Brevet FR2623848A1 — publié le 19890602

La présente invention concerne un appareil de sup- port d'outils pour l'accomplissement de différentes opéra- tions en relation avec l'exécution de travaux sous-marins sans intervention humaine. Dans l'exploitation de pétrole et de gaz provenant de puits situés au fond de la mer, avec des profondeurs d'eau croissantes, on sera conduit à travailler à partir d'installations disposées au fond. D'autre part, avec des installations dites satellites situées au fond, il peut être économiquement favorable de relier des dépôts périphériques à une plateforme existante. Dans le cas d'installations situées au fond, il serait favorable à de nombreux égards d'utiliser un équipement automatique aussi bien pour la mise en place que pour la maintenance des installations. A de grandes profondeurs, il serait absolument nécessaire d'uti- liser un équipement automatique pour la mise en place et la maintenance des installations situées au fond, pour l'ex- ploitation de pétrole et de gaz. Pour pouvoir accomplir en mer plusieurs opérations différentes télécommandées et sans présence humaine, au moyen d'installations situées au fond de la mer, pour l'ex- ploitation de pétrole et de gaz, on a fabriqué un appareil de support d'outils présentant une grande souplesse d'utili- sation, qu'on peut employer pour surveiller des systèmes et avec différents outils pour des opérations d'inspection, de mise en place, de réparation, de remplacement d'organes, de commande et de maintenance, etc. , d'installations situées au fond; L'appareil de support d'outils comprend essentiel- lement un bâti en charpente métallique avec des jambes, des accessoires et des dispositifs de retenue pour des câbles de guidage. L'appareil de support d'outils est en outre équipé d'un système de commande, d'un système de lancement et d'un système d'alimentation. Une ligne de commande et de liaison relie l'appareil de support d'outils à un équipement de travail et à une alimentation sur un navire de surface ou une plate-forme. La ligne de liaison est dimensionnée de fa- çon à pouvoir soulever jusqu'à la surface l'appareil de sup- port d'outils ainsi que les outils, à partir de l'emplace- ment d'installation au fond. La partie consistant en un bâti en charpente métal- lique avec les jambes, doit avoir une grande étendue dégagée dans les directions avant et arrière, pour permettre l'ac- complissement de différents travaux dans une plage de tra- vail étendue, avec le support d'outils en position. Le bâti avec les jambes doit être dimensionné de façon à avoir une flottabilité élevée, et il doit être conçu de façon à offrir une grande souplesse dans le positionnement d'outils et de leurs systèmes de commande et d'alimentation. L'appareil de support d'outils conforme à l'inven- tion comprend une partie consistant en un bâti en charpente métallique auquel sont fixées des jambes. Le bâti supporte un module de commande et un module d'alimentation. Des dis- positifs de retenue de câbles de guidage sont fixés de façon amovible au bâti ou, selon une variante, aux jambes. Des bras de manipulateurs peuvent être fixés aux jambes. Des moyens pour l'accouplement d'outils et des organes de conne- xion pour la transmission de signaux et d'énergie vers les outils sont fixés à la partie centrale du bâti. Les jambes sont conçues de façon qu'on puisse leur fixer un outil et qu'on puisse monter des jambes de support supplémentaires. L'appareil de support d'outils, en association avec différents outils, permet d'accomplir différents travaux, par exemple le montage et le démontage de vannes disposées horizontalement et verticalement, le montage et le démontage d'un module de commande, des opérations d'inspection, de test de pression et d'usinage, le raccordement de tuyaux, la coupure de tuyaux, le treuillage, l'enlèvement de ciment autour de tuyaux, et la manipulation de diverses pièces, ap- partenant par exemple à la tête d'éruption. L'appareil de support d'outils est conçu et dimensionné de manière a être capable de soulever et de manipuler des modules dans une gammé de poids étendue, en association avec les différents outils. Sur le navire de surface ou la plate-forme, on équipe l'appareil de support d'outils avec un outil appro- prié pour l'opération prévue. On fait ensuite descendre jusqu'à l'installation située au fond l'appareil de support d'outils avec l'outil. Au moyen d'un équipement de commande se trouvant sur le navire de surface ou la plate-forme, on commande et on contrôle le travail qui est effectué au fond, avec la ligne de commande et de liaison reliée à l'appareil de support d'outils. Lorsque le travail est terminé, on ra- mène l'appareil de support d'outils sur le navire de surface ou la plateforme, à l'aide de la ligne de commande et de liaison. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 montre un appareil de support d'outils, La figure 2 montre un appareil de support d'outils, en vue de côté, avec un outil amarré contre une tête d'érup- tion, La figure 3 montre un appareil de support d'outils, avec un outil pour la manipulation horizontale d'une vanne placée horizontalement, La figure 4 montre un appareil de support d'outils avec un outil pour la manipulation verticale d'une vanne placée verticalement, La figure 5 montre un appareil de support d'outils avec un outil prévu pour l'introduction d'un dispositif de nettoyage, La figure 6 montre un appareil de support d'outils avec un outil prévu pour l'enlèvement de ciment autour de tuyaux; et La figure 7 montre un dispositif de préhension pour un appareil de support d'outils. La figure 1 montre comment un appareil de support d'outils comprend un bâti 1 avec des jambes 2. Les jambes pQuventêtre fixées de façon réglable au bâti 1. Des disposi- tifs de retenue de câbles de guidage 3 sont reliés au bâti 1. Des câbles de guidage 4 relient le navire de surface à l'installation située au fond. Avec les dispositifs de re- tenue de câbles de guidage 3 autour des câbles de guidage 4, on peut faire descendre de façon simple l'appareil de sup- port d'outils 1, 2 vers l'installation située au fond, sans avoir à utiliser des éléments de lestage supplémentaires, et on peut ensuite ramener l'appareil au moyen de la ligne de commande qui est fixée au bâti, sans avoir à utiliser des corps flottants supplémentaires. Les systèmes fonctionnels qui sont présents à bord du navire de surface sont capables de compenser, dans de larges limites, la houle que peut subir le navire de surfa- ce. Avec ce type d'appareil de support d'outils, lorsque les câbles de guidage sont fixés à l'installation située au fond, on peut positionner l'appareil de support d'outils de façon exacte par rapport à l'installation, pour l'accomplis- sement d'un travail. Un appareil de support d'outils pouvant se déplacer librement présente des limitations considérables en ce qui concerne la manoeuvrabilité, à cause des courants sous-marins, malgré l'utilisation de propulseurs. La capaci- té de levage est également fortement limitée, du fait que des corps flottants très lourds sont nécessaires pour avoir des forces de levage élevées. Avec des câblesde guidage, on peut manoeuvreraisément un appareil de support d'outils dans la plage prévue, et cet appareil- peut avoir une grande capa- cité de levage. Un module de commande de fonctionnement 5 et un mo- dule d'alimentation 6 sont montés sur le bâti 1 de l'appa- reil de support d'outils, et ces modules sont conçus de fa- çon à contrôler et à commander les travaux, en association avec les différents outils. Une ligne de commande et de liaison 7 est fixée au bâti 1 pour la transmission de si-' gnaux de commande vers le module de commande de fonctionne- ment 5 et pour le transport de l'appareil de support d'ou- tils avec des outils et éventuellement une pièce qui a été enlevée. Les pieds des jambes 2 peuvent être conçus d'une manière appropriée, en fonction du type d'opération. Des bras de manipulateurs 8 peuvent également être fixés aux jambes 2 lorsque certains travaux doivent être effectués, éventuellement avec un outil fixé à ces bras. Pour contrôler les travaux, l'appareil de support d'outils est équipé d'une ou de plusieurs caméras de télévision et de projecteurs, et éventuellement d'un autre système de contrôle, comme un sys- tème de contrôle à ultrasons, pour déterminer la position de différents organes dans la plage dans laquelle un travail est effectué. La figure 2 montre par une vue de côté comment un appareil de support d'outils 1, 2 est amarré contre une tête d'éruption 9 dans une installation sous-marine.L'appareil de support d'outils est conçu de façon à fonctionner en coopé- ration avec des éléments existants qu'on appelle des colon- nes de guidage ou des organes de guidage, 11. L'outil 10, qui est par exemple un outil de remplacement de vanne, peut être placé dans différentes positions. Il est en outre pos- sible que l'amarrage de l'appareil de support d'outils soit effectué au choix horizontalement ou verticalement. La figure 3 montre par une vue de face comment un appareil de support d'outils 1, 2 est équipé de moyens 12 pour l'accouplement à un outil, pour la manipulation hori- zontale et le remplacement d'une vanne placée horizontale- ment. La figure 4 montre par une vue de face comment l'appareil de support d'outils 1, 2 est équipé d'un outil 13 pour le levage d'une vanne verticale. Un bras de manipu- lateur 14 est fixé à une jambe 2. Selon une variante, l'ou- til 13 peut être équipé d'un dispositif 15 pour le raccorde- ment de tuyaux. Pour pouvoir faire face à un dégagement éventuel par rapport aux câbles de guidage 4, l'appareil de support d'outils est équipé de propulseurs 16 qui sont fixés aux Jambes 2. La figure 5 montre comment un appareil de support d'outils 1, 2, avec un module de travail 19 prévu pour l'in- sertion d'un dispositif de nettoyage, a atteint sa position inférieure, avec les manchons de guidage 17 guidés vers l'installation sous-marine. Dans l'angle supérieur du bâti 1, se trouvent des manchons de guidage 18 pour les câbles de guidage 4. Pour garantir une distance correcte entre les manchons de guidage tubulaires 17, ces derniers sont proté- gés par des moyens d'absorption de chocs. On choisit des ressorts et des amortisseurs de façon à obtenir un freinage progressif du mouvement. La figure 6 montre comment un appareil de support d'outils 1, 2 est adapté pour l'enlèvement de béton se trouvant sur un tuyau 20. Un outil 21 pour l'enlèvement de béton est fixé au bâti 1 de l'appareil de support d'outil. Dans ce cas, l'appareil de support d'outils est également équipé de quatre jambes de support réglables 22. Un module d'orientation équipé d'un propulseur de déplacement et aìentatian 16 est monté sur chaque jambe 2, de façon qu'on puisse manoeuvrer l'appareil de support d'outils après qu'il a été libéré, sans câbles de guidage. La figure 7 montre comment un appareil de support d'outils peut être équipé de moyens de préhension 23 prévus seulement pour soulever un dispositif ou pour la fixation de différents outils, chaque dispositif et outil étant équipé d'un organe 24 adapté aux moyens de préhension. Dans les cas dans lesquels le dispositif ou l'outil exige égale- ment une alimentation électrique, l'appareil de support d'outils est équipé d'un connecteur d'alimentation, à l'en- droit auquel le dispositif ou l'outil correspondant comporte un dispositif de connexion correspondant. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de support d'outils pour l'accomplisse- ment de différentes opérations en relation avec des travaux sous-marins sans intervention humaine, caractérisé en ce qu'il comprend une partie consistant en un bâti en charpente métallique (1), avec des jambes (2) équipées de dispositifs de retenue de guidage (3) pour des câbles de guidage (4), des systèmes de commande de fonctionnement et d'alimentation (5, 6) et des accessoires,etdes moyens de préhension (12) ou autres pour l'accouplement d'outils avec des moyens destinés à contrôler et à commander le fonctionnement de l'appareil de support d'outils, et en ce qu'une ligne de commande (7) relie une installation de surface ou une structure analogue à l'appareil de support d'outils, pour la commande du fonc- tionnement et l'alimentation de ce dernier. 2. Appareil de support d'outils selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs bras de manipu- lateurs (8) sont fixés de façon réglable sur l'appareil de support d'outils (1,2), par exemple pour manipuler un outil ou un organe qui lui est accouplé, et les bras de manipula- teurs (8) sont commandés et alimentés en énergie au moyen des systèmes de commande de fonctionnement et d'alimentation (5, 6). 3. Appareil de support d'outils selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les dispositifs de retenue de câbles de guidage (3) pour les câbles de guidage (4) sont fixés de façon flexible sur l'appareil de support d'outils (1, 2). 4. Appareil de support d'outils selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que des jambes de support régla- bles (22) sont accouplées aux jambes (2) du bâti (1). 5. Appareil de support d'outils selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs propulseurs (16) sont fixés à l'appareil de support d'outils, et ce ou ces propulseurs (16) sont commandés et alimentés en énergie à partir des systèmes de commande de fonctionnement et d'ali- mentation (5, 6). 6. Appareil de support d'outils selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pré- hension (23) ou des moyens semblables, qui sont adaptés à l'organe d'accouplement de conception commune (24) de dif- férents modules.