Brevet FR2601997A1 — publié le 19880129

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif de fixation d'une colonne-guide amovible à un socle de guidage d'une installation sous-marine d'exploitation pétrolière. Lors du forage des puits de ce genre, il.peut être souhaitable d'aban5 donner le puits temporairement pour une plus ou moins longue période. Ceci peut par exemple être le cas pour des puits d'exploration ou d'essai, mais peut aussi se produire dans le cas de puits de production forés au moyen de bargEsflottantes de forage avant qu'une plateforme de production, plus ou moins permanente, soit mise en place. Dans ces conditions, des mois ou des années peuvent s'écouler avant que le puits soit réouvert après avoir effectué le forage et des essais de production. Pour protéger des têtes de tels puits entretemps, il est souhaitable de les couvrir d'un chapeau ou d'n organe similaire pour les protéger des 15 dommages pouvant être causés par des pêcheurs ou des équipements trainés au sol marin. Toutefois, un tel chapeau de protection, s'il devait également protéger les colonnes-guides placés sur le socle de guidage, serait de dimensions trop importantes. C'est la raison pour laquelle il semble avantageux de disposer des colonnes-guides amovibles, de façon à ce qu' 20 elles puissent être démontées lors du montage du chapeau de protection et être mises en place plus tard lors de la réouverture du puits. On connait déjà des colonnes-guides amovibles, par exemple décrites-dans le brevet US-PS-4 439 068. Ces colonnes-guides sont installées pour permettre leur remplacement en cas d'endommagement au cours du service. 25 Pour cette raison, les colonnes-guides sont munies habituellement d'un système de connexion comprenant un élément femelle en forme de douille ou de manchon placé sur le socle de guidage et un élément mâle ou une clé placé sur l'extrémité inférieure de la colonne-guide et pénétrant dans la douille. Pour tenir la clé en place dans la douille, on dispose 30 habituellement des moyens d'engagement, par exemple en forme de cales qui sont engagées dans des fentes appropriées pour verrouiller la colonneguide sur le socle de guidage. De tels systèmes antérieurs sont relativement compliqués et ils comprennent des parties mobiles disposées avec un jeu relativement faible pour 35 remplir la fonction à laquelle elles sont destinées. Ces facteurs sont préjudiciables à leur fiabilité en raison de particules de sable ou autres qui peuvent pénétrer entre ces parties et provoquer une friction ou blocage. En outre, de tels systèmes ne conviennent pas aux applications, o les colonnes-guides restent démontées pour une plus longue période. 260 1997 Dans de tels cas, les particules entrainées et des végétaux marins peuvent se déposer dans les douilles et il est difficile, même avec le concours d'un plongeur, de nettoyer la'douille suffisamment pour qu'elle puisse recevoir une clé. Un tel nettoyage est tout à fait impossible, si à la place de plongeurs, on voudrait se servir de véhicules sous-marins télécommandés, car leurs bras de manoeuvre ne trouveraient pas d'accès suffisant à la douille très étroite. Ainsi, un des objets de la présente invention est de proposer un procédé de 10 fixation d'une colonne-guide amovible à un socle de guidage pouvant être exécuté de façon relativement simple, de préférence sans intervention des plongeurs, même si un long temps s'est écoulé depuis le démontage de la colonne. Le procédé de fixation d'une colonne-guide amovible à un socle de guidage d'une installation sous-marine d'exploitation pétrolière, la connexion entre la colonne-guide et le socle de guidage comprenant au moins un élément mâle coopérant avec un élément femelle correspondant et des moyens d'engagement pour verrouiller lesdits éléments, consistant à faire descendre la colonne-guide suspendue à l'extrémité d'une ligne-guide à partir d'une 20 structure de surface ou d'un vaisseau au voisinage du socle de guidage, connecter les éléments mâle et femelle en les plaçant en position de coopération et activer les moyens d'interconnexion selon l'invention est caractérisé en ce que, lors de la connexion desdits éléments, on déplace la colonne-guide en principe latéralement vers le socle de guidage pour 25 aligner au moins un élément en saillie dont est muni le socle de guidage avec une cavité correspondante dont est munie la colonne-guide et on applique ensuite une tension à ladite ligne-guide, créant ainsi un déplacement vertical limité de la colonne-guide, ce qui a pour effet de faire pénétrer ladite saillie dans ladite cavité correspondante. Puisque pour aligner la cavité de la colonne-guide avec l'élément en saillie du socle il suffit de déplacer latéralement la colonne, ceci peut être fait sans grande dépense d'énergie ni utilisation d'un équipement spécial. Par ailleurs, il faut exercer une force importante en tirant sur la ligne-guide pour établir la connexion finale entre les éléments. 35 Un autre avantage consiste à éviter des parties mobiles, au moins si la tension de la ligne-guide est maintenue en permanence. Sinon, les éléments peuvent être verrouillés en introduisant les moyens d'engagement -de l'extérieur dans les ouvertures alignées de la colonne et du socle, lesdites ouvertures étant logées de préférence au dessus de ladite cavité 40 et ledit élément en saillie. Le mouvement de la colonne-guide vers le socle de guidage et l'activation des moyens d'engagement peuvent être réalisés avantageusement selon l'invention au moyen d'un véhicule sous-marin télécommandé. La colonne se déplaçant latéralement de l'extérieur vers le socle, le véhicule aura largement de la place réquise pour la manoeuvre, tandis que la saillie étant tournée obligatoirement vers l'extérieur, les bras de manoeuvredu véhicule auront un accès facile pour enlever la végétation marine qui se serait déposée sur la saillie pendant la période de non utilisation. L'invention a également pour objet un socle de guidagepcur une installa10 tion sous-marine d'exploitation pétrolière, muni d'au moins une colonneguide amovible pouvant être connectée audit socle au moyen d'un système de connexion comprenant au moins un élément mâle coopérant avec un élément femelle et des moyens d'engagement pour verrouiller lesdits éléments, caractérisé en ce qu'au moins un élément mâle est disposé sur le socle 15 de guidage et qui comprend un élément en saillie présentant des faces inclinées, en ce que ledit élément femelle est disposé sur la colonneguide et comprend une cavité dont la forme est complémentaire de celle de la saillie et en ce que les moyens d'engagement peuvent être activés de l'extérieur desdits éléments. Une telle disposition offre une grande simplicité de structure, plus fiable que celle des systèmes connus. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ledit élément en saillie est disposé sur une face substantiellement verticale du socle de guidage et la face inférieure dudit élément est en pente vers l'ex25 térieur et vers le bas. Ainsi, la colonne-guide sera tirée vers l'intérieur contre le socle de guidage, lorsqu'une tension sera exercée sur la ligne-guide pendant le montage de la colonne et plus grand sera l'effort de tension, plus solide sera la liaison entre la colonne et le socle. De préférence, ledit élément en saillie possède une face supérieure en pente vers le bas d'un angle plus important que l'angle de la pente de la face inférieure. Ainsi, la forme de l'élément en saillie est adaptée pour pouvoir se dégager du socle, lorsque la tension de la ligne-guide disparait. Les inclinaisons de pentes des faces supérieure et inférieure 35 de l'élément en saillie peuvent être avantageusement, respectivement d' au moins 30 et 15 . Afin de faciliter le mouvement de la colonne vers le socle pendant l'opération de montage, on recommande selon l'invention de munir le socle de guidage à proximité de la face verticale d'une poignée d'attache pour 40 le véhicule télécommandé. 260 1997 Le véhicule peut s'arrimer au socle au moyen de cette poignée, tandis que l'autre bras de manoeuvre peut saisir la colonne-guide et la mettre en place. Pour donner aux moyens d'engagement une forme simple et fonctionnelle, 5 ces derniers peuvent comprendre des ouvertures alignées présentes dans ces éléments, dans lesquelles un organe de verrouillage peut être introduit de l'extérieur, ledit organe présentant à son extrémité inférieure un loqueteau, qui s'engage derrière la paroi intérieure du socle de guidage, lorsqu'on tourne ledit organe, pour empêcher que ce dernier s'en 10 sépare par inadvertance, une masselotte-excentrée placée à l'extrémité externe de l'organe de verrouillage s'opposant à la rotation dudit organe vers une position o le loqueteau n'est pas engagé. Selon une forme de réalisation avantageuse, l'élément femelle est placé dans la partie basse substantiellement plane de la colonne-guide et en ce 15 que l'élément mâle est placé dans une pièce de raccordement fixée par des boulons au socle de guidage. Grâce à cette forme de l'élément femelle, on peut réaliser une surface relativement grande et précise pour prendre appui contre le socle de guidage et grâce à la disposition de l'élément mâle sur une pièce de rac20 cordement, la colonne-guide amovible selon l'invention peut également servir pour des socles de guidage existants conçus pour des colonnes permanentes. L'invention sera mieux comprise à la lumière de l'exemple de réalisation décrit ci-après et illustré par des dessins, dont la figure 1 montre une vue éclatée d'un socle de guidage ayant une pièce de raccordement et d'une colonne-guide selon l'invention, la figure 2 la-. pièce de raccordement selon la figure 1 à l'échelle agrandie la figure 3 la pièce de raccordement de la figure 1 en vue de côté 30 légèrement agrandie la figure 4 une coupe selon IV-IV de la figure 3 la figure 5 une coupe selon V-V de la figure 3 lafigure6montreen perspective la colonne-guide de la figure 1 légèrement agrandie la figure 7 une coupe à l'échelle agrandie selon VII-VII de la figure 6 la figure 8 une coupe selon VIII-VIII de la figure 7, et les figures 9 à 12 illustrent les différentes phases de la connexion de la colonne et du socle représentés aux figures précédentes. La figure 1 représente un socle de guidage de modèle courant pour un puits 40 sous-marin. Désigné par 1,il a la forme carrée. Une plaque verticale 2 est fixée aux coins du socle, avec quatre boulons servant à la fixation d'un socle permanent. Dans le cas présent, aucune colonne de guidage n'est fixée par boulons à la plaque 2, mais une pièce de raccordement 3 l'est à la place. (Les boulons ne sont pas représentés). Une colonne de guidage amovible est à son tour fixée à la pièce de raccordement 3 et elle est verrouillée au moyen d'un organe de verrouillage 5. Une ligne-guide 6 est fixée à la colonne-guide 4. D'autres détails de la pièce de raccordement sont montrés aux figures 2 à 5. On voit, que la pièce de raccordement est faite de plaques soudées entre 10 elles. La partie tubulaire 7 fait office de guide pour les boulons de fixation et les évidements 9 dans la plaque supérieure 8 de la pièce de raccordement pour loger les têtes de boulons évitent le dépassement de ces têtes de la face extérieure de la plaque extérieure. A la plaque extérieure 8 est soudé un élément mâle 10 présentant une saillie 15 en forme de nez. I1 présente des faces en pentes inclinées vers l'extérieur à la fois dans le plan horizontal et dans le plan vertical. Les faces supérieure 11 et inférieure 12 du nez 10 présentent des pentes vers le bas, la pente de la face supérieure étant plus forte que celle de la face inférieure. Les angles d'inclinaison doivent être d'au moins 30 et 15 , respectivement, et de préférence plus grands que l'angle de friction entre le matériau du nez 10 et le matériau de la partie correspondante du socle de guidage 4. Au dessus du nez 10, la plaque extérieure 8 est munie d'un perçage 13 pour recevoir l'organe d'engagement 5. La pièce de raccordement 3 est 25 pourvue à un de ses côtés d'une poignée 14 formant un point de saisie pour le véhicule sous-marin télécommande appelé ROV. Les figures 6 à 8 montrent les détails du socle de guidage 4. Il possède un arbre 15 creux de forme allongée et il contient des moyens pour fixer une ligne-guide 6. L'arbre est fixé par son fond à une partie généralement 30 plane 16, pourvue à sa partie la plus basse d'une poignée 17 servant de point de saisie pour le ROV. Comme il apparait clairement des figures 7 et 8, la partie plane 16 du socle de guidage est pourvue d'une cavité 18 ayant la même forme que la saillie 10 en forme de nez sur la pièce de raccordement 3. Lorsque 35 le socle entre en contact avec la pièce de raccordement, le nez 10 remplira la cavité 18 et, grâce à la surface inférieure 12 en pente du nez , une tension exercée sur la ligne-guide 6 aura pour effet le verrouillage de ces éléments. Egalement la partie plane 16 du socle est munie d'un percage 19 pour l'or40 gane de verrouillage 5. On voit sur la figure 1, que l'extrémité interne 2601997 7 de l'organe de verrouillage est pourvue d'un loqueteau 20, tandis que son autre extrémité possède une poignée 21 qui forme également une masselotte excentrée. Une collerette 22-est présente au milieu de l'organe de verrouillage. Lorsque l'organe de verrouillage est introduit à travers les perçages 19 et 13, la collerette 22 vient buter contre l'extérieur de la partie plane 16 du socle. En même temps, le loqueteau 20 se loge légèrement à l'intérieur du perçage 13 dans la plaque extérieure 8 de la pièce de raccordement 3. En tournant la poignée 21 de la position horizontale à la position verticale, le loqueteau 20 se place derrière la plaque 8, ce 10 qui rend impossible le retrait de l'organe de verrouillage 5. Ainsi, la pièce de raccordement 3 et la partie plane 16 du socle sont verrouillées mutuel 1 ement. Les'figures 9 à 12 illustrent les différentes étapes de la connexion de la colonne de guidage au socle de guidage. Ainsi, la figure 9 montre la colonne-guide 4 suspendue à la ligne-guide 6 à faible distance de la pièce de raccordement 3 du socle 1. La colonne guide est ensuite déplacée, par exemple au moyen du ROV (non représenté), de façon telle que le nez 10 de la pièce de raccordement est aligné et pénètre au moins partiellement dans la cavité 18 de la colonne-guide. Ensuite, on tire sur la ligne-guide 20 6, comme le montre la flèche F à la figure 10. Durant cette étape, la partie plane 16 de la colonne-guide, grâce à la forme spéciale de son nez 10 et de la cavité 18, sera entrainée pour s'engager solidement dans la plaque extérieure 8 de la pièce de raccordement 3. Avec les éléments en cette position, l'organe de verrouillage 5 est introduit dans les ouver25 tures 19 et 13, puis on le tourne de façon à ce que les éléments soient verrouillés, comme indiqué aux figures 11 et 12. Lorsqu'on veut retirer la colonne-guide 4, on procède aux mêmes opérations dans l'ordre inverse. D'abord, on retire l'organe de verrouillage 5 en le tournant de 90 et 30 on tire dessus. Ensuite, on relâche la tension de la ligne-guide 6, provoquant ainsi le glissement relatif de la partie plane 16 de la colonne relativement à la pièce de raccordement 3, grâce à la face supérieure en pente 11 du nez. Au cas o les deux parties ne se détacheraient pas, par exemple à cause de la formation de la rouille ou du dépôt des végé35 taux marins, une application d'une force latérale vers l'extérieur à la colonne-guide, par exemple exercée par le ROV, permettrait la libération de la colonne de son engagement dans la pièce de raccordement. Il est bien entendu que, l'invention ayant été décrite dans un mode préférentiel de réalisation, elle peut subir de nombreuses variantes à la portée de l'homme de l'art sans sortir du cadre revendiqué. Ainsi, les formes des éléments mâle et femelle qui coopèrent peuvent être variées. On peut, par exemple, donner à l'élément mâle une forme de section horizontale divergeante vers l'extérieur et à l'élément femelle 5 une fente verticale en queue d'aronde à l'intérieur de la partie inférieure de la colonne, ladite fente en queue d'aronde étant ouverte au sommet et ferméeen bas. De même, les moyens d'engagement peuvent revêtir de formes diverses, par exemple le loqueteau peut être fixé en pivotement à la pièce de raccordement et pivoter pour saisir l'arrière d'une partie 10 de la colonne-guide. 260 1997 REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation d'une colonne-guide amovible à un socle-de guidage d'une installation sous-marine d'exploitation pétrolière, la connexion entre la colonne-guide (4) et le socle de guidage(l) comprenant au moins un élément mâle coopérant avec un élément femelle correspondant et des moyens d'engagement pour verrouiller lesdits éléments, consistant à: faire descendre la colonne-guide (4) suspendue à l'extrémité d'une ligneguide (6) à partir d'une structure de surface ou d'un vaisseau au voisinage du socle de guidage (1), - connecter les éléments mâle et femelle en les plaçant en position de 10 de coopération et - activer les moyens d'interconnexion, caractérisé en ce que, lors de la connexion desdits éléments, on déplace la colonne-guide (4) en principe latéralement vers le socle de guidage pour aligner au moins un élément en saillie (10) dont est muni le socle de 15 giidage avec une cavité correspondante (18) dont est munie la colonneguide et on applique ensuite une tension à ladite ligne-guide (6), créant ainsi un déplacement vertical limité de la colonne-guide (4) par rapport audit socle de guidage, ce qui a pour effet de faire pénétrer ladite saillie (10) dans ladite cavité correspondante (18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit lors de l'activation lesdits moyens d'engagement (5) de l'extérieur dans des ouvertures alignées (19,13) de la colonne-guide (4) et du socle de guidage (1), lesdites ouvertures étant de préférence logées au dessus de ladite cavité (18) et de la saillie (10). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit déplacement de la colonne-guide (4) vers le socle de guidage (1) et l'activation desdits moyens d'engagement (5) sont opérés au moyen d'un véhicule télécommandé. 4. Un socle de guidagepour une installation sous-marine d'exploitation 30 pétrolière, muni d'au moins une colonne-guide (4) amovible pouvant être connectée audit socle au moyen d'un système de connexion comprenant au moins un élément mâle coopérant avec un élément femelle et des moyens d'engagement pour verrouiller lesdits éléments, caractérisé en ce qu'au moins un élément mâle est disposé sur le socle de guidage (1) 35 et qui comprend un élément en saillie (10) présentant de préférence une section conique, en ce que ledit élément femelle est disposé sur la colonne-guide (4) et comprend une cavité (18) dont la forme est com- 9 2601997 plémentaire de celle de la saillie (10) et en ce que les moyens d'engagement (5) peuvent être activés de l'extérieur desdits éléments. 5. Socledeguidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément en saillie (10) est disposé sur une face substantiellement ver5 ticale (8) dusocledeguidage (1) et la face de dessous dudit élément (12) est en pente vers l'extérieur et vers le bas. 6. Socle deguidage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément en saillie (10) possède une face supérieure (11) en pente vers le bas d'angle plus important que l'angle de la pente de la face in10 férieure (12). 7. Socle deguidaceselon la revendication 6, caractérisé en ce que les angles d'inclinaison de pentes des faces supérieure (11) et inférieure (12) de l'élément en saillie sont respectivement d'au moins 30 et 15 . 8. Sccle de guidageselon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en 15 ce que le socledeguidage (1) est pourvu à proximité de la face substantiellement verticale (8) d'une poignée (14) d'attache pour le véhicule télécommandé. 9. Socle de guidageselon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'engagement comprennent des ouvertures alignées 20 (19,13) présentes dans lesdits éléments, dans lesquelles un organe de verrouillage (5) peut être introduit de l'extérieur, ledit organe (5) présentant à son extrémité intérieure un loqueteau (20), qui s'engage derrière la. paroi intérieure du soclede guidage, lorsqu'on tourne ledit organe, pour empêcher que ce dernier s'en sépare par inadvertance, une 25 masselotte excentrée placée à l'extrémité externe de l'organe de verrouillage s'opposant à la rotation dudit organe vers une position o le loqueteau n'est pas engagé. 10. Socle de guidage selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'élément femelle (18) est placé dans la partie basse (16), sub30 stantiellement plane de la colonne-guide (4) et en ce que l'élément mâle est placé dans une pièce de raccordement (3) fixée par boulons au socle de guidage (1).