Brevet FR2741381A1 — publié le 19970523

ENSEMBLE PROLONGATEUR POUR FORAGE EN EAU PROFONDE La présente invention concerrne généralement les prolongateurs, assurarr la liaison entre des navires de forage offshore et un bloc d'obturateur de puits (BOP), fixé à la plate-forme océanique et, en particulier, concerne des prolongateurs destinés à de l'eau profonde, c'est-à-dire d'une protondeur de plus de 1500 metres (5000 pieds), bien que l'invention présente une utilité pour des eaux moins protondes. Un navire semi-submersible ou un navire de forage opérant, par exemple, dans le Golte du Mexique, dans lequel on a un tuyau de prolongateur d'une longueur de plusieurs milliers de mètres s'étendant entre le navire et le fond de l'océan est vulnérable aux tempêtes ainsi qu'aux ouragans qui se produisent régulièrement dans le Golfe pendant la saison des ouragans. Cette situation présente le risque qu'il y ait déplacement du navire "hors site" soumettant le train de tige du prolongateur à des charges extrêmes et à un risque potentiel de pannes catastrophiques. Les deux situations nécessitent d'effectuer une "déconnexion", de manière que "l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur" soit déconnecté vis-à-vis du bloc d'obturateur de puits placé sur le fond de l'océan et soit réintégré au navire. Dans le cas d'un positionnement dynamique du navire pendant un "degagement", l'opération doit étre achevée comme une opération d'urgence, en achevant une succession d'evénements commanrides y compris le cisaillement du train de forage, le déverrouillage du raccord de prolongateur, etc., dans une duree ne dépassant pas vingt-cinq a trente secondes. Actuelement, lorsqu'un navire de forage reçoit un avis d'ouragan, le prolongateur, qui est constitué de raccords de tuyau reliés ensemble, est dégagé de la pile de BOP se trouvant au fond et est enlevé de l'eau raccord par raccord, polr ôibrear le navire afin de le positionner luimême en un endroit ou il puisse mieux passer la tempête. L'enlèvement du prolongateur prend du temps et plus le p"-oongateur est; ong, plus le temps que cela p prend est sujet a une 1 imite pour pouvoir stocker en sécurité les nombreux raccords de tuyau de prolongateur sur le navire de forage. Par conséquent, un objet de la présente invention est de proposer un appareil et un procédé destiné a permettre un navire de forage d'enlever seulement la partie supérieure du prolongateur qui pourrait être soumis a de forts courants et qui, si on la laisse flotter, pourrait entraîner dans la partie supérieure une flexion suffisante risquant de provoquer une destruction du prolongateur. Un autre objet et une autre caractéristique de la présente invention est de proposer un appareil et un procédé pour permettre au navire de forage de déconnecter la partie supérieure d'un prolongateur qui serait vulnérable à des courants de surface, et à enlever cette section de l'eau de manière à permettre au navire de passer la tempête puis de reconnecter la section ayant été enlevée de la partie du prolongateur qui a été laissée dans l'eau. Un autre objet et une autre caractéristique de la présente invention est de maintenir la section dans l'eau plus ou moins verticalement et sous tension, si bien que la section du prolongateur ne sera pas endommagée par le tait d'être déconnecté du navire de forage. Un autre objet et une autre caractéristique de la présente invention est de positionner un bloc supérieur d'obturateur de puits, dans le prolongateur, à un niveau inférieur à la surface, là o des courants latéraux sont minimaux, fixer un module de flottaison juste au-dessous du bloc supérieur, afin de maintenir le prolongateur au-dessous du module de flottaison, sous tension, et globalement vertical après que le prolongateur se trouvant au-dessus du bloc supérieur ait été enlevé et positionrier,ime ou plusieurs poulies chargées d'un cable électrique,nu i plex, en position adjacente au bloc bOP sper ieur, les poul ies ayant sutrlsamment de câble pour permettre de tirer différentes longueurs de prolongateur entre les blocs d'obturateur de puits supérieur et intérieur, tout en maintenant le bloc d'obturateur de puits supérieur à une distance appropriée au-dessous de la surface. Un autre objet et une autre caractéristique de lU la présente invention est de proposer un procédé pour supporter un prolongateur dans une position verticale et sous tension, tandis que la section supérieure du prolongateur est enlevée pour permettre au navire de forage de se dégager ou d'éviter une tempête en surface, telle qu'un ouragan. Cette aptitude permet également de déconnecter de façon sûre le prolongateur dans le cas o le navire effectue une excursion non planifiée telle qu'une "dérive" ou un "décalage". Le procédé comprend les étapes de cisaillement de la partie supérieure du train de forage, l'enlèvement de la partie supérieure du train de forage et de la partie supérieure du prolongateur, le passage de la tempête, et la reconnection des parties supérieures du train de torage et du prolongateur vis-à-vis des parties de celui-ci ayant été laissées dans l'eau. Ces objets ainsi que d'autres objets, avantages et caractéristiques de la présente invention vont être évidents à l'homme de l'art à la lumière de la demande, y compris les dessins joints et les revendications annexées. Les figures 1 et 2 illustrent la manière actuelle selon laquelle les prolongateurs sont utilisés. Sur la figure 1, le prolongateur 10 qui s'étend depuis le navire de torage est en cours d'abaissement du bloc d'obturateur de puits BOP 14, si bien que le guide de verrouillage lb à forme conique va s'engager dans l'entonnoir 18, qui a été fixé à un train de carter cimenté au tond 20 de l'eau, et verrouiller le bloc BOP 14 sur l'entonnoir 18, Dans le cas d'une tempête, le bloc d'obturateur de puits reste généralement connecté au fond et on déconnecte seulement l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur (Lower Marine Riser Package - LMRP) 24 et on l'enlève de l'eau avec le prolongateur. Après que la tempête ait passé, le prolongateur va être remis dans l'eau avec l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur 24, qui a une connexion 26 s'engageant dans l'entonnoir 29 prévu sur la pile du BOP et verrouille l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur sur le bloc d'obturateur de puits inférieur. Les lignes de duse s'étendent avec le prolongateur comme représenté sur les figures 1 et 2 sur les côtés du prolongateur et passent par les lignes 28 et 30 sur l'ensemble prolongateur inférieur pour alimenter en puissance afin de réduire la pression d'un puits en éruption et provoquer l'écoulement depuis le puits vers la surface pendant les opérations de conditionnement. Généralement, les BOP installés en eau profonde sont actionnés par des signaux électriques multiplex venant de la surface et actionnant des électrovannes pilotes commandant des soupapes de commande prévues sur le fluide hydraulique moteur, ouvrant et fermant les BOP. Les figures 3, 4 et 5 illustrent le procédé et l'appareil selon l'invention. Sur la figure 3, l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur 32 est fixé au bloc BOP inférieur 34 qui, à son tour, est fixé au fond comme expliqué en liaison avec les figures 1 et 2. Le bloc BOP est alimenté en puissance électrique par des câbles multiplex s'étendant vers l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur et est également relié aux lignes de duse et de flux s'étendant à la surface en suivant le côté du prolongateur. La partie 36 du prolongateur peut s'étendre sur des milliers de mètres, par exemple depuis le l'Ensemble Prolongateur Marin Inférieur 32 jusqu'au module de flottaison 38. Au-dessus du module de flottaison, se trouve le bloc BOP supérieur 40 et l'Ensemble Prolongateur Marin Supérieur (Upper Marine Riser Package UMRP) 42. De préférence, la distance entre 1l'UMRP et la surface de l'eau va être d'environ 150 mètres (500 pieds). Ceci va assurer que le bloc BOP supérieur se trouve bien au-dessous de tout courant destructeur pouvant s'écouler en un point adjacent à la surface de l'eau, lorsque la partie supérieure du prolongateur a été enlevée comme représenté sur la figure 4. Le module de flottaison 38 maintient la section 36 du prolongateur entre les BOP inférieurs et le bloc BOP supérieur 40, sous tension, et globalement verticalement du fait que les courants, à cette profondeur, ne vont pas être d'une grande importance. Après passage de la tempête, le navire de forage 12 revient à son emplacement, réassemble la section de prolongateur supérieure 43 et descend l'UMRP 42 pour le reconnecter au bloc BOP supérieur 40 et l'on peut reprendre le forage. La figure 6 est une vue partiellement en coupe et partiellement en élévation de l'Ensemble Prolongateur Marin Supérieur (UMRP) qui comprend un module de déconnexion d'urgence 45. L'UMRP est connectée au bloc BOP supérieur 40, et au module de flottaison 38. Comme expliqué ci-dessus, les lignes de duse et de flux 44 et 46 s'étendent vers le bas en suivant la section de prolongateur supérieure 43 par l'UMRP 42, par le bloc BOP supérieur en descendant, en passant par le module de flottaison et en allant au LMRP placé à l'extrémité inférieure du prolongateur. Les raccords de ligne de duse 50 qui se déploient et se rétractent hydrauliquement et les électroconnecteurs 52 d'établissement/rupture humides, qui s'étendent/se rétractent hydrauliquement, comme représenté sur la figure 7, permettent aux lignes électriques et aux lignes de duse d'être connectées et déconnectées lorsque l'UMRP est dégagé et reconnecté sur le bloc BOP supérieur. L'une des caractéristiques de cette invention est de pourvoir l'ensemble de bloc BOP supérieur de poulies de câbles multiplex 54 et 56. Ces poulies sont pourvues de suffisamment de câbles électriques multiplex pour atteindre le LMRP attaché au bloc BOP inférieur et fournir la puissance électrique au bloc BOP inférieur, même si la longueur du prolongateur auquel le bloc BOP est associé varie, d'un emplacement à un autre. Avec cet agencement alors, on peut enlever la section supérieure du prolongateur se trouvant au-dessus du bloc BOP supérieur, comme expliqué ci-dessus, afin de permettre au navire de forage de manoeuvrer dans le cas de mauvais temps ou de "dériver" ou de "se décaler" sans déconnecter la liaison électrique entre le bloc BOP supérieur et le bloc BOP inférieur. De préférence, le train de prolongateur va être conçu de manière que le bloc BOP supérieur soit généralement toujours environ 45,72 m (150 pieds) au-dessous de la surface, ce qui est une distance sûre et qui est encore une distance permettant à la section supérieure du tuyau de prolongateur d'être enlevée dans une période de temps relativement courte, si bien que le délai s'écoulant depuis le moment d'une annonce de mauvais temps auquel est reçu et le moment o la section supérieure du prolongateur est récupérée n'est pas excessif. Le module de flottaison contient une pluralité de vessies 38a pouvant être gonflées à l'air, fournies depuis la surface à partir d'une tuyauterie d'air connectée au bloc BOP supérieur, par des connecteurs à extension/rétraction hydraulique, à alimentation en air/alimentation en boue désignés par 53 et représentés sur la figure 7. Le bloc BOP supérieur a au moins deux BOP. Le BOP supérieur 60 est pourvu de mâchoires de cisaillement, le BOP inférieur 58 va être équipé de mâchoires pour tuyau qui vont s'engager sur le tuyau de forage au-dessous des mâchoires de cisaillement BOP et maintenir le BOP supérieur et les modules de flottaison en position sur la partie du prolongateur et du tuyau / de forage ayant été laissé dans l'eau. Les mâchoires de cisal i erent sont ur lisees pour séparer le tube de forage et i ibérer la Partie supérieure du tube de torage, de manière a pouvoir l'enlever également de }'eau. Apres que la tempête ait passé et que la partie supérieure du prolongateur et l'UMRP ait été remis en ordre, le tuyau de forage est utilisé pour fixer une cloche de repêchage à la partie séparée du raccord de tube de forage. Le tube de forage est tiré, le joint ayant été séparé est remplacé et le double forage est replacé dans le trou. On voit à partir de ce qui précède que l'invention est bien adaptée pour atteindre la totalité des buts et objets décrits ci-dessus, conjointement avec d'autres avantages qui sont évidents et qui sont inhérents au procédé et à l'appareil. Il est évident que certaines caractéristiques et sous-combinaisons présentent une utilité et peuvent être utilisées sans référence à d'autres caractéristiques et autres sous-combinaisons. Ceci est envisagé et tait partie du champ des revendications. REVENDICArIONS 1. - Un ensemble prolongateur pour eau profonde, s'étendant entre un navire de forage et le fond de l'océan, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc obturateur de puits BOP positionné de façon adjacente et ancré au fond de l'océan, un ensemble de raccord de tuyau prolongateur (10) s'étendant vers le haut depuis le bloc obturateur de puits BOP inférieur (34), un bloc obturateur de puits BOP supérieur fixé au prolongateur (10) à un niveau dans l'eau juste suffisamment au- dessous de la surface pour ne pas être affecté par les courants de surface, ledit bloc obturateur supérieur comporte des mâchoires d'obturateur de tuyau inférieures destinées à venir au contact du tube de forage et isoler de façon étanche l'espace annulaire existant entre le BOP supérieur et le prolongateur (10), des mâchoires de cisaillement, prévues dans le BOP supérieur, au-dessus des mâchoires de tuyau, pour séparer la section supérieure du tuyau de forage se trouvant au-dessus des mâchoires de cisaillement, afin de permettre à la partie supérieure du tuyau de forage se trouvant entre les mâchoires de cisaillement et le navire de forage (12) d'être récupérée et de déconnecter et de démonter les parties supérieures du prolongateur (10), afin de libérer le navire de forage (12) pour qu'il se déplace de la façon souhaitée pour mieux résister à une tempête en surface, et un module de flottaison (38) attaché au prolongateur (10), au-dessous du bloc obturateur de puits supérieur, pour exercer une force orientée vers le haut sur le prolongateur (10) au- dessous du bloc obturateur de puits supérieur et maintenir le prolongateur (10) au-dessous du BOP supérieur en le laissant libre et sous tension, et des moyens sont prévus pour reconnecter la section supérieure du prolongateur (10) au bloc BOP supérieur après que la tempête ait passé. - L'ensemble prolonrateur pour eau profonde selon la revendication 1, dans lequel les BOP intérieurs (34) sont ouverts et rermés par des moteurs électriques, deux bobines de lignes électriques, montées sur le BOP supérieur, ayant suffisamment de câble pour s'étendre jusqu'au bloc BOP inférieur (34) et assurer l'alimentation en puissance du BOP inférieur (34), afin de provoquer l'ouverture et la fermeture des mâchoires des BOP. 3. - L'ensemble prolongateur pour eau profonde selon la revendication 2, dans lequel les connecteurs électriques de liaison/rupture, en milieu humide, sont montés sur la plate-forme libre de bloc BOP supérieur (40) pour établir la liaison électrique avec des lignes électriques de multiplex s'étendant depuis la rampe de forage vers le mode de déconnexion d'urgence UMRP afin de permettre à l'UMRP d'être déconnecté du bloc BOP supérieur (40) et monté à la surface conjointement avec la section de prolongateur (10) supérieur, se trouvant entre le bloc BOP supérieur (40) et la rampe de forage, pour permettre à la rampe de forage de mieux résister au passage d'une tempête en surface.