Brevet FR2926844A1 — publié le 20090731

Méthode de pose d'une tour hybride L'invention se rapporte au domaine des installations de liaison fond surface du type tour hybride (� hybrid tower� en anglais) permettant d'acheminer les fluides d'une tête de puits à une installation de surface. Communément, ces tours hybrides sont constituées d'une partie de conduit rigide montant s'étendant du fond marin jusqu'à une profondeur proche de la surface. Cette conduite montante est maintenue dans sa position verticale to par un système d'ancrage de sa base au fond marin et en tête de conduite montante par un élément de flottabilité, par exemple une bouée. Ces tours hybrides comportent également un élément de conduit flexible s'étendant en caténaire de manière à assurer une liaison entre l'installation de surface et la partie supérieure de la conduite montante rigide. L'ensemble de connexion ts entre la conduite rigide et la conduite flexible (� top riser assembly � en anglais) est complexe et comprend au moins : - une jonction ayant classiquement la forme d'un col cygne (� gooseneck � en anglais) ; celle-ci assurera la communication entre la conduite rigide montante et la conduite tubulaire flexible ; et 20 - un ensemble de verrouillage de l'extrémité de la conduite flexible à la partie supérieure de la conduite montante rigide. L'installation en mer de ces tours hybrides consiste à installer la conduite rigide montante dans sa position verticale munie de ses moyens d'ancrage au sol et de ses moyens de flottabilité en tête de colonne montante. Puis, la 25 conduite flexible est déployée en mer et son extrémité est raccordée à la conduite rigide montante au niveau de l'ensemble de connexion situé sur la partie supérieure de la conduite montante. On se référera au brevet US4102146 illustrant une telle méthode d'installation. Cependant l'ensemble de connexion est relativement complexe. 30 Il est également connu des méthodes de guidage suivi d'une étape de pivotement pour connecter en milieu immergé en grande profondeur une conduite de transport d'hydrocarbure à une structure ancrée sur le fond marin tel qu'un collecteur ou une tête de puits par exemple. Selon cette méthode, 2 l'extrémité de la conduite est munie d'élément de guidage. L'installation de fond sur laquelle la conduite doit être raccordée est pourvue d'un réceptacle formant crochet, destiné à coopérer avec l'élément de guidage de la conduite. Ce réceptacle est orientable au moyen d'une articulation. La conduite à raccorder est alors déployée en mer à la verticale de la structure de fond jusqu'à ce que les moyens de guidage de la conduite s'engagent dans le réceptacle de la structure de fond. Lorsque l'extrémité de la conduite est engagée dans son réceptacle, le réceptacle pivote permettant à la conduite de passer d'une position verticale à une position horizontale de telle sorte qu'elle repose sur le io fond marin. Cette méthode consistant à guider puis à faire pivoter la conduite est connue sous le nom anglais de � stab and hinge over method �. On se référera notamment aux brevets US5320175 et US4541753 décrivant de telle méthode. Cette méthode est particulièrement adaptée pour les grandes profondeurs qui ne sont pas soumises au mouvement de houle. Mais cette 15 méthode n'est pas adaptée pour les connexions à faible profondeur à cause des mouvements de houle. Un premier but de l'invention est de proposer une nouvelle méthode de connexion de la conduite flexible à un ensemble de connexion situé en partie supérieure de conduite montante rigide pour l'installation de tour hybride. La 20 méthode consiste à déployer la conduite flexible à la verticale, d'opérer un basculement de celle-ci selon la méthode de � stab and hinge over � de sorte que l'extrémité de la conduite flexible se trouve dans sa position finale, prête à être fixer à l'ensemble de connexion situé en tête de conduite montante. Un second but de l'invention est de proposer un ensemble de connexion 25 qui soit de conception plus simple et minimisent les efforts imposés sur le système de verrouillage hydraulique de la conduite flexible. L'invention est décrite dans la suite du texte en référence avec : - La figure 1 est une vue schématique d'une tour hybride de l'art antérieur. - La figure 2 est une vue schématique de l'extrémité de la conduite flexible 30 à raccorder selon l'invention. - La figure 3 est une vue en coupe transversale de l'ensemble de connexion et de l'extrémité de la conduite flexible selon l'invention 3 - La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un élément de l'ensemble de connexion. - La figure 5 est une vue en coupe transversale de l'extrémité de la conduite flexible connectée à l'ensemble de connexion. -Les figures 6 a, 6 b, 6c montrent les étapes principales d'une connexion d'une conduite flexible à un ensemble de connexion selon l'invention La figure 1 montre schématiquement une tour hybride (1) comportant une conduite rigide montante (10) fixée au sol au moyen d'un système d'ancrage (11) et connectée en sa partie supérieure à une bouée (12) de capacité lo suffisante pour maintenir la conduite rigide dans sa position verticale. Un ensemble de connexion (13) placé entre la bouée et la conduite rigide montante (10) permet de relier la conduite rigide montante à la conduite flexible (14), laquelle s'étend en caténaire entre l'installation de surface et l'ensemble de connexion (13). is La figure 2 montre l'extrémité (20) libre de la conduite flexible. Elle se termine par une section conique évasée (21) et comporte des moyens de guidage (22), formant par exemple un étrier, et un double système de verrouillage (23) destiné à verrouiller l'extrémité de la conduite flexible sur un ensemble de connexion situé au niveau de la partie supérieure de la conduite 20 montante rigide et que l'on détaillera dans la suite de la description. Les moyens de guidage (22) sont munis d'une charnière (24) autorisant la rotation des moyens de guidage (22) selon un axe perpendiculaire à l'axe de la conduite. Les moyens de guidage sont préférentiellement un ensemble de deux bras télescopiques montés articulés sur la conduite flexible, et qui se rejoignent 25 à l'extrémité opposée de leur articulation. La figure 3 illustre en détail l'ensemble de connexion (30) selon l'invention, monté sur la partie supérieure de la conduite montante rigide. L'ensemble de connexion (30) est constitué d'une structure métallique (31) et comprend notamment un réceptacle (32), formant crochet, destiné à recevoir 30 les moyens de guidage (22) de la conduite flexible, et notamment les extrémités réunies ensemble des deux bras télescopiques. Ce réceptacle est positionné sur la partie supérieure de l'ensemble de connexion. Il est de forme 4 évasée afin de faciliter l'engagement des moyens de guidage de la conduite flexible. La structure métallique comprend également une pièce tronconique (41) destinée à venir en prise avec l'extrémité de la conduite flexible et dans laquelle est ménagé un espace annulaire dont l'embouchure libre est dirigée vers le bas et forme un angle d'environ 13 à 15° avec l'axe principale X-X' de l'ensemble de connexion (30). Cet espace annulaire communique avec un alésage percé dans la structure métallique (31). Cet alésage est dimensionné pour recevoir une jonction tubulaire (35) ayant la forme un col de cygne (� gooseneck � en ~o anglais). Cette jonction tubulaire permet de connecter la conduite rigide montante (� riser � en anglais) à la conduite flexible. La jonction tubulaire est ainsi partiellement encastrée dans la structure métallique et fait saillie de la pièce tronconique (41) au-delà de l'embouchure. Une butée (36) est aussi présente sur la partie basse de l'élément de connexion (31) et contribue à 15 faciliter le positionnement final de l'extrémité (20) de la conduite flexible. Un agrandissement de la pièce tronconique (41) est montré sur la figure 4. Sur la figure 4, on peut voir la section tronconique (41) de la structure (31) destinée à recevoir l'extrémité libre de la conduite flexible. Sa forme tronconique complémentaire à l'extrémité conique évasée (21) de l'extrémité 20 libre (20) de la conduite flexible permet de faciliter l'engagement et le positionnement de l'extrémité de la conduite avec l'extrémité (43) de la jonction tubulaire (35). Une rainure (42) est également ménagée sur la pièce tronconique (41) et permet de recevoir le système de verrouillage mécanique. L'extrémité (43) de la jonction tubulaire en col cygne (35) fait saillie de la 25 pièce tronconique (41), au-delà de l'embouchure et comporte un épaulement (44) destiné à coopérer avec un système de verrouillage hydraulique assurant l'étanchéité de la jonction entre le col de cygne et la conduite flexible. La figure 5 présente le double système de verrouillage (23) engagé avec la section tronconique (41) dans sa position finale. Le double système de 30 verrouillage est constitué d'une structure métallique (51) comportant des moyens de verrouillage mécanique (53) et des moyens de verrouillage hydraulique (54) actionnable indépendamment. L'installation de la tour hybride selon l'invention consiste à venir connecter la conduite flexible sur la conduite montante rigide préalablement installée et fixée dans sa position verticale. Ainsi, la conduite montante rigide est fixée classiquement au fond marin au moyen d'un ancrage du type connu et elle est 5 maintenue dans sa position verticale grâce à l'élément de flottabilité connecté en tête de conduite assurant la mise en tension de la conduite montante. L'ensemble de connexion a été pré-installé entre l'élément de flottabilité et la partie supérieure de la conduite montante rigide. La connexion de l'extrémité de la conduite flexible s'opère selon les étapes suivantes en référence à la figure 6 : - La conduite flexible est déployée verticalement à distance de l'élément de flottabilité connecté à la conduite rigide montante. Le bras articulé (22) de l'extrémité de la conduite flexible est orienté dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la conduite flexible ; - La conduite flexible est ensuite dirigée de façon à permettre l'approche puis l'engagement du bras articulé dans le réceptacle situé sur l'élément de connexion comme le montre la figure 6 a ; - L'articulation du bras de guidage est alors déverrouillée et la conduite flexible est déployée selon une courbe prédéterminée, ou encore une course prédéfinie, de sorte à imposer à l'extrémité de la conduite flexible un mouvement de rotation schématisé par la flèche sur la figure 6b. Ce mouvement de rotation de l'extrémité de la conduite flexible permet d'amener celle-ci dans l'axe de l'embouchure tronconique de l'élément de connexion. La parfaite orientation de la conduite flexible dans l'axe de l'embouchure de l'élément de connexion est obtenue lorsque qu'un point de contact est obtenu entre la butée et la conduite flexible. La figure 6 c montre en effet le positionnement adéquat de l'extrémité de la conduite flexible dans l'axe de l'embouchure tronconique de l'ensemble de connexion (30) lorsque la conduite a établi une zone de contact avec la butée (36) ; -L'extrémité de la conduite flexible est alors engagée avec l'embouchure tronconique de l'ensemble de connexion par un mouvement de traction. Ce mouvement de traction est assuré par les bras articulés télescopiques de l'élément de guidage (22) qui se rétractent jusqu'à assurer l'encastrement de 6 l'extrémité de la conduite flexible avec l'ensemble de connexion (31). L'encastrement est alors grandement facilité par les formes complémentaires de l'embouchure (41) et de l'extrémité de la conduite flexible (21). La figure 5 montre en détail la connexion de la conduite flexible à l'ensemble de connexion (30). Dans sa position finale l'extrémité conique évasée (21) de la conduite flexible épouse l'embouchure conique (41) de l'ensemble de connexion grâce à leurs formes complémentaires. En position finale, le double connecteur (23) se positionne tel que le système de verrouillage mécanique (53) s'engage avec la rainure (42) de la pièce lo tronconique (41). Le système de verrouillage hydraulique (54) s'engage parfaitement avec l'extrémité (43) de la jonction tubulaire en col de cycle (� gooseneck � en anglais). Ce système de double verrouillage est d'une grande fiabilité. Le poids de la conduite flexible et l'environnement induisent des efforts importants au 15 niveau des connexions de la conduite flexible (14) avec la jonction tubulaire (35). Les efforts mécaniques sont alors repris par le système de verrouillage mécanique et la pièce tronconique (41) et transmis à la structure métallique (31) de l'ensemble de connexion (30) du fait de la différence de raideur entre le col de cygne (35, 43,) et la pièce métallique (41). 20 REVENDICATIONS 1. Méthode de pose d'une tour hybride (1), ladite tour hybride comprenant une conduite rigide montante (10), un ensemble de connexion (30), un élément de flottabilité (1), un système d'ancrage (11) de la conduite rigide montante et une conduite flexible (14) s'étendant en caténaire d'une installation de surface à l'ensemble de connexion (30), ladite méthode étant du type comprenant l'étape d'installation de la conduite rigide montante (10) avec ses moyens d'ancrage (11) et ses éléments de flottabilité (1), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre les étapes suivantes : - déploiement vertical de la conduite flexible (14) munie de moyens de guidage (22) et de moyens de verrouillage (23) ; - engagement des moyens de guidage (22) de la conduite flexible avec le réceptacle (32) de l'ensemble de connexion (30) situé sur la partie 1s supérieure de la conduite rigide montante ; - basculement selon une courbe prédéterminée de la conduite flexible jusqu'à l'alignement des éléments de fixations (41, 21, 23) ; et, - traction de la conduite flexible jusqu'à l'engagement des moyens de fixation (23, 21) de la conduite flexible avec l'ensemble de connexion (30). 20 2. Méthode de pose selon la revendication 1, ladite méthode étant du type selon laquelle on fournit un connecteur destiné à connecter la conduite flexible à l'ensemble de connexion (30), ledit ensemble de connexion comprenant un système de verrouillage hydraulique (54) et mécanique (53) montés sur une même structure (51), caractérisée en ce que l'ensemble de 25 connexion (30) comporte une jonction tubulaire (35) faisant saillie et en ce que ladite connexion hydraulique (54) s'effectue exclusivement sur l'extrémité (43) de la jonction tubulaire (35). 3. Méthode de pose selon la revendication 2 caractérisée en ce que le verrouillage mécanique s'effectue exclusivement sur la pièce métallique (43).