Brevet FR3094741A1 — publié le 20201009

Description Titre de l'invention : COLLIER DE LEVAGE ROTATIF [0001] L'invention concerne le domaine des équipements de levage utilisé dans l'industrie du forage pétrolier terrestre ainsi que dans certaines configurations off-shore et plus particulièrement les équipements utilisés pour lever l'organe de sécurité de tête de puits qui est destiné à prévenir l'irruption d'hydrocarbure et son explosion, plus communément appelé "BOP" (Blow Out Preventer) afin de le positionner sur ladite tête de puits. Le levage du BOP et le positionnement sont effectués grâce à un système de levage du BOP qui se trouve sous le plancher de la station de forage. Le système de levage du BOP est actionné par un treuil ou un équipement de levage hydraulique, électrique ou pneumatique se connectant au col du BOP et servant à le lever. [0002] Les équipements de levage comprennent des chariots de levage avec des chaînes ou des câbles pour lever la charge, en général deux chariots. Ces chariots peuvent aussi être accrochés à la charge par un crochet ou oeil de levage ou autre type de terminaison. Ces chariots se déplacent sur cieux rails parallèles toujours situés en dessous du plancher de forage. [0003] Pour amener le BOP en place, il est amené par une grue jusqu'à une extrémité des 2 rails, il est ensuite accroché aux deux chariots qui lèvent le BOP. Les chariots se déplacent ensuite jusqu'à arriver dans l'alignement du puit. Le BOP est ensuite descendu et fixé sur la tête de puit par l'intermédiaire une bride haute pression. [0004] Le BOP est l'organe de sécurité numéro 1 sur la station de forage. C'est aussi un équipement très onéreux. Il s'agit donc de le manipuler avec précaution. Une station de forage nécessite généralement 1, 2 ou 3 tailles de BOP en fonction du plan de construction du puit. [0005] Le BOP se caractérise par son diamètre nominal, sa pression de service et. le nombre d'étages (rams) qu'il comporte. Le nombre d'étages correspond aux niveaux de sécurité nécessaires mais la configuration du BOP doit aussi être définie en fonction de la hauteur sous plancher disponible, elle-même caractéristique déterminante de la station de forage. Ainsi, il est très fréquent de rencontrer des problèmes liés à l'encombrement pour permettre de lever le BOP tout en étant en conformité avec les étages de sécurité requis. [0006] La largeur des étages du BOP peut aussi être source de difficultés dans le cas d'une station étroite. Dans certain cas, il est nécessaire d'orienter le BOP autour de son axe vertical. Pour cela, les opérateurs décalent les 2 chariots du système de levage du BOP et tentent de trouver une position satisfaisante tout en garantissant des conditions de levage acceptables (levage dévié). Cette méthode n'offre qu'une amplitude de position angulaire limitée car liée à la course des chariots et pose le problème supplémentaire 2 de faire fonctionner les palans en levage dévié. Il en résulte des usures prématurées de galets, mils et autres éléments mécaniques. [0007] Actuellement, les BOP sont levés grâce à des colliers classiques sur lesquels viennent se connecter le système de levage du BOP. Ceux-ci permettent simplement de lever le BOP niais n'autorisent pas de degré de liberté en rotation suivant l'axe vertical du BOP. [0008] On connaît un collier permettant la rotation du BOP qui utilise 4 paires de rouleaux et une bague intermédiaire venant s'ajouter à la pile de BOP. C'est par cette bague que vient circuler le poids du BOP qui est ensuite transféré aux 4 paires de rouleaux jusqu'au système de levage du BOP. [0009] Les rouleaux utilisés sur ce collier existant sont de conception simple, ils sont centrés sur un axe de rotation et utilisent, très probablement, deux roulements par rouleau. Il est aussi très probable que ces ensembles de paires de rouleaux soient des équipements standards, ce qui a l'avantage d'avoir un coût faible et une disponibilité de pièces de rechange très important. [0010] Cependant, le rajout de cette bague intermédiaire n'est pas anodin puisque cela a pour effet d'augmenter la hauteur totale du BOP. Pour beaucoup de stations de forage ne bénéficiant pas d'une hauteur sous plancher suffisante, l'utilisation de cette conception avec ajout de bague intermédiaire n'est pas possible. [0011] Il est également à noter que l'ajout de la bague intermédiaire représente deux points supplémentaires de défaillance possible au niveau des deux brides inferieures et supérieures. Après installation de la bague, le BOP doit subir une nouvelle phase de tests pour garantir l'étanchéité du système complet, pour la pression maximum et pour les différents cas d'utilisation du BOP. [0012] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier de permettre: d'assembler le collier directement sur le BOP existant, sans bague intermédiaire, une installation simple et rapide; d'adapter les dimensions du collier pour s'adapter à différentes tailles, géométries et marques d'anneau sans remettre en cause le concept général. pouvoir éventuellement motoriser la rotation du BOP, [0013] Le collier de levage d'un BOP selon l'invention, comprend une partie principale, un bras articulé fermant le collier et des rouleaux affleurant sur une surface du collier, chacun desdits rouleaux étant rotatif par rapport à un axe parallèle à ladite surface, il est caractérisé en ce que les axes de rotations sont fixés d'un seul côté au collier et que les rouleaux sont alignés sur une face intérieure du collier. Ce positionnement extérieur avec des rouleaux au plus près du BOP permet un contact direct sur un des étages du 3 BOP sans bague intermédiaire, d'où un montage plus simple et un encombrement moindre. [0014] En effet, par rapport à un collier standard, le collier selon l'invention permet une ins- tallation du collier plus rapide car il est simple (bras articulé, pas d'assemblage boulonnés), d'où une manutention et installation du BOP plus rapide. [0015] Il donne également la possibilité d'ajuster l'orientation du BOP à 360 degrés cc qui permet une grande flexibilité opérationnelle. [0016] Il permet d'utiliser les systèmes de levage du BOP en levage vertical (en ligne) d'où une réduction des risques d'usure prématurée des chariots. En effet, avec un collier de levage ordinaire, l'orientation (angulaire) du BOP ne peut s'effectuer qu'en déplaçant un chariot vers l'avant et le chariot opposé vers l'arrière. Mais en opérant de cette manière, les chaînes de levage ne sont plus parfaitement verticales. Et plus l'éloignement des chariots est grand, plus l'angle des chaînes de levage est important. En plus, l'amplitude d'orientation angulaire est limitée géométriquement à 45 degrés avec des conditions de levage absolument pas satisfaisantes. [0017] D'autre part, l'invention permet une distance maximale entre les points de levages de 3.5 mètres. Dans le cas où le client souhaite utiliser le collier avec des chariots fixés sur des rails espacés de 2,9 mètres (à titre d'exemple), il est possible de réduire les bras à 2,9 mètres exactement au moment de la fabrication sans altération de la conception générale. [0018] L'augmentation de la distance entre les deux points de levage augmente la taille du bras de levier, c'est pourquoi les rouleaux sont répartis de telle manière qu'ils ne tombent pas au niveau de la connections entre le collier principal et les bras de levage, ces connexions étant sujettes à fortes contraintes. [0019] Par rapport à un collier rotatif de l'état de la technique, le collier selon l'invention ne nécessite pas d'intervention sur le BOP puisqu'il n'y a pas de bague intermédiaire d'appui, d'où un gain de temps, et il permet une réduction des risques de défaillance sur le BOP, d'où une diminution des risques opérationnels. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : [0021] [fig.1] est une vue générale d'une station de forage terrestre ; [0022] [fig.2] montre un BOP avec quatre étages ; [0023] [fig.3] illustre un BOP avec un collier de levage ordinaire de l'état de la technique; [0024] [fig.4] est un premier exemple de collier de levage ordinaire de l'état de la technique; [0025] [fig..5] illustre un BOP avec un collier de levage avec un degré de liberté en rotation de l'état de la technique [0026] [fig.6] est un deuxième exemple de collier de levage avec degré de liberté en rotation de l'état de la technique; [0027] [fig.7] est le collier de levage selon l'invention; [0028] [fig.8] montre le montage du collier de levage selon l'invention sur le BOP; [0029] [fig.9] montre le collier de levage de la figure 7 monté sur le BOP, [0030] [fig.10] est une coupe d'un BOP avec un collier selon l'invention. [0031] La station de forage 4 de la figure 1 comprend un plancher 40 et un BOP 1 disposé sous le plancher 40 au-dessus du sol 5. [0032] Le BOP 1 de la figure 2 est constitué de quatre étages 10, 11, 12 et 13. Un collier de levage 2 est disposé entre les deux étages supérieurs 10 et 11 (cf. figure 3). [0033] Le collier 2a de l'état de la technique monté à la figure 4 est simplement composé de deux parties symétriques fermées par un assemblage boulonné et avec deux manilles de levage 23. [0034] Le deuxième collier 2h de l'état de la technique visible aux figures 5 et 6 est constitué d'une partie principale 20h et d'un hras de fermeture 21b. La partie principale 20h est équipée de trois séries de deux rouleaux 22h et le hras de fermeture 2111 d'une série de deux rouleaux 22h. Les rouleaux 22h sont affleurant sur la face supérieure du collier 2h pour permettre au BOP 1 de tourner. Les séries de rouleaux 22h sont équitablement répartis. [0035] Le bras de fermeture 2111 est articulé sur la partie fixe du collier 20h pour pouvoir Ouvrir et fermer le collier 2b afin de le disposer sur le BOP 1. Les rouleaux 22b sont placés dans des évidements fermés 24b, leur axe de rotation étant fixés de chaque côté de chacun des rouleaux 22b. De ce fait l'épaisseur radiale de ce collier 2b est importante puisqu'il comprend un rouleau 22b et deux bords. [0036] Les rouleaux étant placés à distance du BOP, il faut insérer une bague d'appui 6 entre deux étages 10 et 11 afin que les rouleaux 22b aient une surface d'appui. [0037] Le collier 2 selon l'invention (cf. figure 7) est constitué d'une partie principale 20 et d'un bras de fermeture 21. La partie principale 20 est équipée de deux séries de trois rouleaux 22 et le bras de fermeture 21 d'une série de trois rouleaux 22. Le bras de fermeture 21 est articulé sur la partie fixe du collier 20 pour pouvoir ouvrir et fermer le collier 2 afin de le disposer sur le BOP 1. [0038] Les rouleaux 22 sont affleurant pour permettre la rotation du BOP 1. Chaque rouleau 22 tourne autour d'un axe 220. Chaque axe 220 est fixé au collier 2 d'un seul coté à la différence de l'état de la technique précédent, le collier 2 est donc beaucoup moins épais radialement et surtout les rouleaux sont directement en contact avec un étage du BOP sans nécessiter l'usage d'une bague intermédiaire d'appui. [0039] On peut voir sur la figure 10 que les rouleaux 22 sont beaucoup plus près de la surface supérieure 25 du collier 2 pour un gain de place optimum. Le rouleau dépassera de lOmm par exemple. On choisira un matériau à forte limite élastique et d'autres choix de conception pour résister aux efforts. [0040] Les rouleaux 22 étant en appui direct sur le BOP où l'espace est restreint, il faut limiter leur dépassement au-dessus de la face supérieure 25. Le collier 2h n'a pas de problèmes d'encombrements puisqu'il utilise une bague intermédiaire 6. [0041] Conventionnellement dans la présente description on entend par radial, une distance calculé par rapport à l'axe AA de la station de forage sans préjuger de la forme du collier. [0042] Sur les figures 8 et 9, on peut voir la mise en place du collier 2 sur le BOP 1: on place la partie principale 20 autour du BOP 1, on ferme le bras 21, on verrouille le bras 21 autour du BOP, on lève le BOP avec les câbles 3. [0043] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. 6 [Revendication 1] REVENDICATIONSCollier (2) de levage d'un BOP comprenant une partie principale (20), un bras articulé (21) fermant le collier et des rouleaux (22) affleurant sur une surface du collier, chacun desdits rouleaux (22) étant rotatif par rapport à un axe (220) parallèle à ladite surface, caractérisé en ce que les axes de rotations (220) sont fixés d'un seul côté au collier et que les rouleaux (22) sont alignés sur une face intérieure du collier.