Brevet FR2656274A1 — publié le 19910628

La présente invention est relative à un dispositif de chargement en mer d'un tanker et, plus particulièrement, à un tel dispositif du type qui comprend un module fixé sur un fond marin et raccordé à une source de pétrole brut par un conduit rigide posé sur le fond, et un conduit flexible pour raccorder l'extrémité du conduit rigide solidaire du module à des moyens de stockage situés dans le tanker. Les dispositifs de ce type utilisés à ce jour sont en général conçus pour assurer le mouillage du tanker à l'aide d'une ligne unique. On connaît ainsi un dispositif dit CALM (sigle de l'expression anglo-saxonne " Catenary Anchor Leg Mooring") comprenant une bouée ancrée par de multiples chaînes et constituant un point de mouillage pour le tanker, cette bouée étant connectée au module sous-marin par un ou plusieurs conduits flexibles sous-marins, des conduits flexibles flottants raccordant, par l'intermédiaire d'un joint tournant, l'extrémité du premier, fixé sur la bouée, à des réservoirs du tanker. Le joint tournant empêche que les conduits flexibles flottants ne subissent des contraintes de torsion qui pourraient l'endommager quand le tanker tourne autour de la bouée, sous l'influence du vent ou des courants marins. On connaît aussi un dispositif de chargement dit SALM (de l'expression anglo-saxonne " Single Anchor Leg Mooring") qui comprend une bouée à ligne d'ancrage unique reliée au module sous-marin. Un conduit flexible raccorde directement le module au tanker. La bouée est encombrante car elle doit présenter une forte flottabilité pour ramener l'extrémité de la ligne d'ancrage fixée à cette bouée, à la verticale du module sous-marin grâce à un couple de rappel dû à cette flottabilité. On connaît encore des dispositifs de chargement dits ALT (sigle de " Articulated Loading Tower") et SMPT (" Single Point Mooring Tower"). Le dispositif ALT comprend une tour de chargement articulée sur un module sous-marin et présentant une flottabilité propre à ramener la tour à la verticale du module. Le dispositif SMPT comprend une tour fixe de chargement. Dans les deux cas le tanker est raccordé à la tête de la tour qui déborde de la surface de l'eau par une aussière d'amarrage ou par un bras rigide qui tourne d'un bloc avec le tanker autour du sommet de la tour. Le raccordement des moyens de stockage prévus dans le tanker avec la source de pétrole brut se fait par l'intermédiaire d'un joint tournant disposé au sommet de la tour, pour les raisons expliquées ci-dessus en liaison avec la description du dispositif CALM. Ces dispositifs connus souffrent tous d'au moins un des inconvénients suivants. En période d'attente, c'est-àdire en l'absence de tanker et de raccordement de ce tanker à la source de pétrole brut par l'intermédiaire du module sous-marin, ces dispositifs présentent un encombrement en surface important. Cette caractéristique est particulièrement dommageable pour des sites de chargement installés dans des zones où circulent en surface de nombreux obstacles. C'est le cas en particulier en zone arctique, où, outre la circulation normale de navires et autres véhicules marins, des icebergs et des plaques flottantes de glace accroissent d'une part les dangers de la circulation à la surface de l'eau et, d'autre part, les risques d'endommagement par ces icebergs ou glaces de dispositifs flottants.En mer froide, la maintenance de dispositifs flottants, notamment en cas de dommages causés par des plaques de glace ou des icebergs, est particulièrement coûteuse et délicate du fait des conditions climatiques difficiles. Les dispositifs connus à ligne de mouillage unique décrits ci-dessus doivent en outre être équipés d'un joint tournant, à une extrémité du conduit flexible de raccordement au tanker, pour éviter l'application de contraintes de torsion au conduit, comme on l'a vu plus haut. Dans les dispositifs décrits ci-dessus ce joint tournant est disposé soit sur le module sous-marin (dispositif CALM ou SALM) soit en haut de la tour (dispositif ALT ou SMPT). Dans les deux cas ce joint tournant est placé dans une position qui rend sa maintenance difficile et donc coûteuse. L'homme de métier sait en effet que de tels joints se bloquent facilement et exigent par conséquent des interventions fréquentes pour être débloqués. Quand le joint est solidaire du module sous-marin, des plongeurs doivent être utilisés à cet effet.Quand le joint est placé en sommet de tour, la maintenance du joint se fait aussi dans des conditions difficiles. Dans les deux cas le joint est soumis à l'agression de l'eau de mer, particulièrement lorsque le joint est sous-marin, ce qui motive nombre d'interventions. Une fuite du joint s'avérerait en effet particulièrement dommageable par la pollution qu'elle entraîne. Enfin, dans les dispositifs de chargement connus, la ligne de mouillage unique du tanker et le conduit flexible de raccordement de la source de pétrole brut au réservoir du tanker, sont en général dans des positions où ils sont voisins l'un de l'autre ce qui provoque des interférences de la ligne et du conduit, qui sont favorables à une usure ou à une rupture de ce dernier, notamment dans les mers agitées. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de chargement d'un tanker en pétrole brut, du type décrit en préambule de la présente description, et qui ne présente aucun des inconvénients des dispositifs décrits ci-dessus. En particulier, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif de chargement qui ne présente, en période d'attente, qu'un très faible encombrement en surface. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif qui soit de maintenance aisée et peu coûteuse. La présente invention a encore pour but de réaliser un tel dispositif dans lequel le risque d'interférence du conduit flexible et de la ligne de mouillage est supprimé. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un dispositif de chargement en mer de tanker, du type comprenant un module fixé sur un fond marin et raccordé à une source de pétrole brut par un conduit rigide posé sur le fond et un conduit flexible pour raccorder l'extrémité du conduit rigide solidaire du module à des moyens de stockage du pétrole situés dans le tanker.L'extrémité libre du conduit flexible du dispositif suivant 1 invention est conformée pour être connectée de manière amovible à un ensemble de raccordement à ces moyens de stockage, situé sur le pont du tanker et équipé d'un joint tournant agencé pour empêcher l'application de contraintes de torsion au conduit flexible, l'ensemble comprenant en outre des moyens pour maintenir le conduit flexible en dessous d'une profondeur prédéterminée en période d'attente de raccordement. Suivant 1 invention, lesdits moyens sont constitués par un corps mort reposant sur le fond marin et connecté au conduit flexible, le poids de ce corps étant choisi pour surpasser l'effet de la poussée d'Archimêde sur le conduit flexible. Suivant l'invention encore, une ligne est prévue pour relever le corps mort et l'extrémité libre du conduit flexible en vue de la connexion de cette extrémité à l'ensemble de raccordement à joint tournant prévu sur le tanker. Une bouée de repérage est fixée à l'extrémité flottante de la ligne de relèvement. Suivant une autre caractéristique avantageuse du dispositif selon l'invention, celui-ci comprend en outre des moyens de mouillage du tanker constitués par une ligne de mouillage unique souple prévue pour être fixée par une extrémité au module sous-marin et, par l'autre extrémité, à un organe de fixation disposé sur un côté du tanker, à une distance intermédiaire entre le centre de gravité et la proue du tanker, en un point bas de celui-ci. A cet effet le dispositif comprend des moyens pour déplacer verticalement l'organe de fixation entre le pont du tanker, dans une position convenant à l'accrochage de l'extrémité libre de la ligne de mouillage sur l'organe de fixation, et une position basse située à la limite supérieure du bouchain du tanker. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif suivant la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement un tanker raccordé à une source de pétrole brut par le dispositif de chargement suivant la présente invention, - la figure 2 est une vue de dessus, partielle, correspondant à la figure 1, - la figure 3 représente le conduit flexible du dispositif de chargement suivant l'invention, dans une position d'attente où des moyens associés à ce conduit flexible maintiennent ce dernier en dessous d'une profondeur prédéterminée, - la figure 4 représente une variante du conduit et des moyens de maintien du conduit flexible en dessous d'une profondeur prédéterminée, en position d'attente, - la figure 5 représente un dispositif de raccordement à joint tournant, prévu sur le pont du tanker pour raccorder le conduit flexible aux moyens de stockage de pétrole brut prévus dans le tanker, - la figure 6 est une vue frontale du module sousmarin auquel le conduit flexible est raccordé par son autre extrémité, - la figure 7 est une vue de dessus du module représenté à la figure 6, et - la figure 8 est une vue frontale de moyens formant partie du dispositif suivant l'invention et prévus pour déplacer un organe de fixation d'une ligne de mouillage, entre le pont du tanker et une position basse de ce dernier. On se réfère aux figures 1 à 4 du dessin annexé, et en particulier à la figure 1 où on a représenté un tanker 1 connecté à une source de pétrole brut par un module sous-marin 2 du type décrit en préambule de la présente description et faisant partie du dispositif de chargement suivant l'invention. Celui-ci comprend en outre un conduit flexible 3 connecté à une extrémité au module 2 et, à l'autre extrémité, à un ensemble de raccordement 4 à des moyens de stockage de pétrole brut tels que des cuves situées dans le tanker 1. Il comprend en outre des moyens (non représentés à la figure 1) pour maintenir en période d'attente le conduit flexible 3 en dessous d'une profondeur prédéterminée. Ces moyens seront décrits en détail en liaison avec les figures 3 et 4.Le dispositif selon l'invention comprend encore des moyens de mouillage constitués par une ligne unique 5, connectée entre le module sous-marin 2 et un organe de fixation 6 monté sur des moyens pour le déplacer verticalement, moyens qui seront décrits en détail en liaison avec la figure 8. Le dispositif suivant l'invention peut, bien entendu, être débarassé de ces moyens de mouillage quand le tanker est équipé de moyens de positionnement dynamique. Comme représenté à la figure 1, l'ensemble de raccordement 4 est monté à la proue du tanker 1. En référence à la figure 5 où cet ensemble de raccordement est représenté en détail, il apparaît que celui-ci comprend une section 7 de tube en "U" articulée en 8 et manoeuvré par un vérin 9 entre une position relevée, représentée en trait mixte à la figure 5, et une position basse représentée en trait plein à cette figure, où cette section 7 est raccordée à l'extrémité du conduit flexible 3 par un connecteur comprenant un joint tournant 10, pour assurer le raccordement du conduit flexible 3 et des moyens de stockage de pétrole brut du tanker. Le joint tournant 10 peut être d'un type quelconque utilisable à cet effet. A titre d'exemple le joint tournant peut être du type CHICKSAN commercialisé par la Société des Etats-Unis d'Amérique FMC. Le connecteur comprend un mécanisme auto-obturateur. On verra plus loin l'intérêt de la position du joint tournant adopté dans le dispositif suivant l'invention. On a représenté à la figure 3 le conduit flexible dans la configuration qu'il prend en période d'attente, c'est-à-dire avant son raccordement à un tanker, préalable au chargement du tanker avec du pétrole brut ayant transité par le module sous-marin 2. Suivant l'invention, il apparaît alors que l'extrémité libre du conduit flexible 3 est solidaire d'une ligne 11 dont une extrémité est fixée à un corps mort 12 posé sur le fond marin tandis que l'autre extrémité de cette ligne 11 est maintenue à la surface de l'eau par une bouée 13. On remarquera que l'extrémité libre du conduit flexible 3 est fixée à un point de la ligne 11 intermédiaire entre les deux extrémités de celle-ci. Les sections d'extrémités 3', 3" du conduit flexible 3 sont munies de flotteurs, comme représenté à la figure 3.Ces flotteurs assurent aux sections correspondantes une légère flottabilité qui permet au conduit de prendre la configuration en S représentée à la figure 3, configuration dans laquelle son point le plus haut peut être maintenu à une distance prédéterminée (D) de la surface de l'eau. Ainsi, suivant l'invention, cette distance (D) peut être ajustée à titre d'exemple, à 20 mètres environ. Le tirant d'eau de la plupart des navires de surface ne dépassant pas 15 mètres, on est ainsi assure qu' aucun navire ne risquera d'accrocher le conduit flexible et donc de le détériorer. Selon une variante du dispositif suivant l'invention, le corps mort 12 est avantageusement constitué simplement d'une longueur de chaîne de fort diamètre. La bouée de surface 13 servant au repérage de la ligne de relèvement 11 peut être elle-même de petit volume de manière à ne provoquer qu'un encombrement très faible de la surface de l'eau. On peut prévoir accessoirement un petit flotteur 14 sur la ligne 11, à hauteur de l'extrémité du conduit flexible 3 qui est connecté à cette ligne, pour tendre la ligne 11 entre le corps mort et ce flotteur auxiliaire. Ainsi, grâce aux moyens 11, 12, 13 qui font partie du dispositif de chargement suivant l'invention, on met efficacement le conduit flexible à l'abri des navires de surface et des plaques de glace qui circulent sur cette surface. On a représenté à la figure 4 une variante des moyens utilisés pour maintenir le conduit flexible 3 sous l'eau, en position d'attente. Dans ce mode de réalisation, l'extrémité libre du conduit flexible 3 est directement connectée au corps mort 12 par une courte ligne supplémentaire 15, qui assure la retenue du conduit flexible 3 en dessous de la surface de l'eau, dans la configuration représentée à cette figure. Les autres moyens utilisés sont identiques à ceux représentés à la figure 3 et sont référencés par les mêmes nombres. On peut repérer le dispositif de chargement suivant l'invention grâce à la bouée 13 de la ligne 11 (associée éventuellement à des bouées auxiliaires de signalisation telles que 13', attachées à la bouée 13 ), et grâce à une autre bouée (non représentée) connectée à la ligne de mouillage 5. Ayant repéré la bouée 13, on relève à la gaffe la ligne liant les bouées 13 et 13' et on l'accroche à un appareil de levage tel qu'un portique de manutention 16 prévu sur le pont du tanker, dans 1 'ensemble de raccordement 4. En actionnant un treuil (non représenté) qui tire sur un câble 17 accroché à l'extrémité du conduit flexible, on passe l'extrémité du conduit 3 dans un mécanisme 18 de maintien temporaire de cette extrémité, ce mécanisme prenant par exemple la forme d'une pince actionnée hydrauliquement. L'extrémité du conduit 3 étant ainsi positionnée et centrée dans l'ensemble de raccordement, le vérin 9 est actionné pour basculer l'extrémité mobile de la section tubulaire 7 en "U" garnie du connecteur comprenant le joint tournant 10, sur l'extrémité du conduit 3 sur laquelle elle s'enclenche en provoquant l'ouverture de l'auto-obturateur.Une fois cette connexion rélisée, on libère le mécanisme 18 de maintien temporaire. On établit ainsi une ligne de circulation de fluide entre le module sous-marin 2 et les cuves du tanker 1. Après remplissage de ces cuves on peut découpler le conduit 3 de l'ensemble de raccordement, après réenclenchement du mécanisme 18, en actionnant le vérin 9 qui relève alors la section 7. On libère ensuite le mécanisme 18 pour que le conduit puisse être redescendu dans l'eau jusqu'à la position représentée à la figure 3 ou à la figure 4, par exemple. On remarquera que le joint tournant 10 faisant partie du connecteur du dispositif de chargement suivant l'invention est disposé beaucoup plus favorablement que dans les dispositifs de la technique antérieure décrit en préambule de la présente description. En effet, il demeure sur le pont du tanker à l'abri de la corrosion permanente qui affecte les joints sous-marins ou placés sur une bouée ou une tour, au ras des flots. En outre, et surtout, sa maintenance est beaucoup plus simple à assurer du fait que le joint peut être réparé sur le pont du tanker lui-même ou même au port entre deux chargements de pétrole brut. Etant plus simple, la maintenance est aussi moins coûteuse ce qui est un des buts annoncés de l'invention. On a représenté aux figures 6 et 7 le module sousmarin 2 auquel est connecté l'autre extrémité du conduit flexible 3. De tels modules sont bien connus sous le nom de PLEM (sigle de l'expression anglo-saxonne "Pipe Line End Manifold"). Un conduit rigide 20 rampe sur le fond marin jusqu'a un réservoir (non représenté) de stockage de pétrole brut formant partie d'une plate-forme "offshore" d'exploitation de champs pétrolifères sous-marins. Le conduit 20 permet d'écarter le point de chargement, de la plate-forme, pour des raisons de sécurité notamment. Un connecteur 21 raccorde le conduit 20 et le conduit 3. Ce dernier remonte du module 2 en passant dans un col évasé 22 qui sert à limiter la courbure du conduit flexible au sortir du module, de manière à éviter que ce conduit ne se détériore ou se casse à ce niveau. Des pieux 25 ancrent solidement le module dans le fond marin. Sur le module ainsi fixé on remarque encore un bras 26 articulé autour d'un axe 26' parallèle au fond marin. C'est à une manille standard 27 placée à l'extrémité de ce bras qu'est accrochée une extrémité de la ligne de mouillage 5 (voir figures 1 et 2). Cette ligne est classiquement constituée d'une chaîne prolongée vers la surface par une aussière en polyamide, par exemple. Une bouée (non représentée) permet de repérer cette aussière quand le tanker s'approche du dispositif de chargement. La aussière étant repêchée à la gaffe et remontée sur le pont du tanker, son extrémité libre est accrochée sur l'organe de fixation 6. Suivant une caractéristique originale du dispositif de chargement selon l'invention dont on expliquera l'intérêt dans la suite, l'organe de fixation 6 est monté sur un chariot 29 qui peut être manoeuvré verticalement sur le bordé du tanker. L'organe de fixation 6 sur lequel l'aussière est connectée consiste en un système de connexion rapide qui permet de libérer l'aussière sous tension. Ce système commandé hydrauliquement est prévu pour être actionné en cas d'urgence. Des moyens moteurs (non représentés) permettent de manoeuvrer verticalement le chariot 29, sur lequel est fixé l'organe de fixation 6, le long d'un guide 28 et sur une crémaillère verticale 30 fixée sur le bordé du tanker, nettement en arrière de la poupe (voir figure 2). Pour connecter le tanker 1 à la ligne de mouillage 5, on manoeuvre le chariot 29 jusqu a sa position haute au niveau du pont du tanker. L'extrémité de la ligne de mouillage 5 est récupérée et hissée à bord à l'aide du portique de manutention 31 situé sur le pont au dessus de la crémaillère 30. La ligne 5 est ensuite connectée i I'organs ê On actionne ensuite de nouveau les moyens moteurs pour faire redescendre le chariot 29 jusqu'a un point bas situé au dessus du bouchain du tanker, comme représenté sur la figure 1.Cette position de la ligne de mouillage du dispositif de chargement suivant l'invention est quadruplement avantageuse en ce que - le recul du point de fixation de la ligne 5, dans le tiers avant du tanker, permet d'empêcher toute interférence entre le conduit flexible 3 et cette ligne 5, comme le montrent les vues des figures 1 et 2. Sur ces figures, il apparaît que les directions du conduit 3 et de la ligne 5 sont nettement inclinées l'une sur l'autre, l'angle d'inclinaison permettant de bien les séparer, contrairement à ce qui se passe, classiquement, - la position basse de l'organe de fixation 6 permet d'éviter toute usure par frottement de la aussière de la ligne 5 sur le bordé du tanker.Cette position basse permet aussi d'atteindre une inclinaison inférieure à 30" de la ligne 5 sur le fond marin, favorable à la retenue du tanker, - en rapprochant le point de mouillage 6 du centre de gravité du tanker, on réduit les déplacements verticaux de ce point dûs au tangage et on réduit du même coup les problèmes nés des surtensions dynamiques de cette ligne induites par le tangage, - le recul de ce point de mouillage permet de rapprocher la proue du tanker du module 2 et donc de réduire la longueur du conduit flexible 3, ce qui permet de contrôler plus facilement la position de celui-ci. I1 apparaît maintenant que le dispositif de chargement suivant l'invention propose des solutions efficaces aux problèmes posés en préambule notamment grâce a - son faible encombrement en surface et dans une zone de profondeur réglable, en période d'attente, qui le rend particulièrement intéressant dans les zones infestées d'icebergs et de glaces flottantes. Si, néanmoins, les parties flottantes (bouée) sont soumises à une destruction totale, leur remplacement n'est pas coûteux. - sa maintenance facile et donc peu coûteuse (notamment grâce à la présence du joint tournant sur le pont). - son système de mouillage original qui réduit les risques de détérioration dûs à des interférences entre la ligne de mouillage et le conduit flexible ou dûs à des surtensions dynamiques de la ligne. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chargement en mer de tanker, du type comprenant un module (2) fixé sur un fond marin et raccordé à une source de pétrole brut par un conduit rigide (20) posé sur le fond, un conduit flexible (3) pour raccorder l'extrémité du conduit rigide solidaire du module à des moyens de stockage du pétrole situé dans le tanker, caractérisé en ce que l'extrémité libre du conduit flexible (3) est conformé pour être connectable de manière amovible à un ensemble de raccordement (4) à ces moyens de stockage, situé sur le pont du tanker et équipé d'un connecteur comprenant un joint tournant (10) agencé pour empêcher l'application de contraintes de torsion au conduit flexible, l'ensemble comprenant en outre des moyens (11, 12) pour maintenir le conduit flexible en dessous d'une profondeur prédéterminée, en période d'attente de raccordement. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un corps mort (12) reposant sur le fond marin et connecté au conduit flexible, le poids de ce corps étant choisi pour surpasser l'effet de la poussée d'Archimède sur le conduit flexible. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le corps mort (12) est relié à l'extrémité libre du conduit flexible par un organe de liaison (15). 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne (11) pour relever le corps mort (12) et l'extrémité libre du conduit flexible en vue de la connexion de cette extrémité à l'ensemble de raccordement à joint tournant prévu sur le tanker. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'une bouée de repérage (13) est fixée à l'extrémité flottante de la ligne de relèvement (11). 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mouillage du tanker constitués par une ligne de mouillage (5) prévue pour être fixée par une extrémité au module sous-marin (2) et, par l'autre extrémité, à un organe de fixation (6) disposé sur un côté du tanker, à une distance intermédiaire entre le centre de gravité et la proue du tanker (1), en un point bas de celui-ci. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (29, 30) pour déplacer verticalement l'organe de fixation (6) entre le pont du tanker (1), dans une position convenant à l'accrochage de l'extrémité libre de la ligne de mouillage sur l'organe de fixation (6) et une position basse située sensiblement au dessus du bouchain du tanker (1). 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent un chariot (29) sur lequel est monté l'organe de fixation (6), une crémaillère (30) sur laquelle le chariot (29) est monté mobile, et un guide (28). 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la ligne de mouillage (5) est raccordée au module sous-marin par un bras (26) articulé sur ce module. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le corps mort est constitué par une chaîne.