SYSTEM FOR ANCHORING A PIPE IN THE BOTTOM OF THE SEA

Abstract: 1. A system for anchoring a fluid conveying pipe (103, 203, 303, 403) in the sea bed, comprising two piles (108, 109, 208, 209, 308, 309, 408, 409) embedded in the sea bed (12) on either side of the pipe, pile retaining means situated at the periphery of at least part of the lateral surface of each pile to increase its stability and resistance to detachment, the anchoring system further comprising a pipe holding and positioning means (101, 201, 221, 301, 331, 441) secured to the top part of the piles, characterised in that the pipe (103, 203, 303, 403) is laid outside the ground, the two piles (108, 109, 208, 209, 308, 309, 408, 409) are embedded parallel to one another in the sea bed (12) and in that the holding and positioning means (101, 201, 221, 301, 331, 441) is secured to the top part of the two piles and comprises means which are applied to the side surface of the pipe (102, 221, 331, 441) to withstand horizontal transverse forces to which the pipe is likely to be subjected.

Description: La présente invention concerne un système d'ancrage sur le fond marin de certaines structures, notamment des conduites de transport de pétrole, de gaz naturel ou d'eau vers un point avancé en mer ou encore, plus simplement, de simples points d'amarrage. L'invention vise particulièrement la nature des pieux utilisés pour ancrer une telle structure, en association avec des organes de maintien ou de positionnement permettant d'assujettir ladite structure à un ou plusieurs pieux précités, enfonces dans le fond marin. La grande variété du fond marin (relief, dureté, etc...) a impliqué jusqu'à présent une étude préalable du site pour définir la nature des dispositifs d'ancrage La présente invention vise à réaliser une gamme de systèmes et d'outils, obtenue par des combinaisons d'un nombre relativement réduit d'éléments de structure et permettant de résoudre tous les problèmes courants d'implantation d'une structure mécanique quelconque sur n'importe quel type de fond marin. Suivant l'invention, le système d'ancrage d'une structure mécanique sur le fond marin comprend des moyens pour se fixer sur le fond et des moyens de retenue de ladite structure. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pieu -enfoncé dans le fond marin, des moyens de rétention situés à la périphérie d'au moins une partie de la surface latérale dudit pieu pour augmenter sa stabilité et sa résistance à l'arrachement et un organe de maintien ou de positionnement monté à la partie supérieure dudit pieu pour coopérer avec ladite structure. Un des moyens de rétention précités, lorsqu'on utilise un pieu de structure tubulaire, peut prendre la forme d'une coulée de ciment injectée sous pression à l'intérieur du pieu et se répandant tout autour de celui-ci à partir de son extrémité inférieure, de façon à combler tous les interstices entre la surface latérale du pieu et le terrain avoisinant. Par ailleurs, l'invention est particulièrement des tinée à apporter une solution satisfaisante aux problèmes d'implantation des conduites sous-marines pour le transport par exemple du pétrole, du gaz naturel ou de l'eau. Dans ce contexte on prévoit le plus souvent deux pieux enfoncés parallèlement dans le fond marin de chaque côté de la conduite et l'organe de maintien précité est en contact avec au moins une partie (supérieure ou latérale) de la conduite et est rattaché , le plus souvent sous tension, aux deux pieux précités, cet agencement se répétant à intervalles sensiblement réguliers sur toute la longueur de la conduite. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de plusieurs systèmes d'ancrage conformes au concept de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en réf é- rence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un pieu conforme à l'invention - les figures 2 et 3 représentent des variantes d'organes d'accrochage adaptés pour résister à des efforts de directions différentes, respectivement - la figure 4 est une vue en élévation avec coupe partielle d'une première forme de réalisation de l'organe de retenue -- la figure 5 est une vue en plan suivant V-V de la figure 4 - la figure 6 est une vue analogue à la figure 4 d'une deuxième forme de réalisation de l'organe de retenue - la figure 7 est une vue en coupe suivant VII VII de la figure 6 - la figure 8 est une vue en plan destinée à montrer le fonctionnement du dispositif des figures 6 et 7 - la figure 9 est une vue analogue aux figures 4 et 6 d'une troisième forme de réalisaLion de l'organe de retenue - la figure 10 est une vue en plan suivant X-X de la figure 9 - la figure 11 est une vue en élévation destinée à expliquer le fonctionnement du dispositif des figures 9 et 10 - la figure 12 est une vue en élévation d'une autre forme de réalisation de l'organe de retenue. En référence à la figure 1, un système d'ancrage conforme à l'invention comprend un pieu 11 de structure tubulaire enfoncé dans le fond marin 12 de façon à ne laisser apparaître que sa partie supérieure munie d'un épaulement 13 permettant d'immobiliser un organe de maintien 14 prévu pour l'accrochage d'une structure mécanique sousmarine non représentée. La partie inférieure du pieu est munie d'un trépan de forage 15 fixé à demeure. Autrement dit, ce trépan n'est utilisé qu'une fois pour la mise en place du pieu 11 et ne peut être récupéré. Comme le pieu 11 a une structure tubulaire et qu'il est ouvert à la partie inférieure, au voisinage du trépan 15, on peut l'utiliser de façon pratique pour injecter sous pression une coulée de ciment 16 qui envahit non seulement l'intérieur du pieu 11 mais remplit également tous les interstices entre la surface latérale du pieu et le terrain avoisinant. Les figures 2 et 3 montrent d'autres types d'organes de maintien. En effet, l'organe de maintien 14 représente sur la figure 1 est agencé avec une semelle plate assez large 23 reposant sur le fond marin 12. Cet organe de maintien est donc bien adapté pour supporter des efforts de traction horizontaux. En revanche, l'organe de maintien 14b (figure 2) est en contact avec la partie superieure du pieu sur une certaine longueur axiale ; il est donc bien adapté pour résister à des efforts de traction obliques indiqués par la flèche F1. L'organe de maintien 14c de la figure 3 présente quant à lui une semelle plate 24 reposant sur le fond marin. Il a une structure symétrique avec deux trous d'accrochage de part et d'autre de l'axe du pieu 11. Cet organe de maintien est donc bien adapté pour résister à des efforts verticaux. Tous les modes de réalisation qui vont maintenant être décrits sont conçus plus particulièrement pour l'installation sur lé fond marin d'une conduite de transport de fluide, notamment du pétrole, du gaz naturel ou de l'eau. Un cerain nombre de tels systèmes sont disposés à intervalles sensiblement réguliers le long du conduit de façon à maintenir celui-ci à la surface du fond marin et empêcher son déplacement notamment sous l'effet des courants, lesquels pourraient être à l'origine de la rupture de la conduite. La plupart des systèmes décrits ci-dessus utilisent des pieux conformes à celui de la figure 1 mais d'autres sys tèmes utilisent des pieux différents qui peuvent bien entendu être également utilisés indépendamment avec une structure de maintien ou de positionnement précitée différente, adaptée pour maintenir autre chose qu'une conduite. En référence aux figures 4 et 5, le système d'ancrage comprend un collier supérieur 101 formé d'une tôle 102 arrondie pour venir s'appliquer sur le dessus d'une conduite 103, et aux extrémités de laquelle sont soudés des bossages 104, 105 présentant des trous respectifs 106, 107 prévus pour s'engager sur des pieux 108, 109 enfoncés de part et d'autre de la conduite. Les pieux présentent à leur partie supérieure des filetages 111, 112 pour recevoir des écrous 113, 114 qui retiennent le collier par l'intermédiaire de rondelles rectangulaires 115, 116. Le trou 106 est allongé transversalement à la conduite 103, et le trou 107 est allongé parallèlement à cette conduite. Enfin, quatre tôles raidisseuses 117 sont soudées dans les angles formés par la tôle 102 et les bossages 1001 105, aux deux extrémités du collier suivant llaxe de la conduite 103. Ces tôles sont prévues de dimensions telles que, dans toutes les directions, elles dépassent les têtes des pieux 104, 105, ainsi que toutes aspérités telles que des protections anodiques 118. En outre, leur contour extérieur est arrondi. Le collier 101 présente une hauteur voisine mais légèrement inférieure au diamètre extérieur de la conduite 103. Les points d'attache entre les pieux 108, 109 et le collier 101 sont situés relativement bas de sorte que l'ensemble du système résiste mieux aux efforts transversaux horizontaux s'exerçant sur la conduite. Une feuille 119 d'un matériau élastique tel que le néoprène est interposée entre le collier et la conduite. Une fois le collier engagé sur les pieux, l'allongement du trou 106 permet un léger déplacement transversal du collier et l'allongement du trou 107 permet une légère rotation du collier autour du pieu 108. Ces déplacements sont suffisants pour permettre une application precise du collier sur la conduite sans nécessiter la présence d'une couche intermédiaire de rattrapage autre que la simple feuille élastique 119. Une fois le collier posé, les têtes des pieux et les anodes 118 se trouvent enfermées latéralement dans les cavités formées par les tôles 117 et ne risquent pas de donner lieu à l'accrochage d'objets traînés au fond de la mer, tels que des cables de manoeuvre. On va maintenant décrire, en référence aux figures 6 à 8, une deuxième forme de réalisation de l'organe de maintien. Le système d'ancrage comprend un collier supérieur 201 qui peut être le même que le collier 101 décrit précédemment, qui est engagé par des trous 206, 207 sur des pieux 208, 209, et qui est maintenu par des écrous 213, 214, vissés sur des filetages 211 desdits pieux, avec interposition de rondelles 215, 216. Un collier inférieur 221 comprend une tôle 222 arrondie suivant un arc 222a pour s'appliquer sur le dessous de la conduite 203 et munie à ses extrémités de bossages 223, 224 percés de trous 225, 226. La partie arrondie 222a s'étend sur un arc nettement inférieur à 1800, de manière à conférer au collier 221 une forme généralement plate. Dans l'exemple décrit, cet arc est d'environ 900. Le trou 225 est allongé transversalement à l'axe de la conduite 203 alors que le trou 226 est allongé parallèlement à cet axe et ouvert à l'une de ses extrémités. Le collier inférieur 221 comprend encore deux nervures 227 analogues à celles du collier supérieur et consolidées par des raidisseurs 228. Comme le collier supérieur, il s'applique sur la conduite 203 par l'intermédiaire d'une feuille 229 de matériau élastique analogue à la feuille 219. Le collier 221 s'appuie sur deux écrous 213a, 214a vissés sur les pieux, par l'intermédiaire de rondelles 215a, 216a. Pour monter l'ensemble, on commence par visser les écrous 213a, 214a sur les pieux en les amenant aussi bas que possible. Puis on met en place les rondelles 215a, 216a. On engage ensuite le trou 225 du collier 221 sur le pieu 208 en maintenant le collier parallèle à l'axe de la conduite dans la position 221a (figure 8). On fait ensuite tourner le collier de 90pour engager le trou ouvert 226 sur le pieu 209, dans sa position définitive. Du fait de sa forme plate, la rotation sous la conduite s'effectue facilement. L'engagement du trou ouvert 226 sur le pieu 209 est facilitée par l'allongement du trou 225 qui permet un certain jeu transversal par rapport à la conduite. On remonte ensuite les écrous 213a, 215a de manière à bien appliquer le collier 221 sur le dessous de la conduite 203. Enfin, on met en place le collier supérieur 201. Ce type de collier formant berceau s'adapte bien aux conduites en faible suspension et, grâce à l'inventjon, ne présente aucune difficulté de montage. On va maintenant décrire, en référence aux figures 9 à 11, une troisième forme de réalisation de l'invention. Le système d'ancrage comprend encore un collier supérieur 301 du genre de ceux décrits plus haut et comportant notamment deux trous 306, 307 prévus pour s'engager sur des pieux 308, 309, le collier étant maintenu sur ces pieux par des écrous 313, 314 vissés sur des filetages 311 pratiqués sur ces pieux, avec interposition de rondelles 315, 316. Deux mâchoires 331 sont articulées sur le collier 301 autour d'axes 332 parallèles à l'axe du conduit 303 et situés au-delà des trous 306, 307 par rapport à l'axe de la conduite. Ces mâchoires présentent chacune une partie arrondie concave 333 prévue pour venir s'appliquer sur le dessous de la conduite. Elles présentent également des trous 334 pour le passage des pieux 308, 309. Ces trous sont allongés transversalement à la conduite, de manière suffisante pour permettre aux mâchoires engagées de prendre une position oblique (figure 11) dans laquelle l'espace entre les mâchoires est au moins égal au diamètre de la conduite. Le collier supérieur 301 comporte encore des nervures 317 analogues à celles décrites plus haut et une feuille de matériau élastique 319. Les mâchoires 331 comportent, de la même façon, des nervures 335 similaires et des feuilles de matériau élastique 336. Des rondelles larges 337 sont engagées sur les pieux 308, 309 et s'appuient sur des écrous 338 vissés sur ces pieux pour constituer des butées pour les mâchoi- res 331 et les contraindre à se placer dans la position de la figure 9. Pour monter l'ensemble, on commence par mettre en place les écrous 338 et les rondelles-butées 337 à leur niveau définitif. Puis on présente l'ensemble formé par le collier supérieur et les mâchoires en plaçant ces dernières en position oblique de manière que les mâchoires puissent se glisser le long de la conduite (figure 11). Cette opération est permise par l'allongement des trous 334 des mâchoires. Quand les mâchoires viennent s'appuyer contre les butées 337, elles corninencent à se redresser et prennent leur position définitive en serrant la conduite (figure 9) quand on serre le collier supérieur 301 par les écrous 313, 314. Grâce à ce dispositif, la mise en place d'un support inférieur sur une conduite déjà posée ne présente aucune difficulté. En outre, dans cette réalisation, l'ensemble est en une seule pièce, ce qui simplifie la manutention. Suivant un autre mode de réalisation de l'organe de maintien, représenté sur la figure 12, une conduite 403 repose sensiblement librement sur le fond marin car l'organe de maintien précité est simplement constitue de deux butées 441 disposées en regard l'une de l'autre et fixées respectivement à la partie supérieure des pieux 408, 409. Les butées 441 sont en contact avec la surface latérale de la conduite 403, de préférence par l'intermédiaire d'une garniture de néoprène 419. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais couvre toute variante technologique à la portée de l'homme de l'art . Ainsi les trous des colliers, pour l'engagement des pieux, pourraient être réalisés sous forme tubulaire pour un montage glissant sur les pieux, une ou deux coupures du tube suivant une génératrice permettant un serrage par boulons et écrous sur le pieu. Toutefois, une telle réalisation laisse une moins grande latitude de mise au point et nécessiterait des moyens d'ajustement plus souples que la couche de matériau élastique précitée.

Claims: fzEViSNDICATIONS 1. Système d'ancrage d'une structure mécanique sur le fond marin, comprenant des moyens pour se fixer sur le fond et des moyens de retenue de ladite structure, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un pieu (11 ; 108, 109 208, 209 ; 308, 309 ; 408, 409) enfoncé dans le fond marin (12), des moyens de rétention situés à la périphérie d'au moins une partie de la surface latérale dudit pieu pour augmenter sa stabilité et sa résistance à l'arrachement, et un organe de maintien ou de positionnement monté à la partie supérieure dudit pieu pour coopérer avec ladite structure. 2. Système d'ancrage conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de rétention comprennent une coulée de ciment (16) au moins située entre la surface latérale dudit pieu (11) et le terrain avoisinant. 3. Système d'ancrage conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit pieu (11) comprend une pièce tubulaire creuse envahie, in situ, par ladite coulée de ciment (16). 4. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure dudit pieu (11) est munie d'un trépan de forage (15) fixé à la demeure. 5. Système d-'ancrage conforme à l'une des revendications 1 à 4, notamment pour l'installation sur le fond marin d'une conduite de transport de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend deux pieux (108, 109 ; 208, 209 ; 308, 309) enfoncés parallèlement l'un à l'autre dans le fond marin de part et d'autre de la conduite (103, 203, 303) et en ce que l'organe de maintien comprend un collier supérieur (101, 201, 301) monté à la partie supérieure de la conduite et rattaché aux extrémités supérieures des deux pieux. 6. Système d'ancrage conforme à la revendication 5, c aruc térisé en ce que le collier supérieur (101, 201, 301) comporte deux trous (106, 107 206, 207 ; 306, 307) espacés d'une distance correspondant à l'écartement des pieux et engagés dans leurs extrémités supérieures, et étant serrés sur la conduite (103, 203, 303) dans cette position par des écrous (113, 114 ; 213, 214 ; 313, 314). 7. Système d'ancrage conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le collier supérieur (101) a une hauteur voisine mais légèrement inférieure au diamètre extérieur de la conduite (103). 8. Système d'ancrage conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les deux trous sont allongés, l'un parallèlement à l'axe de la conduite et l'autre transversalement à cet axe. 9. Système d'ancrage conforme à l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'organe de maintien comprend en outre un organe formant un collier inférieur monté entre les pieux et présentant une concavité dirigée vers la concavité du collier supérieur, de façon à former un support surélevé par rapport au fond marin, la conduite reposant sur le collier inférieur. 10. Système d'ancrage conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le collier inférieur présente une partie courbe (222) de coopération avec la conduite s 'é- tendant sur un arc inférieur à 1800. 11. Système d'ancrage conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que l'un (225) des trous (225, 226) du collier inférieur est allongé transversalement à l'axe de la conduite (203), et en ce que l'autre trou (226) est allongé parallèlement à cet axe et ouvert à l'une de ses extrémités. 12. Système d'ancrage conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que deux mâchoires de verrouillage (331) sont articulées sur le collier (301) s'appliquant sur le dessus de la conduite (303) autour d'axes (332) parallèles à l'axe de la conduite et situés au-delà des trous de fixation (306, 307) de ce collier sur les pieux (308, 309), ces mâchoires présentant chacune une portion arrondie concave (333) pour venir s'appliquer sur le dessous de la conduite (303) et présentant des trous (334) de passage des pieux, ces trous étant suffisamment allongés transversalement à la conduite pour permettre aux mâchoires engagées sur les pieux de prendre une position oblique laissant entre elles un espace au moins égal au diamètre de la conduite. 13. Système d'ancrage conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que les pieux (308, 309) portent chacun des moyens de butée (337, 338) pour recevoir l'une des mâchoires (331) et provoquer l'application de ladite mâchoire sur le dessous de la conduite (303) lors du serrage du collier supérieur (301). 14. Système d'ancrage conforme à l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que le collier (101, 201, 301) s'appliquant sur le dessus de la conduite comprend deux nervures (117, 217, 317) sensiblement perpendiculaires à l'axe de la conduite (103, 203, 303), situées aux extrémités du collier suivant l'axe du conduit et de dimensions telles qu'elles dépassent les têtes des pieux (108, 109 208, 209 ; 308, 309) suivant toutes les directions. 15. Systeme d'ancrage conforme à l'une des revendications 1 à 4, notamment pour l'installation sur le fond marin d'une conduite de transport de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend deux pieux (408, 409) enfoncés paral lèlement l'un à l'autre dans le fond marin de part et d'autre de la conduite (403) et en ce que, la conduite reposant sensiblement librement sur le fond marin, l'organe de maintien comprend deux butées (441) disposées en regard l'une de l'autre, fixées respectivement à la partie supérieure de chaque pieu et en contact avec la surface latérale de la conduite. 16. Système d'ancrage conforme 'a l'une des revendications 5 à 14, caractérisé en ce que chaque collier (101 201, 211 ; 301, 331) comporte, sur sa partie prévue pour s'appuyer sur la conduite, une couche de matériau élastique (119 ; 219, 229 ; 319, 336).

Inventors: TISSIER, JEAN-MICHEL
Applicants: ANCHOR SYSTEMS, SOCIETE ANONYME
Application year: 1980
Main classification: E02D27
IPC codes: E02D27, F16L1