Brevet FR2876142A1 — publié le 20060407

Dispositif de liaison supérieure entre deux conduites sous marines de transport de fluide La présente invention concerne le domaine des conduites utilisées dans l'exploitation offshore ou en mer, pour le transport de fluides et notamment d'hydrocarbures. Elle concerne plus particulièrement le dispositif de liaison entre une conduite montante reliant une installation sous marine disposée sur le fond marin à une installation intermédiaire de surface ou de subsurface tel qu'une bouée et une deuxième conduite destinée à relier l'extrémité supérieure de ladite conduite montante à une installation de production et/ou de stockage située en surface. Elle concerne également la configuration de colonne montante associée comprenant l'ensemble des conduites et des dispositifs de liaison reliant l'installation sous marine (manifold ou tête de puits par exemple) à l'installation de production de surface. On connaît dans l'art antérieur de nombreuses configurations de conduites montantes ( riser en anglais) destinées à relier une installation sous marine à une installation de surface. On peut par exemple citer les configurations de conduites montantes en caténaire, que ces dernières soient réalisés à l'aide de conduites flexibles ou de conduites rigides mais également les configurations utilisant des conduites montantes verticales. Pour ces dernières, la configuration se présente généralement sous la forme d'une conduite de fond (flowline en anglais) reliée à une conduite montante verticale par un dispositif de liaison de fond (tel que celui illustré par exemple dans le brevet WO 02/103153). La conduite montante est à son extrémité supérieure reliée à une deuxième conduite le plus souvent flexible et de longueur généralement plus modeste appelée jumper en anglais. Cette conduite prolonge la conduite verticale pour permettre la circulation du fluide transporté vers une installation de production et/ou de stockage située généralement en surface. La conduite montante verticale est ancrée à son extrémité inférieure au niveau du dispositif de liaison de fond et est supportée généralement au niveau de son extrémité supérieure par une ou plusieurs bouées qui reprennent le poids de ladite conduite. Dans certains cas, des éléments de flottaison sont également répartis le long de la conduite montante. A son extrémité supérieure la conduite montante est reliée à la deuxième conduite par un dispositif de liaison supérieure qui peut prendre plusieurs formes. Ainsi, dans l'art antérieur, on connaît des dispositifs de liaison supérieure où la conduite montante est suspendue en dessous de la bouée, le dispositif se présentant sous la forme d'un coude rigide (appelé gooseneck en anglais), ledit coude étant relié aux deux conduites (riser et jumper) par des connexions de type à brides avec ou sans joints articulés. Dans ce cas, la bouée est reliée audit dispositif par un élément de retenue disposée entre son extrémité inférieure et une structure support qui maintient et retient les extrémités des deux conduites et le coude de liaison. Ce type de liaison est d'ailleurs décrit en combinaison avec une conduite montante en caténaire dans le brevet FR 2 809 136 ou dans le brevet WO 02/103153 avec une conduite montante verticale. Un autre dispositif de liaison de l'art antérieur consiste à réaliser la liaison au niveau de l'extrémité supérieure de la bouée. Un tel dispositif est notamment décrit dans le brevet US 4,423,984 qui montre une pluralité de conduites montantes verticales entourées par deux bouées et reliés à autant de deuxième conduites au niveau de l'extrémité supérieure de la bouée. Toutefois, ces dispositifs de liaison supérieure de l'art antérieur ne donnent pas entièrement satisfaction au regard des nombreux problèmes auxquels sont susceptibles d'être confrontés ces dispositifs. En effet, certains dispositifs présentent des procédures d'installation longues et coûteuses et ne permettent pas ou difficilement les interventions de maintenance que celles-ci soient des interventions courantes ou exceptionnelles. A titre d'exemple, le dispositif de liaison supérieure doit en effet permettre l'introduction dans la conduite montante d'une conduite secondaire plus petite pour des opérations de maintenance sur les installations sous marines (opération dites de coiled tubing en anglais) ou l'introduction d'appareillages tels que des souris d'inspection ( pig en anglais). Dans le brevet FR 2 809 136 celui-ci s'effectue en utilisant comme élément de retenue entre la bouée et la conduite montante, un élément formant conduite secondaire. Dans d'autre cas, le coiled tubing s'effectue directement au niveau du dispositif de liaison, comme par exemple au niveau du coude qui présente une portion de conduite de dérivation donnant un accès secondaire direct à la conduite montante. De plus le dispositif de liaison supérieure doit également permettre le remplacement de la deuxième conduite (jumper) en cas de besoin et ce sans nécessiter un arrêt de production trop long. De même, la connexion du dispositif de liaison aux deux conduites doit être simple et ne pas compliquer l'installation de la conduite montante et de la bouée associée. Aussi la présente invention a pour objectif de remédier aux inconvénients précités des dispositifs de l'art antérieur. Elle propose ainsi un dispositif de liaison supérieure entre une conduite montante supportée par une bouée et une deuxième conduite reliant la conduite montante à une installation de production et /ou stockage située en surface qui permet une installation simple ainsi que des possibilités de maintenance et d'intervention rapide. Selon l'invention, le dispositif de liaison supérieure est destiné à relier les embouts terminaux de deux conduites sous marines de transport de fluide utilisées dans l'exploitation offshore des hydrocarbures pour assurer la continuité, une première conduite dite conduite montante supportée par au moins un élément de flottaison et une deuxième conduite reliant la conduite montante à une installation de production et / ou de stockage située en surface; il est caractérisée en ce qu'il comporte une conduite de liaison intermédiaire montée mobile par rapport aux embouts terminaux des conduite montante et deuxième conduite, ladite conduite intermédiaire étant mobile entre une position d'opération où elle est connectée à ses deux extrémités auxdits embouts des conduites montante et deuxième conduite et une position d'intervention où ses extrémités sont dissociés desdits embouts. Selon une caractéristique complémentaire, la conduite de liaison intermédiaire est montée pivotante sur l'élément de flottaison. L'invention concerne également une configuration de colonne montante dont la liaison entre la colonne montante et une deuxième conduite reliée à une installation de surface est réalisée par un dispositif de liaison conforme à l'invention, ladite configuration présentant un élément de flottaison supportant la colonne montante constitué par une bouée traversée selon son axe de révolution par ladite conduite montante, ladite conduite montante présentant son embout terminal sur la face supérieure de ladite bouée. Selon une caractéristique complémentaire, la configuration de colonne montante est caractérisée en ce que la bouée présente un élément de fixation dans lequel l'embout de la deuxième conduite est adapté à venir se fixer pour solidariser l'extrémité de la deuxième conduite à la bouée. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une configuration de conduite montante utilisant le dispositif de liaison supérieure de l'invention; et, La Figure 2 est une vue schématique partielle en perspective du dispositif de liaison supérieure en position d'opération. La figure 3 est une vue schématique partielle en perspective du dispositif de liaison supérieure en position d'intervention. La figure 1 représente une configuration de conduite montante selon l'invention. Elle se compose d'une conduite de fond 1, reliée à une conduite montante de type verticale 2 par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison inférieur 3. Ledit dispositif réalise l'ancrage sur le fond marin de la conduite montante verticale 2. La conduite montante 2 est supportée à son extrémité supérieure par un dispositif de flottaison 6 de type bouée qui reprends le poids et positionne ladite conduite montante. Un dispositif de liaison supérieure 5 relie la conduite montante 2 au niveau de son extrémité supérieure à une deuxième conduite 4 destinée à permettre le transfert des fluides entre la conduite montante et une installation de surface 7 destinée à la production et / ou au stockage d'hydrocarbures tel qu'une plateforme ou un FPSO (Floatation, Production Storage and Offloading vessel en anglais) par exemple. Cette deuxième conduite 4 est avantageusement une conduite de type flexible appelée couramment jumper (en anglais). Cette configuration permet notamment de préserver la conduite montante des efforts susceptibles d'être engendrés par les mouvements de l'installation de surface qui sont ainsi essentiellement repris par la deuxième conduite 4. Le dispositif de liaison supérieure 5 comporte une conduite de liaison intermédiaire avantageusement rigide en forme de coude 8 pourvu d'éléments de connexion à chacune de ses extrémités pour permettre sa liaison avec les embouts terminaux 9, 10 des conduites à relier, respectivement la conduite montante 2 et la deuxième conduite 4. Les éléments de connexion non représentés peuvent être de tous types et sont biens connus de l'homme de l'art, ce sont avantageusement des dispositifs de connexion qui ne nécessitent pas l'intervention de plongeurs pour finaliser l'opération de connexion. Cette conduite de liaison intermédiaire 8 est montée mobile par rapport aux conduites à relier 2, 4 entre une position dite d'opération et une position dite d'intervention illustrées respectivement aux figures 2 et 3. En position d'opération, elle est connectée à ses deux extrémités aux conduites montante 2 et deuxième conduite 4 tandis qu'en position d'intervention, elle est détachée des embouts terminaux 9, 10 des conduites 2, 4 et laisse un libre accès à ces conduites. De cette façon il est possible d'avoir accès directement à la conduite montante 2 par son embout terminal 10 qui est avantageusement situé sur la partie supérieure de la bouée 6. De même l'embout terminal 9 de la deuxième conduite 4 est accessible. Selon le mode de réalisation illustré de l'invention, la conduite montante 2 est supportée par une bouée 6 qu'elle traverse selon son axe de révolution YY' pour présenter son embout 10 sur la face supérieure de ladite bouée. La bouée présente également un logement ou élément de fixation 11 dans lequel l'embout 9 de la deuxième conduite 4 est adapté à venir se fixer pour solidariser l'extrémité de la deuxième conduite à la bouée. On peut ainsi noter qu'en position d'intervention, l'embout 9 peut être détaché de l'élément 11 de manière aisée sans gêne occasionnée par les différents éléments du dispositif de liaison supérieure 5. De même l'accès à l'embout terminal 10 de la conduite montante 2 pour les opérations dites de coiled tubing par exemple, se fait dans l'axe de ladite conduite montante directement au travers dudit embout 10. La conduite de liaison intermédiaire 8 est avantageusement montée pivotante sur la bouée 6 entre la position d'opération et la position d'intervention. Le pivotement est commandé par un véhicule d'intervention sous marin connus sous les acronymes ROV ou AUV (pour Remote Operated Vehicle ou Autonomous Underwater Vehicle en anglais), ledit véhicule étant capable de déverrouiller un mécanisme de verrouillage non représenté et de commander et contrôler le pivotement en agissant sur l'axe de pivotement 11 de la conduite de liaison intermédiaire 8. Selon le mode de réalisation illustré du dispositif de liaison, la conduite intermédiaire 8 est reliée à son axe de pivotement 21 par un bras 12 qui permet ainsi d'éloigner le mécanisme de pivotement des embouts terminaux 9 et 10. On peut noter que le verrouillage de la conduite de liaison intermédiaire 8 peut se faire par une position basse illustrée figure 2 où elle se trouve bloquée en rotation et une position haute où la rotation peut être commandée par le robot sous marin pour l'amener dans sa position d'intervention illustrée figure 3. En position d'intervention, l'une des extrémités de la conduite de liaison vient avantageusement se positionner sur un élément en saillie 15 qui permet de verrouiller sa position d'intervention afin de garantir le libre accès aux embouts terminaux 9, 10 pendant les opérations de maintenance ou autres effectués par l'opérateur. Dans certains cas, la configuration illustrée à la figure 1 peut également comporter des conduites dites secondaires tels que des conduites d'injection de gaz (gas lift en anglais). Ces conduites peuvent être liées aux conduites montantes et deuxième conduite 2, 4. Aussi, un dispositif de liaison 13 approchant peut être prévu pour ces conduites secondaires comme l'illustre la figures 2. Toutefois, cette liaison ne présente pas forcément la mobilité en pivotement du dispositif de liaison supérieure 5. La configuration de colonne montante de l'invention comporte un dispositif de liaison inférieur 3 qui relie l'extrémité d'une conduite de fond 1 à la conduite montante 2. Ce dispositif comprend par exemple une embase 22 ancrée au sol et qui maintient l'extrémité inférieure de la conduite montante 2 en liaison avec une conduite de raccordement 23 de type connue en soi appelée également spool piece en anglais. Cette conduite de raccordement est posée horizontalement sur le fond marin 100 de manière statique, elle est destinée notamment à reprendre les variations de longueur de la conduite de fond 1 auquel elle est reliée par une connexion 30. Cette conduite de raccordement 23 est également relié à sa deuxième extrémité à un coude rigide 31 fixé sur l'embase 22 pour assurer la continuité avec la conduite montante 2. Il va de soi que si l'invention s'applique avantageusement aux conduites montantes dites verticales, on ne sortirait pas du champ d'application de la présente invention en utilisant un dispositif de liaison supérieure similaire pour des conduites montantes en caténaires. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison supérieure (5) reliant les embouts terminaux (9, 10) de deux conduites sous marines (2, 4) de transport de fluide utilisées dans l'exploitation offshore des hydrocarbures, une conduite montante (2) supportée par au moins un élément de flottaison (6) et une deuxième conduite (4) reliant la conduite montante (2) à une installation de production et / ou de stockage située en surface; caractérisé en ce qu'il comporte une conduite de liaison intermédiaire (8) montée mobile par rapport aux embouts terminaux (9, 10) des conduite montante (2) et deuxième conduite (4) entre une position d'opération où elle est connectée à ses deux extrémités auxdits embouts (9,10) des conduites montante (2) et deuxième conduite (4) et une position d'intervention où ses extrémités sont dissociés desdits embouts (9, 10). 2. Dispositif de liaison supérieure (5) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la conduite de liaison intermédiaire (8) est montée pivotante sur l'élément de flottaison (6). 3. Configuration de colonne montante utilisant un dispositif de liaison supérieure (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément de flottaison (6) est une bouée traversée par la conduite montante (2) selon son axe de révolution YY', la conduite montante présentant son embout (10) sur la face supérieure de ladite bouée. 4. Configuration de colonne montante selon la revendication précédente caractérisée en ce que la bouée présente un élément de fixation (11) dans lequel l'embout (9) de la deuxième conduite est adapté à venir se fixer pour solidariser l'extrémité de la deuxième conduite (4) à la bouée (6).