, des vérins de déplacement longitudinal pour, déplacer le berceau par rapport à l'ossature tubulaire et des pièces complémentaires à engagement réciproque sur l'unité immergée et sur l'équipement pour assurer le centrage de l'équipement sur l'unité immergée en jouant sur la possibilité d'ajustement transversal de position relative du berceau et des supports coulissants procurée par lesdites liaisons. Chacune de ces liaisons peut avantageusement comprendre deux pistons attachés chacun à une tige sensiblement verticale, en position horizontale de l'ossature, reliée, pour l'un des pistons, par une articulation à axe longitudinal, à l'un des supports coulissants et, pour l'autre piston, par une articulation à axe longitu- dinal, au berceau et un cylindre intermédiaire sensiblement vertical dans lequel ces deux pistons délimitent chacun une chambre dont le volume tend à être contracté sous l'action de contraction exercée par le poids du berceau, une première de ces chambres étant soumise à une pression légèrement supérieure et la deuxième à une pression légèrement inférieure à la pression d'équilibre qui équilibrerait ladite action de contraction. Ainsi, la première chambre est une chambre de maintien qui est en expansion sous l'effet de la pression régnant dans cette chambre mais qui peut se contracter si l'on exerce un faible effort vers le bas sur le berceau, pour permettre un déplacement vers le bas de ce berceau. La deuxième chambre est une chambre de compensation de poids qui est en contraction sous l'effet du poids du berceau mais qui peut se dilater pour permettre un déplacement vers le haut du berceau si l'on exerce un faible effort vers le haut sur le berceau. Les deux articulations permettent un déplacement relatif transversal du berceau par rapport aux supports. Chacun des systèmes de vissage de boulons dont est muni le berceau comprend, de préférence, un corps creux qui est prévu pour recevoir une portion médiane d'un boulon avec un écrou monté sur celui-ci et qui est bordé par un moyen d'entraînement en rotation de cet écrou et une tête de traction et de rotation qui est disposée dans le prolongement longitudinal de ce corps creux avec des moyens de déplacement longitudinal relatif entre cette tête et ce corps creux, qui reçoit une portion extrême du boulon, et qui porte à son extrémité longitudinale un organe d'entraînement pour faire tourner le boulon d'une fraction de circonférence afin d'agir sur l'ancrage de son autre portion extrême dans l'unité immergée et latéralement des moyens de saisie pour saisir ce boulon - 3 - 22604414 et permettre auxdits moyens de déplacement longitudinal relatif d'exercer une tension sur le boulon préalablement à la mise en action dudit moyen d'entraîne- ment en rotation. On va donner, à titre non limitatif, un exemple de réalisation de l'invention en se référant au dessin joint dans lequel: - la Fig. I représente schématiquement l'ensemble des moyens pouvant être utilisés lors d'une intervention sur une unité immergée; - la Fig. 2 représente, en élévation, un module d'intervention porteur d'un équipement, au moment o il aborde la structure d'accueil solidaire de l'unité immergée à laquelle cet équipement doit être fixé; - la Fig. 3 représente, en élévation, le module d'intervention après sa fixation sur la structure d'accueil; -la Fig. 4 représente, en élévation, le module d'intervention après application de l'équipement contre l'unité immergée; - la Fig. 5 représente l'unité immergée munie de l'équipement après enlèvement d'un module d'intervention; - la Fig. 6 est une vue de détail montrant l'un des verrous qui permettent de verrouiller le module d'intervention sur la structure d'accueil; -la Fig. 7 est une vue de c8té du module d'intervention, dans le cas d'une variante de réalisation, permettant de voir la liaison entre les supports coulissants et le berceau porteur de l'équipement, cette liaison étant représentée à plus grande échelle et en détail sur la Fig. 8; - la Fig. 9 est une vue en élévation et coupe partielle d'un des systèmes de vissage montés sur le module d'intervention, et - la Fig. 10 représente l'un des boulons d'assemblage de l'équipement à l'unité immergée, après enlèvement du système de vissage. Sur la Fig. 1 on a représenté un robinet d'arrêt I immergé installé sur une conduite sous-marine 2 de transport d'hydrocarbures. Ce robinet d'arrêt 1 comprend un corps 3 qui reste constamment fixé sur la conduite 2 et deux capots 4 4- 2 62604414 latéraux tels que le capot 4, l'un de ces capots pouvant éventuellement être détaché du corps 3 sur lequel il est boulonné pour être remonté à la surface et réparé ou remplacé. L'enlèvement d'un capot 4 et la remise en place de celui-ci s'effectuent à l'aide d'un module d'intervention 5 descendu sur le fond marin à partir d'un navire 6 et remonté à la surface au moyen d'une grue 7, le long de lignes guides 8, ce module étant télécommandé depuis une cabine 9 par l'intermédiaire d'un câble ombilical 10. Le module d'intervention 5 que l'on voit sur la Fig. 2 comprend une ossature tubulaire 11 allongée selon une direction assez proche de l'horizontale et munie à sa partie supérieure de moyens d'accrochage 12 prévus pour s'engager sur un support de pivotement 13 porté par une structure tubulaire d'accueil 14 faisant partie du corps 3 de robinet. A la partie inférieure de l'ossature tubulaire I 1 on a installé deux verrous 15. On voit l'emplacement de l'un de ces verrous sur la Fig. 2 et on peut en voir la réalisation en se reportant à la Fig. 6: un crochet 16 prévu pour s'engager avec un élément tubulaire d'accrochage 17 faisant partie de la structure d'accueil 14 est articulé sur un axe 18 et amené en position d'accro- chage ou retiré de cette position par l'action d'un vérin hydraulique 19. Le module 5 est supporté pendant sa descente vers le corps 3 par des élingues de manutention 20 dont la longueur peut être réglée par un mécanisme hydraulique 21 pour tenir compte des variations de poids et de répartition de celui-ci dans le module 5 selon que ce module est chargé ou non d'un capot 4. Sur le corps 3 on a monté deux goupilles 22, 23 prévues pour s'engager dans des évidements correspondants du capot 4 lorsque celui-ci est appliqué contre le corps 3, de manière à assurer un centrage précis du capot 4 sur le corps 3. Les moyens de réception du capot 4 dans le module d'intervention 5 pour le transport de ce capot, vont être décrits en se référant aux Fig. 2, 7 et 8. L'ossature tubulaire 11 possède deux glissières tubulaires 24, 25 sur lesquelles coulissent quatre supports tels que 26. Ces supports coulissants 26 sont liés à un berceau 27 (Fig. 7) par des suspensions 28. La Fig. 8 montre l'une de ces suspensions 28. Un corps cylindrique vertical 29 constitué de deux parties réunies l'une à l'autre par des boulons forme intérieu- rement un espace cylindrique dans lequel peuvent coulisser un piston supérieur 30 -5 - 2 62604414 attaché à une tige 31 et un piston inférieur 32 attaché à une tige 33. La tige supérieure 31 est reliée par une articulation à axe longitudinal 34 à l'un des supports 26 et la tige inférieure 33 par une articulation à axe longitudinal 35 au berceau 27. Entre les deux pistons, le corps cylindrique 29 porte une pièce de butée 36. Les pistons délimitent les espaces suivants: entre le corps 29 et le piston supérieur 30, une chambre de maintien 37 soumise par un orifice 38 à une pression d'équilibre légèrement supérieure à celle qui serait nécessaire pour équilibrer l'action du poids du berceau tendant à contracter le volume de la chambre 37; entre les deux pistons 30 et 32, une chambre intermédiaire 39 reliée par un orifice 40 à une vessie d'équipression non représentée; entre le piston inférieur 32 et le corps 29, une chambre de compensation de poids 41 soumise par un orifice 42 à une pression légèrement inférieure à la pression d'équilibre qui serait nécessaire pour équilibrer l'action du poids du berceau tendant à contracter cette chambre 41. Comme le poids dans l'eau du berceau 27 est variable selon que le berceau porte ou ne porte pas le capot 4, les pressions respectivement légèrement supérieure et légèrement inférieure à la pression d'équilibre sont modifiées aux moments o le capot 4 est transféré du berceau 27 au corps 3 du robinet ou de ce corps 3 au berceau 27. Ainsi, le berceau 27 a une position longitudinale précise par rapport aux supports coulissants 26 tandis que sa position transversale peut être ajustée sans avoir à exercer des efforts importants. La position longitudinale du berceau 27 par rapport à l'ossature tubulaire 11 est réglée au moyen de deux vérins de déplacement longitudinal dont l'un 43 est visible sur la Fig. 2. La saisie du capot 4 par le berceau 27 s'effectue au moyen de quatre axes supports solidaires du berceau tels que les axes 44, 45 visibles sur la Fig. 2 et de quatre potences solidaires du capot 4 et prévues pour recevoir chacune l'un de ces axes supports, tandis qu'un système de verrouillage commandable, non représenté, permet de bloquer longitudinalement ces potences en engagement avec les axes supports. Le module d'intervention 5 comporte aussi des systèmes de vissage pour visser des boulons 46 (Fig. 2) d'assemblage du capot 4 au corps 3 du robinet. Ces systèmes de vissage seront décrits en détail à l'aide des Fig. 9 et 10. Ils soit au nombre de quatre et on peut voir deux d'entre eux en 47 et 48 sur la Fig. 7. Ces systèmes de vissage peuvent être montés sur le berceau 27 par l'intermédiaire de supports oscillants commandés par des vérins tels que le vérin 49. Le module d'intervention 5 comprend d'autres éléments qui n'ont pas été représentés pour ne 6- 2 2604414 pas surcharger le dessin et dont on ne décrira pas l'utilisation du fait qu'ils ne font pas partie de l'invention: centrale hydraulique, ensemble de distribution hydraulique, ensemble de contrôle électrique, injecteurs de graisse, injecteurs d'azote, manipulateur des connecteurs hydrauliques et électriques du capot 4. La Fig. 2 montre le module d'intervention 5 au moment o, dans son mouvement de descente, il arrive, incliné d'environ 15 par rapport à l'horizontale, sur la structure d'accueil 14 à la partie supérieure de laquelle il s'accroche par sa propre partie supérieure. Le module d'intervention 5 pivote alors autour de l'axe de pivotement 13 pour venir s'appliquer en position horizontale contre la structure d'accueil 14 et se verrouiller contre celle-ci au moyen des verrous 15. C'est la position représentée sur la Fig. 3. On actionne ensuite les vérins de déplacement longitudinal 43 pour amener le capot 4 contre le corps 3. Les goupilles 22, 23 en s'engageant dans les évidements correspondants du capot 4 assurent, lors de ce déplacement, le centrage du capot 4 sur le corps 3, les suspensions 28 permettant sans grand effort le déplacement transversal relatif éventuellement nécessaire du berceau 27 par rapport à l'ossature tubulaire 1l1. Pendant ce mouvement, les boulons 46 s'introduisent chacun, par une extrémité d'ancrage, dans un logement prévu à cet effet dans le corps 3. On obtient ainsi la position représentée sur la Fig. 4. On effectue alors l'ancrage des boulons 46 dans le corps 3, leur mise sous tension et le serrage de l'écrou les bloquant, comme on le verra à propos des Fig. 9 et 10. On peut ensuite déverrouiller les organes maintenant le capot 4 dans le module 5 et dégager le berceau 27 en agissant sur les vérins de déplacement longitudinal 43: les axes supports 44 et 45 se retirent de leurs logements dans les potences solidaires du capot 4. Le module 5 se trouve alors vide et on peut le remonter à la surface après avoir ouvert les verrous 15 et ajusté la longueur des élingues 20 pour redonner au module 5 une inclinaison d'environ 15 . La Fig. 5 montre le corps 3 avec son nouveau capot 4 après enlèvement du module 5. La procédure à utiliser pour retirer un capot 4 du corps découle de ce qui vient d'être dit, les opérations successives étant effectuées en ordre inverse. - 7 -22604414 On va maintenant décrire en détail, avec l'aide des Fig. 9 et 10, l'un des systèmes de vissage tels que 47 et 48. On entend par système de vissage un système qui sert aussi bien au vissage qu'au dévissage. Ce système est supporté par le berceau 27 à l'aide de silentblocs 51. Il comporte un corps creux principal 52, dirigé longitudinalement, entourant une partie d'un des boulons 46. Ce corps creux présente intérieurement une première portion cylindrique de diamètre un peu supérieur à celui du boulon 46, une portion conique et une deuxième portion cylindrique élargie permettant l'introduction de l'écrou 53 de serrage du boulon 46. Le boulon se termine à son extrémité d'ancrage par une tête 54 de forme telle que, par rotation d'un quart de tour du boulon 46, cette tête 54 se trouve retenue dans un logement 55 du corps 3 du robinet, dans lequel elle a pu pénétrer librement, avant cette rotation, lors du déplacement longitudinal du berceau 27 rapprochant celui-ci du corps 3. Ce boulon 46 est vu dans sa totalité sur la Fig. 10 tandis que, sur la Fig. 9, on n'a pas représenté l'extrémité d'ancrage de ce boulon. Sur l'extrémité du corps principal 52 formant intérieurement la première portion cylindrique, et dans le prolongement longitudinal de ce corps principal, est montée une tête de traction et de rotation 56 qui peut se déplacer longitudina- lement relativement au corps principal 52 en coulissant sur trois axes, tels que l'axe 57, vissés dans le corps principal 52. Un ressort de rappel constitué ici par des rondelles Belleville 58 tenues par un écrou borgne 59 vissé sur chaque axe 57 tend à appliquer la tête de traction et de rotation contre le corps principal 52, tandis qu'un vérin annulaire comprenant un piston annulaire 60 et une chambre annulaire 61 ménagée dans le corps principal 52 et alimentée en fluide sous pression par un orifice d'alimentation 62 permet d'écarter la tête de traction et de rotation 56 du corps principal 52. - Cette tête de traction et de rotation 56 comprend un bottier 63 sur lequel peut agir le piston annulaire 60 pour écarter la tête de traction et de rotation 56 du corps principal 52. C'est également sur ce boîtier 63 qu'agissent les rondelles Belleville 58 et c'est ce boîtier qui coulisse sur les axes 57. Ce boîtier 63 contient deux mâchoires opposées 64,65 aptes à saisir le boulon 46 entre elles, en étant déplacées l'une vers l'autre dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du boulon 46 par des pistons 66,67 montés dans des cylindres 68,69 fermés par des bouchons et alimentés en un fluide sous pression. Les mâchoires 64,65 d'une part et le boulon 46 d'autre part sont munis d'un système de dents et - 8 - 2 6 0 4 4 1 4 encoches complémentaires permettant un engagement des mâchoires avec le boulon, de sorte qu'un écartement longitudinal du boîtier 63 relativement au corps principal 52 provoque une traction sur le boulon 46 ancré dans le corps 3. A l'extrémité longitudinale du bottier 63 est fixée, par une couronne 70, l'enveloppe 71, en forme de lanterne, d'un organe d'entraînement comportant un vérin rotatif hydraulique 72 apte à entraîner dans une rotation d'un quart de tour, l'extrémité libre 73 du boulon 46, grâce à un manchon claveté 74 s'accouplant à cette extrémité 73 du boulon 46. Un anneau 75 monté dans l'enveloppe 71 sert de butée au boulon 46 dont la position est ainsi bien déterminée par rapport à la tête de traction et de rotation. Le corps principal 52 porte latéralement par l'intermédiaire d'une plaque soudée 76 un moteur hydraulique 77 qui entraîne un engrenage droit 78. L'écrou 53 est muni de dents droites sur sa surface extérieure. Un engrenage intermédiaire 79, engrenant avec l'engrenage 78, est monté de manière à coulisser longitudina- lement sur un arbre 80 porté par le corps principal 52. Il est sollicité par un ressort hélicoîdal 81 vers une plaque d'extrémité 82 de cet arbre 80 et, dans cette position, il engrène avec les dents droites de l'écrou 53. Pour boulonner un capot 4 sur un corps 3, on procède de la manière suivante. La tête 54 de chaque boulon 46 ayant été introduite dans son logement 55 dans le corps 3 par le déplacement du berceau 27 vers le corps 3 et le boulon 46 étant maintenu en appui sur une butée 50 par son autre extrémité 73, et l'anneau butée 75, grâce aux rondelles Belleville 58, on fait tourner au moyen des vérins rotatifs 72 les boulons 46 d'un quart de tour pour verrouiller les têtes 54 de boulon dans leurs logements 55. On serre alors les couples de mâchoires 64, 65 sur chaque boulon 46 à l'aide des pistons 66, 67 et on envoie une pression hydraulique dans les chambres 61 pour tendre les boulons 46 à une certaine valeur de précontrainte. On visse ensuite les écrous 53 jusqu'a ce qu'il viennent au contact du capot 4, à l'aide des moteurs hydrauliques 77. On peut alors relâcher la pression dans les chambres 61 et écarter les couples de mâchoires 64, 65 pour séparer les systèmes de vissage d'avec les boulons 46 en même temps que le berceau 27 se dégage du capot 4. Les opérations inverses permettent d'effectuer le dévissage des boulons 46 lorsqu'on désire enlever un capot 4 du corps 3. _ 9- REVENDICATIONS I - Dispositif d'intervention pour installer horizontalement un équipement sur une unité immergée et l'en enlever, comprenant une structure d'accueil (14) faisant partie de l'unité immergée (3) et un module d'intervention (5) déplaçable qui comporte une ossature tubulaire (11) définissant une direction longitudinale et qui est apte à supporter ledit équipement (4) et à venir s'appliquer contre la structure d'accueil en position horizontale de l'ossature, ladite direction longitudinale étant alors placée horizontale- ment, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens complémentaires d'accrochage (12, 13) à la partie supérieure de l'ossature tubulaire (11) et de la structure d'accueil (14) pour permettre à l'ossature tubulaire (11) en position inclinée de s'accrocher par sa partie supérieure à la partie supérieure de la structure d'accueil et de pivoter relativement à cette structure pour venir s'appliquer en position horizontale contre celle-ci, des moyens commandables de verrouillage réciproque (16, 17, 18, 19) pour verrouiller l'ossature tubulaire (11) contre la structure d'accueil (14), des glissières longitudinales (24, 25) dans l'ossature tubulaire, des supports coulissants (26) montés sur ces glissières, un berceau (27) muni de moyens de support (44, 45) pour supporter ledit équipement (4) et de systèmes de vissage de boulons (47, 48) pour assurer le boulonnage de l'équipement (4) sur l'unité immergée (3), des liaisons (28) entre ce berceau (27) et chacun desdits supports coulissants (26) qui permettent un ajustement transversal de position relative, des vérins de déplacement longitudinal (43) pour déplacer le berceau (27) par rapport à l'ossature tubulaire (11) et des pièces complémentaires à engagement réciproque (22, 23) sur l'unité immergée (3) et sur l'équipement (4) pour assurer le centrage de l'équipe- ment sur l'unité immergée en jouant sur la possibilité d'ajustement transversal de position relative du berceau et des supports coulissants procurée par lesdites liaisons (28). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites liaisons (28) comprend deux pistons (30, 32) attachés chacun à une tige (31, 33) qui est sensiblement verticale en position horizontale de l'ossature tubulaire (11), reliée, pour l'un (30) des pistons, par une articulation (34) à axe horizontal à l'un des supports coulissants (26) et, pour l'autre piston 2 6 0 4 4 1 - 10- (32), par une articulation (35) à axe longitudinal au berceau (27) et un cylindre intermédiaire (29) sensiblement vertical dans lequel ces deux pistons (30, 32) délimitent chacun une chambre (37, 41) dont le volume tend à être contracté sous l'action de contraction exercée par le poids du berceau (27), une première (37) de ces chambres étant soumise à une pression légèrement supérieure et la deuxième (41) à une pression légèrement inférieure à la pression d'équilibre qui équilibrerait ladite action de contraction. 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des systèmes de vissage de boulons (47, 48) dont est muni le berceau (27) comprend: un corps creux (52) qui est prévu pour recevoir une portion médiane d'un boulon (46) avec un écrou (53) monté sur celui-ci et qui est bordé par un moyen d'entraînement en rotation (77, 78, 79) pour entraîner cet écrou et une tête de traction et de rotation (56) qui est disposée dans le prolongement longitudinal de ce corps creux avec des moyens de déplacement longitudinal relatif (60, 61) entre cette tête (56) et ce corps creux (52), qui reçoit une portion extrême du boulon (46) et qui porte à son extrémité longitudinale un organe d'entraînement (72, 74) pour faire tourner ce boulon d'une fraction de circonférence afin d'agir sur l'ancrage de son autre portion extrême (54) dans l'unité immergée (3) et latérale- ment des moyens de saisie (64, 65) pour saisir ce boulon (46) et permettre auxdits moyens de déplacement longitudinal relatif (60, 61) d'exercer une tension sur le boulon préalablement à la mise en action dudit moyen d'entraînement en rotation (77, 78, 79).