Brevet FR2617233A1 — publié le 19881230

La présente invention se rapporte à des installations de production pétro- lière placées dans des stations sous-marines à grande profondeur. De telles stations doivent être mses en place, entretenues et contrôlées, sans intervention directe, au moyen de systèmes automatiques de contrôle. Dans les brevets français 2371552 et 2555249 au nom de la déposante, on a décrit de telles stations sous-marines comportant un châssis rectangu- laire de base formant un gabarit rigide posé sur le fond marin et qui est pourvu de plusieurs emplacements pour recevoir des ensembles modulaires. Lesdits emplacements recoivent, par l'intermédiaire d'un socle de guidage pourvu de quatre colonnes guides, de tels ensembles modulaires. Un d'eux peut consister en un équipement de tête de puits composé d'un bloc de sécurité au dessus duquel est placé un bloc de production portant des équipementsde commande automatique et à, distance logés sous forme de con- teneurs dans des logements ménagés sur la face supérieure du carter re- couvrant ledit bloc de production. Un tel module double comporte ainsi l'empilement au moyen de colonnes guides des deux modules. Selon le brevet 2555249, dans une zone périphérique adjacente aux deux côtés opposés du châssis rectangulaire, se trouvent des emplacements pour de tels équipements de tête de puits, tandis qu'une aire centrale du châs- sis constitue un emplacement ménagé pour recevoir des unités modulaires empilées, telles qu'une unité de connexion et une unité de contrôle peri- phérique, tandis qu'au centre se trouve l'emplacement pour une unité de commande centrale de la station. Chaque unité modulaire est pourvue d'organes de guidage, dont la géomé- trie correspond à celle des dispositifs de guidage placés soit sur des socles de guidage fixés au châssis, soit sur des modules sous-jacents. De telles installations présentent quelques inconvénients. Les canalisa- tions de collecte des effluents de tête de puits partant de la tête de puits doivent être d'abord raccordées au module de connexion, puis par- courir des distances importantes avant d'aboutir aux lignes d'évacuation. De même, la connexion automatique électro-hydraulique du module de con- nexion aux réceptacles multiconnecteurs du bloc de production de la tête de puits n'est pas aisée, lorsque la distance entre ledit module et la tête de puits augmente. En fait, une installation placée sur un châssis rectangulaire n'admet qu'un nombre limité de têtes de puits en raison d'éloignement que pré- sentent ces têtes des modules de connexion et de contrôle périphérique, ainsi que du module central de contrôle. En outre, le fond marin présentant des dénivellations importantes de sur- face, le placement à plat d'un chassis de dimensions importantes sur un tel fond semble très difficile. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients. Elle pro- pose une station sous-marine modulaire sur chassis monopode de production pétrolière comportant une plateforme de forme octogonale portée par une pile centrale ancrée au sol et sur laquelle est fixé un module de col- lecte des effluents, sur lequel est empilé au moyen de colonnes de gui- dage un module central de contrôle, tandis que sur au moins un de six côtés de la plateforme octogonale est fixé en porte à faux un châssis destiné à surplomber un puits de forage et portant une tête de production comprenant un bloc de sécurité sur lequel est empilé au moyen de colon- nes guides un bloc de production, aux deux côtés restantes de la plate- forme octogonale étant fixés, placés sur des chassis, une tête d'ombi- lical ou centre de traitement auquel aboutissent les conduits et les câbles de surface pour la commande électro-hydraulique et un module de raccordement pour l'évacuation ou l'injection des effluents. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la description d'un mode de réalisation illustré par les dessins, dont la figure 1 présente schématiquement une vue de dessus de l'installation, la figure 2 une vue de côté en coupe selon A-A' de la figure 1, et la figure 3 le module de collecte et son réseau en perspective. La plateforme octogonale 1 est portée par une pile centrale 2 retenue dans le fond marin. Ses six côtés portent des châssis 10 à 15, sur les- quels reposent six têtes de production. Chaque tête de production est constituée par une partie inférieure ou bloc de sécurité 30 et une partie supérieure ou bloc de production 40. Le bloc de production regroupe les composants sensibles, tels que cap- teurs, duses, vannes de process et de sécurité, ainsi que le télécontrôle propre à la tête de production. En cas de défaillance d'un des composants, le bloc de production est remonté et remplacé par un bloc identique. Pendant cette opération, réalisée sans intervention de plongeur, la fer- meture du bloc inférieure contribue à assurer la sécurité du puits. Chaque châssis 10 à 15 porte quatre colonnes guides 21, sur lesquelles sont placés au dessus du puits de forage 16, au moyen de manchons de guidage 22, le bloc de sécurité 30 et le bloc de production 40, solidaires de ces manchons. Chaque bloc de production porte un connecteur de connexion pétrolière 41. Le contrôle de chaque tête de puits est assuré par un ensemble électro- hydraulique 42, intégré au bloc. A la pile centrale 2 est ancré au dessus de la plateforme 1, un module collecteur 5. Verrouillé sur la plateforme de base, ce module assure le transit des fluides entre les six puits et le réseau de collecte, et notamment comporte des sorties des effluents de production par 6, des fluides de tests individuels de puits par 7 et des lignes de service, par exemple un annulaire de gaz lift, par 8. La collecte des effluents est représentée en détail à la figure 3. Le module 5 de forme octogonale est formé de tubes soudés pour la pro- tection des conduites qu'il renferme. Il est pourvu des six connecteurs mâles multipassage 50 correspondant aux six têtes de puits 30,40. Chaque bloc de production 40 est relié par une ligne de production 51, qui à l'aide des deux dérivations, l'une 51a et l'autre 51b pour le test individuel, aboutit, ainsi que la ligne de service 52 dans un connecteur femelle 41 coiffant le connecteur mâle 50. Trois lignes de collecteurs débouchent de chaque connecteur 50, les lignes en provenance de chaque connecteur relatif à un puits, sont réunies en trois lignes groupées: ligne de test 7, ligne de service 8, par exemple pour un gaz lift, et ligne de production 6. Toutes les lignes sont munies de vannes 58,59 et notamment la ligne de production 6 qui est munie d'une vanne d'isolement 57 pouvant être actionnée par un véhicule télécommandé. Elle permet d'isoler la station des flow-lines, lorsqu'on relève un bloc de production pour éviter la vidange de pétrole dans la mer. Les trois lignes 6,7 et 8, après avoir fait plusieurs boucles à l'inté- rieur de l'octogone pour assurer une plus grande souplesse de manoeuvre, aboutissent dans un module de raccordement 70 assurant la connexion trois passages sur le réseau de flow-line 71. Un connecteur multipassage 50a permet le relevage d'une vanne télécom- mandée située après le circuit de production et de test. Cette vanne isole les deux circuits en exploitation normale et permet leur liaison, si besoin. Le module 5 porte sur sa face supérieure des colonnes guides 12 servant à la mise en place de l'unité centrale de contrôle 60. Elle sert à rece- voir des messages codés qui lui sont envoyés depuis le centre de traite- ment de surface par l'intermédiaire d'un microprocesseur 63 et d'un câble coaxial de liaison 61. La puissance hydraulique lui est également four- nie depuis le centre de traitement par un ombilical. L'ensemble des ombili- caux reliés au centre de traitement transite par un module 80 fixé à l'un des châssis arrimés aux côtés de la plateforme octogonale 1. Les liaisons entre ce module et l'unité centrale de contrôle 60 sont établies à l'aide d'un télémanipulateur ou robot. Les liaisons électro-hydrauliques de l'unité centrale 60 avec les blocs de production 40 s'effectuent en plaçant les multiconnecteurs mâles 62 portés par l'unité 60 dans les réceptacles correspondants 43 des blocs de production au moyen de manipulateurs autonomes, tels que décrits dans le brevet francais 2555248 au nom de la déposante. REVENDICATIONS 1. Station sous-marine modulaire sur châssis monopode de production pétro- lière, caractérisée en ce qu'elle comprend une plateforme (1) de forme octogonale portée par une pile centrale (2) ancrée au sol, sur laquelle est fixé un module de collecte des effluents (5), sur lequel module est empilé au moyen de colonnes guides un module central de contrôle (60), tandis que sur au moins un de six côtés de la plateforme octo- gonale est fixé en porte à faux un chassis (10 à15), destiné à sur- plomber un puits de forage et portant une tête de production compre- nant un bloc de sécurité (30) sur lequel est empilé au moyen de co- lonnes guides un bloc de production (40), aux deux autres côtés de la plateforme octogonale étant fixés par l'intermédiaire de châssis une tête d'ombilical (80) à laquelle aboutissent les conduites et les câbles de surface pour la commande et la transmission de puissances électrique et hydraulique et un module de raccordement (70) pour l'éva- cuation des effluents. 2. Station selon la revendication l, caractérisée en ce que le contrôle de chaque tête de puits est assuré par un ensemble électro-hydraulique (42) intégré au bloc de production. 3. Station selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le mo- dule de contrôle central (60) loge un ensemble électro-hydraulique central (63) distribuant les puissances électrique et hydraulique et les signaux, lesquels signaux comprennent des messages codés trai- tés par un microprocesseur logé dans cette unité. 4. Station selon la revendication l, caractérisée en ce que le module de collecte (5) de forme octogonale formé par des tubes soudés de protection comporte des branchements sur des blocs de production de chaque puits et trois lignes de production (6), de test (7) et de ser- vice (8), lesquelles lignes font plusieurs boucles de souplesse à l'intérieur du module avant d'aboutir au module de raccordement (70) sur les flow-lines.