Brevet FR2963053A1 — publié le 20120127

INSTALLATION DE RECUPERATION DE PETROLE EN MER ET DE SECURISATION DE FORAGES L'invention se rattache au secteur technique des installations, dispositifs, matériels destinés à la récupération de pétrole en mer, issus de bateaux échoués au fond de mer, ou de détérioration de pipelines ou de fuites de puits de forage sous-marins et autres, et projetant du pétrole se dispersant et constituant une pollution. La problématique non résolue par les propositions faites antérieurement à l'origine de l'invention réside entre autres dans la variation géologique des fonds marins, dans la difficulté d'accessibilité aux zones, où doivent s'effectuer des opérations pour collecter le pétrole, imposant parfois d'intervenir à de très grandes profondeur 1500 mètres ou plus, profondeur à laquelle se situe l'intervention à effectuer. Une autre difficulté réside dans la stabilisation de la colonne de récupération du pétrole en éruption soumise à des mouvements de houle, de surface ou de fond, des courants marins et des altérations météorologiques ou sismiques. La démarche du Demandeur a donc été de considérer l'ensemble de ces aspects, et particulièrement l'importance des profondeurs dans lesquels les opérations de récupération doivent être exercées. Le demandeur a pris en compte, aussi les caractéristiques physico-chimiques de jaillissement du flux de pétrole, son débit, sa granulométrie intrinsèque, plus ou moins modifiée par les conditions physico-chimiques environnementales, telle par exemple le refroidissement par effet de détente, etc. La solution apportée par le Demandeur répond à ces donnés de la problématique en fonction des différents besoins intégrés dans la conception de l'installation ainsi constituée. Selon une première caractéristique, l'installation de récupération de pétrole en mer et de sécurisation de forage comprend une barge modulaire de grandes dimensions présentant une ouverture intérieure pour le montage et la construction d'un dispositif de récupération du pétrole ou de sécurisation du puits de forage, et en ce que ledit dispositif comprend une cheminée de récupération constituée par une succession de modules superposés les uns aux autres et reliés par des moyens de liaison, et en ce que la cheminée de récupération est prolongée dans sa partie basse par une cheminée conique d'absorption constitué des mêmes modules de dimensions différentes, et en ce que la cheminée conique d'absorption présente en extrémité basse une jupe souple ayant des capacités de déformation du type soufflets d'accordéon et s'adaptant au relief de la fuite du puits de pétrole et pour isoler celle-ci et en ce que la jupe est prolongée à sa partie inférieure par une lèvre souple dont la partie supérieure est un lest et la partie inférieure est molle, et en ce que les différents modules constitutifs sont reliés par des réseaux de câbles pour assurer leur tenue en position et assurer une continuité d'écoulement du pétrole sans risque de rupture d'étanchéité. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. On fixe l'objet de l'invention illustrée d'une manière non limitative aux dessins où : ^ La figure 1 est une vue de l'installation pris dans son ensemble à partir d'une barge. ^ La figure 2 est une vue à caractère schématique illustrant le concept de l'invention, en situation de récupération du pétrole. ^ Les figures 3a et 3b sont des vues en perspective complémentaire aux figures 1 et 2 avec à titre d'exemple un aménagement de la barge. ^ La figure 4a est une vue partielle de la barge avec différents aménagements ^ La figure 4b est une vue à caractère schématique illustrant l'invention dans son dimensionnement. ^ La figure 5a illustre l'aménagement de la cheminée de récupération et de la cheminée conique d'absorption avec une pluralité de flotteurs fractionnés. ^ La figure 5b illustre l'aménagement d'un module en vue partielle et en perspective. ^ La figure 5c montre avant montage les éléments caractéristiques d'un module. ^ La figure 6a montre en une vue partielle la réalisation de la jupe souple. ^ La figure 6b est une vue de détail de la jupe dans sa partie basse aménagée avec la zone de lestage. ^ La figure 6c est une vue partielle illustrant un module avec des dispositifs à volets. ^ Les figures 7a, 7b, 7c montrent un aménagement de la barge à partir de laquelle est construit le dispositif ^ Les figures 8a, 8b, 8c, 8d sont des vues à caractères schématif montrant le montage in-situ de l'installation et le forage. ^ La figure 8e est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 8d illustrant le positionnement du guide de forage. ^ La figure 9 est une vue à caractère schématique illustrant l'application de l'invention dans son aménagement pour la récupération de pétrole à partir d'un tanker coulé. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. L'installation de récupération de pétrole en mer est référencée dans son ensemble par (I). Elle comprend une barge (B) de très grandes dimensions d'environ 100 à 200 mètres de côté, et de hauteur de l'ordre de 40 à 50 mètres avec une ouverture intérieure de l'ordre de 50 à 60 mètres de côté dont la fonction sera précisée par la suite. Cette barge est ainsi agencée pour permettre le montage et la mise en place successive de différents modules (M), figures 5b et 5c, constitutifs du dispositif de récupération du pétrole. L'installation selon l'invention s'applique aussi bien pour la récupération du pétrole à partir de fuites sur des pipelines, ou sur des tankers FIG-9, et aussi pour la sécurisation de puits de forage FIG-8a, 8b, 8c, 8d, 8e. Ce dispositif précité est réalisé sur une très grande hauteur en fonction des besoins tenant compte des caractéristiques de la fuite pétrolière polluante (profondeur, dimensions du puits de forage ou du tanker). 25 Ce dispositif peut être de l'ordre de quelques dizaines de mètres jusqu'à atteindre des hauteurs de l'ordre de 1500 mètres ou plus selon les besoins. Il comprend une cheminée de récupération (CR) FIG-2, 4a de grande hauteur pouvant aller jusqu'à 1500 mètres ou plus.20 Cette cheminée de récupération est constituée par une succession de modules (M) FIG-5a, 5b, 5c, superposés les uns sur les autres et reliés entre eux par des moyens de liaison appropriés qui seront décrits ci-après. Cette cheminée de récupération (CR) de configuration généralement tubulaire se prolonge dans sa partie basse par une cheminée conique d'absorption (CA), constituée également de modules de dimensions adaptées FIG-5a, 4b, d'une hauteur adaptée selon les applications par exemple de l'ordre de 100 mètres et avec un diamètre en extrémité basse de l'ordre de 50 mètres dans le cas d'intervention sur un puits de forage. La cheminée de récupération (CR) présente un diamètre de l'ordre de 20 mètres. La partie inférieure de la cheminée conique d'absorption (CA) est susceptible de recevoir une jupe souple (J) FIG-3b, 6a, 6b et 9 ayant des capacités de déformation tel un soufflet d'accordéon et pouvant s'adapter au relief autour de la fuite du flux de pétrole, et à isoler celle-ci. La hauteur de cette jupe est de l'ordre de 5 à 50 mètres selon les besoins pour les interventions sur les puits de pétrole aussi bien pour circonscrire les fuites que pour sécuriser les puits. Dans le cas d'intervention sur des tankers FIG-9, la hauteur peut varier. La jupe se prolonge à sa partie inférieure par une lèvre souple (L) FIG-9, 6a, 6b, dont la partie supérieure est un lest (L1) souple type sable, qui viendra écraser la partie inférieure molle type silicone (L2). Cette lèvre assurera la liaison de l'installation sur le sol marin ; l'étanchéité ainsi réalisée empêche les fuites de l'intérieur vers l'extérieur du dispositif Cette lèvre en forme de couronne peut être amarrée au fond de mer, ou être ensablée en tout ou partie, l'essentiel étant que le pétrole destiné à être évacué puisse remonter sans perte dans la cheminée conique d'absorption (CA), puis dans la cheminée de récupération (CR) pour être ensuite collecté à partir de la barge par tout moyen de pompage approprié et permettant le transfert du pétrole ainsi récupéré dans des navires (N) FIG-1, 3b, 5a destinés à cette fonction. Pour tenir compte de la hauteur de cette partie d'installation immergée, il est prévu d'assembler les différents modules constitutifs avec des réseaux de câbles (FIG- 5a et 5b) de liaison en nombre approprié pour assurer la tenue des modules entre eux et assurer une continuité d'écoulement du pétrole sans risque de rupture d'étanchéité. Par ailleurs, compte tenu de la profondeur en immersion de la cheminée de récupération et des éléments complémentaires, cheminée conique d'absorption, jupe et couronne de lestage, il faut assurer une certaine flexibilité relative de ces différents moyens en égard des contraintes environnementales des courants marins et autres considérations similaires. On a ainsi représenté figures 2 et 9 à titre schématique l'installation proprement dite. La jupe souple doit pouvoir entourer la zone de collecte du pétrole en s'adaptant et se déformant pour autant que nécessaire autour de ladite zone. On se réfère maintenant aux figures relatives à la conception des modules : Ceux-ci sont agencés avec des éléments flotteurs (F) FIG-5b solidaires fixés à une couronne (C) FIG-5a 5b, 5c de structure métallique ou autres matériaux, polygonale, circulaire ou autres, constituant des anneaux fixée aux câbles primaires (Cp) FIG-5b, 5c, 8e (de longueur variable jusqu'à 1500m ou plus), Sur la face interne de cette couronne sont fixés les panneaux pariétaux (Pp) FIG-5c (paroi interne de la cheminée) en matériaux composites. Une couronne intermédiaire (Ci) FIG-5c plus légère, elle-même fixée aux câbles primaires permet la fixation des panneaux pariétaux de 5m de hauteur. L'ensemble constituant la paroi de la cheminée de récupération (CR) et du cône d'absorption (CA). L'étanchéité de cet ensemble est assurée par tous moyens : clipage, jointage, etc., des panneaux entre eux. Comme représenté aux dessins FIG-5a, 5b sur la hauteur d'un même module peuvent être disposés à intervalles réguliers plusieurs ensembles de flotteurs. La liaison de l'ensemble est assurée par les câbles reliant les couronnes métalliques successives (C) FIG-5a, 5b, 5c. Il peut être prévu à certains endroits du cône d'absorption ou de la cheminée, la mise en oeuvre de volets (V) FIG-6c inclinables s'ouvrant vers l'intérieur et permettant de constituer des clapets anti-retour pour siphonner la cheminée de récupération. La jupe (J) FIG-9 est donc réalisée en un matériau souple et déformable à la manière d'un soufflet d'accordéon pour s'adapter aux contraintes de son positionnement autour de la zone de collecte du pétrole et en assurer l'étanchéité et l'isolation. Cette zone peut être centrée autour d'un bâtiment coulé, d'un pipeline détérioré faisant apparaitre des fuites de pétrole. La géométrie du cône d'absorption est variable : Par exemple un chapiteau de 300m de long sur 70m de large (figure 9). La couronne métallique la plus basse qui soutient la jupe, peut aussi porter des moyens d'ancrage, de stabilisation motorisées ou autre (portique), de mesures et de façon générale tout dispositif pouvant être nécessaire et qui peuvent aussi être distribués sur toute couronne du dispositif. Dans le cadre de récupération de pétrole à partir de fuites localisées sur des tankers la jupe est de très grandes dimensions pour entourer le tanker en lui-même afin de l'isoler FIG-9. La jupe est dimensionnée pour s'adapter à cette contrainte et forme en quelque sorte un chapiteau, ceci est représenté à la figure 9. Ainsi dans une mise en oeuvre particulière, il peut être envisagé que la zone de jonction entre la partie basse de la cheminée conique d'absorption et la jupe soit prévue un portique de stabilisation pouvant être ancré en fond de mer. Ce portique permet de stabiliser la cheminée conique d'absorption et la cheminée de récupération par rapport au fond de mer. Le portique peut être ancré avec des pieds de stabilisation. Le nombre de pieds est variable selon les exigences. Des moyens de contrôle peuvent être disposés à partir du cône d'absorption, ou de son portique pour permettre de vérifier d'éventuels phénomènes de dérives et d'en assurer les correctifs. Des moyens de mesures électroniques, optiques peuvent être disposés sur le portique pour transmettre un ensemble d'informations en vue de la gestion optimisée de la collecte de pétrole. Des moyens moteurs sont aussi associés pour corriger les variations de position. Selon une autre disposition de l'invention, la barge (B) FIG-1, 3a, 3b et 7a, 7b, 7c est agencée pour permettre la construction du dispositif de récupération avec la cheminée tubulaire, la cheminée conique d'absorption, la jupe et la couronne de lestage selon un montage progressif à partir d'éléments modulaires comme représenté successivement FIG-8a, 8b, 8c, 8d. Cette barge de fabrication modulaire est assemblée sur place aux dimensions requises adaptées au problème à traiter. Exemple : - Ouverture circulaire de 60m de diamètre, en son milieu, pour un puits - Ouverture ovale de 300m sur 70m, etc. Une fois assemblée et avec ses moyens satellites (bateaux, hélicoptères ou autres) cette barge permet le montage sur place du dispositif par assemblage d'éléments préfabriqués tel un jeu de Lego (marque déposée) FIG-8a,8b,8c, 8d. Autour de son ouverture centrale, ladite barge comprend des moyens susceptibles de monter et de déplacer les modules constitutifs de la cheminée de récupération, de la cheminée conique d'absorption et de la jupe, destinées au passage du pétrole. La barge comprend ainsi des équipements et matériels permettant de stocker les modules, de les assembler autour de sa cavité centrale, et ensuite de descendre lesdits modules en immersion au fur et à mesure de la construction de l'ensemble constituant puits, cône, jupe et couronne de lestage (Figure 8: Séquences de montage in-situ). On a représenté à titre schématique des moyens de levage permettant la descente au fur et à mesure de la construction de différents modules figures 1 et 4a, et aussi des moyens permettant de constituer puis d'assembler des modules entre eux, figures 7a, 7b, 7c. Ces moyens peuvent être des bras rétractables (BR) permettant l'accès à la construction du dispositif. On a représenté aux figures 8a, 8b, 8c, 8d le montage des différents modules et d'un puits de forage (PF) et à la figure 8e les guides de forage (GF) et axe de forage (AF). Selon l'invention, on peut donc réaliser et construire en fonction des besoins et de la profondeur de fond de mer l'installation appropriée pour la collecte du pétrole aux dimensions voulues. Selon une autre disposition, il est envisageable de pouvoir adapter le diamètre de la cheminée de récupération et conséquemment de la cheminée conique d'absorption en fonction des besoins et de la nécessité volumétrique de récupération du pétrole. Un tel dispositif peut aussi être adapté pour la récupération de l'eau douce émise par certaines sources sous-marines.