MC1237A1 - Procede et appareil pour transferer un fluide d'un poste fixe au fond de la mer et bouee et navire pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé pour transférer un fluide d'un poste situé sur le fond de la mer à un navire, ou inversement, suivant lequel une bouée de déchargement et de chargement immergée est ancrée au fond de la mer et est munie d'un dispositif de raccordement au navire et comporte des moyens pour régler l'immersion.

Linvention a, par suite, pour objet un procédé pour le transfert du fluide d'un poste situé sur le fond de la mer à un navire.

L'invention a aussi pour objet une bouée pour la mise en oeuvre du procédé et un navire comportant des moyens de positionnement dynamique pour coopérer avec la bouée.

Les systèmes de chargement actuellement utilisés ou prévus pour le transfert des fluides au large dans des eaux profondes sont basés sur la manoeuvre du navire à une bouée et le raccordement d'un tuyau de transfert de la bouée au navire. Pour permettre au navire de tourner librement en fonction de la variation des vents et des courants marins, le système d'amarrage et de transfert du fluide est le plus souvent situé à l'avant du navire.

Comme les charges admissibles imposées au système d'amarrage sont limitées et comme le fonctionnement dépend considérablement des mouvements du navire, l'opération de chargement et la possibilité d'utilisation dépendront considérablement à tout moment des conditions atmosphériques, Le travail est aussi rendu plus difficile parce qu'il est habituellement effectué à la surface ou près de la sunface de la mer où les mouvements sont les plus importants.

Pour permettre l'exécution du travail dans toute la mesure du possible, même par les temps les plus défavorables et pour augmenter ainsi les possibilités d'utilisation, les bouées utilisées sont devenues progressivement plus importantes et plus compliquées, ce qui à son tour a augmenté leur.prix ainsi que les frais d'utilisation.

Comme.les bouées sont situées à la surface de la mer, il existe aussi un risque de collision entre le navire et la bouée pendant les opérations d'amarrage et de chargement.

Un inconvénient important des procédés actuels est la limitation par l'état de la mer pour l'établissement du raccordement et pour son maintien pendant la durée nécessaire pour une opération complète de chargement (environ 20 h).

Avec les systèmes actuellement conçus pour l'utilisation dans la région des mers du Nord, il est en général supposé qu'il sera .

s possible d'établir le raccordement avec des hauteurs appréciables de vagues jusqu'à 3,60 m et de maintenir le raccordement jusqu'à des hauteurs de vagues de 5,5 m. Ce sont les hauteurs de vagues trouvées par vents forts, de Beaufort 6. Dans des conditions de temps rencontrées 5 dans le plateau continental norvégien, ces limites seront dépassées pendant une partie substantielle de l'année, et le plus souvent en hiver.

Ce facteur, conjointement avec le fait que la capacité de stockage des plates-formes de production est limitée le plus souvent à trois ou quatre jours seulement de production, signifie que, dans les 10 périodes de mauvais temps, la production devra être réduite et, dans le cas le plus défavorable, être arrêtée.

Les limitations considérées ci-dessus résultent des difficultés pour établir le raccordement et pour le repêchage du système d'amarrage et de chargement flottant à la surface de la mer quand celle-ci 15 devient plus forte. Ces problèmes sont amplifiés du fait que le repêchage est effectué à partir de l'avant du navire.

De plus, pendant la phase de raccordement, le navire doit manoeuvrer transversalement à la direction du vent et du courant marin à une vitesse réduite et au voisinage immédiat de la bouée de chargement et 20 de la pl$te-forme de production. Ce travail devient de plus en plus difficile quand les conditions atmosphériques et l'état de la mer deviennent plus sévères.

A ces conditions s'ajoutent les forces agissant sur les amarres entre le navire et la bouée. En plus de la résistance aux forces 25 résultant du mauvais temps, ce raccordement doit pouvoir aussi supporter les forces provoquées par les phénomènes de résonance dans le système oscillant formé par le navire et la bouée.

Il est connu que les mouvements du navire décroissent exponentiellement avec l'augmentation de la profondeur. Cela signifie 30 que les mouvements des vagues seront appréciablement réduits pour une variation relativement faible de la profondeur.

L'invention concerne ainsi un procédé pour transférer un fluide d'un poste situé sur le fond de la mer à un navire,ou inversement, suivant lequel une bouée de chargement et de déchargement immergée et 35 ancrée au fond de la mer porte un dispositif de raccordement pour l'accouplement au navire, et comporte un dispositif pour régler l'immersion de la bouée, ce procédé étant caractérisé par le fait que le navire est amené à une position au-dessus de la bouée et est maintenu dans cette

H

position par un dispositif de positionnement dynamique, le dispositif de raccordement pour l'écoulement étant ensuite raccordé à un dispositif de raccordement situé'sur le navire.

5 houle, dans la plupart des conditions atmosphériques, seront réduits dans une mesure suffisante pour qu'il ne soit plus nécessaire.d'en tenir compte. En considérant les mouvements du navire, il est préférable de positionner le point de raccordement aussi près que possible du milieu du navire. Un système basé sur le positionnement dynamique du navire au-dessus 10 d'une bouée immergée doit, par suite, avoir des avantages appréciables aussi bien pour faciliter le raccordement que pour réduire l'effet des mouvements, Les systèmes de positionnement dynamique actuellement sur le marché opèrent avec une précision de positionnement de moins de 5% de la profondeur.

15 Comme la bouée est immergée, il n'y aura aucun risque de collision entre la bouée et le navire. Cela facilite aussi les manoeuvres d'approche et d'éloignement par rapport à la position de chargement et de déchargement en réduisant ainsi le temps mort nécessaire pour le raccordement et la séparation. Le navire suivant pourra aussi venir en 20 position plus rapidement.

simple qu'une bouée de surface, sans réduire sa sûreté de fonctionnement. Une bouée immergée ne sera pas exposée aux mêmes conditions de vent,

d'état de la mer et de conditions atmosphériques qu'une bouée de surface.

25 De plus, elle ne sera pas soumise aux forces d'amarrage et l'équipement pour la manutention des tuyaux flexibles et des amarres n'est plus nécessaire, Avantageusement, le procédé est utilisé en saisissant le dispositif de raccordement au moyen d'un grappin descendu à partir du navire et en remontant ensuite le grappin pour le raccordement à un dispositif de

30 raccordement situé sur le navire. Suivant une variante avantageuse, 1'invention est caractérisée en ce que le dispositif de raccordement est abaissé à partir du navire et est raccordé au dispositif de raccordement situé sur la bouée.

35 rage par point unique pour le chargement et le déchargement des fluides vers et depuis un navire. Le brevet cité suggère parmi d'autres conditions que le navire soit ancré à une bouée sous-marine. Le tuyau de chargement et de déchargement est remonté à partir de la bouée sous-marine en étant

A une profondeur d'environ 50 m, les mouvements de la

Une bouée immergée peut aussi être considérablement plus

Le brevet anglais n° 1 177 926 décrit un système d'amar

repêché à partir d'une position immergée, en utilisant des bouées de repérage et des câbles de récupération. Un inconvénient de ce système connu est que le navire est ancré à la bouée et que la remontée du tuyau demande du temps et ne peut avoir lieu que dans des conditions atmosphériques favorables. Ce système est sensible aux forces résultant du mauvais temps et du vent, parce qu'il doit être tenu compte des relations mutuelles entre le système d'amarrage et le système de chargement et de déchargement.

Il est connu, d'après le brevet allemand 2 504 721, d'utiliser un poste sous-marin fixe dans lequel est emmagasinée une longueur suffisante de tuyau. Un navire est maintenu en position au-dessus du poste sous-marin par positionnement dynamique et le tuyau est tiré du poste sous-marin au moyen d'un grappin guidé vers le bas à partir de la partie centrale du fond du navire. Un inconvénient de ce système connu est l'utilisation d'un poste sous-marin fixe. Par suite, le tuyau flexible doit être repêché à une profondeur substantielle, car il n'y a aucun moyen de réduire la distance entre le poste sous-marin et le navire, contrairement au cas d'utilisation d'une bouée immergée ancrée au fond de la mer et ayant des moyens pour régler sa hauteur d'immersion. De plus, le brevet cité n'indique aucune technique de raccordement.

Le brevet allemand 2 610 812 décrit l'utilisation d'une bouée immergée qui est ancrée au fond de la mer. Un raccordement par tuyau est établi entre la bouée et le navire, le tuyau étant repêché par le navire. Le navire est ancré à une bouée de surface qui est reliée par un ou plusieurs câbles à la bouée immergée. Le tuyau immergé est repêché par des moyens Classiques, en utilisant des bouées de surface de repérage et un appareil de remontée situé sur le navire. L'extrémité du tuyau adaptée pour le raccordement au navire est tenue à la surface par une bouée. Un inconvénient de ce système est que le navire est amarré à une bouée et que le repêchage du tuyau présente des difficultés connues.

Pendant le chargement et le déchargement, il doit toujours être tenu compte du fait que le navire est amarré à une bouée pour assurer que le câble d'amarrage et le tuyau de chargement et de déchargement ne s'emmêlent pas.

Par comparaison avec la technique antérieure illustrée par les brevets cités ci-dessus, l'invention apporte l'avantage d'utiliser les possibilités de positionnement dynamique du navire, ce qui évite l'utilisation de câbles d'amarrage. La bouée immergée assure que le navire et

1?

6

la bouée ne viennent pas en collision l'un avec l'autre. La profondeur d'immersion de la bouée peut être réglée suivant les besoins, aussi bien pendant le raccordement et la séparation que pendant les opérations de chargement et de déchargement.

5 Une bouée suivant un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisée par un dispositif de raccordement fixé horizontalement sur la bouée.

Une variante importante de la bouée èst caractérisée par le fait que la longueur nécessaire des moyens de raccordement est emma-10 gasinée dans la bouée et est adaptée pour être tirée de celle-ci. De ce fait, il existe un point fixe de raccordement dont la profondeur peut être réglée suivant les besoins, et il existe à peu près une place illimitée pour emmagasiner dans la mer la longueur nécessaire de tuyau d'écoulement.

De préférence, le tuyau flexible d'écoulement est disposé 15 <bns un canal vertical dans la bouée, la partie de raccordement étant disposée sur le côté supérieur de la bouée. De préférence, une partie du tuyau de raccordement pend en une ou plusieurs boucles en dessous de la bouée.

L'invention concerne aussi un navire avec un dispositif 20 de positionnement dynamique pour la mise en oeuvre du procédé et pour coopérer avec la bouée, le navire comportant un treuil pour la tête de grappin qui est adaptée pour être guidée vers le dispositif de raccordement situé sur la bouée, afin de saisir ce dispositif de raccordement, le treuil tirant ce dispositif de raccordement jusqu'au navire. 25 Les caractéristiques de l'invention ressortirontplus parti culièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement un appareil selon un mode de mise, en oeuvre de l'invention, en utilisant un tuyau

30 flexible de raccordement;

- la figure 2 représente un appareil selon un autre mode ■ de mise en oeuvre de l'invention avec un dispositif de raccordement articulé; et

- la figure 3 représente un appareil selon un autre mode 35 de mise en'oeuvre de l'invention avec lequel la bouée est adaptée pour être

élevée jusqu'au fond du navire.

f

La figure 1 représente un appareil qui comporte une bouée 1 en forme de cloche,qui est maintenue à la profondeur désirée par un volume variable 3 d'un gaz ou d'un liquide d'une densité différente de celle de l'eau de mer environnante. La flottabilité peut être modifiée 5 et réglée en faisant varier ce volume. Suivant l'exemple considéré, de l'air est utilisé comme moyen de flottabilité, cet air étant envoyé à travers un tuyau flexible d'alimentation 4 qui débouche dans la partie supérieure de la poche à air 3, La bouée comporte des ouvertures 5 qui limitent la dimension du coussin d'air.

10 La bouée est ancrée au fond de la mer 7 par des câbles 8.

dans la partie inférieure. Le ballast s'oppose aussi à l'inclinaison provoquée par les courants marins. Pour des eaux dans lesquelles il risque d'y avoir des effets importants de courants, il peut être nécessaire de 15 prévoir des chambres spéciales d'équilibrage 10 avec des commandes séparées.

La bouée comporte une ouverture centrale sous la forme d'un tube de guidage 2.

Un tuyau flexible de chargement et de déchargement 12 s'étend d'un poste sous-marin 11 à la bouée 1. Ce tuyau flexible 12 est 20 guidé à travers un point fixe 13 situé au bord inférieur de la bouée et le tuyau est tendu par un contrepoids à poulie 14. Le tuyau 12 remonte ensuite à travers le tube central de guidage 2 jusqu'à un raccord 15. Le raccord 15 est tiré vers le bas par des contrepoids 16 fixés à des câbles 17.

25 Un navire 18 est positionné au-dessus de la bouée 1 par un système de positionnement dynamique, Ce navire comporte un treuil 19 représenté schématiquement par deux câbles supportant un grappin 20 portant une caméra de télévision 21 et un appareil de positionnement 22 (constitué par une hélice entraînée par un moteur). 30 Quand un raccordement doit être effectué, le navire 18

est amené en position au-dessus de la bouée 1. La profondeur d'immersion de la bouée peut être réglée suivant les besoins. Ainsi, si l'état de la mer et du vent le permet, la bouée peut être remontée jusqu'au voisinage immédiat du fond du navire. Bien entendu, cela facilite le raccorde-35 ment. Le grappin 20 est ensuite abaissé au moyen du treuil 19 et il est accroché au raccord 15. Le tuyau 12 est ensuite tiré au moyen du treuil 19 et il est raccordé au système de canalisation du navire.

Pour assurer la stabilité, la bouée comporte un ballast 9

%

Pour déconnecter la canalisation, le raccord 15 est abaissé jusqu'à la bouée 1 et le grappin 20 est ouvert. La descente du raccord est facilitée par les contrepoids 14 et 16 qui assurent que, quand le raccord 15 est déconnecté, il se trouve toujours dans une position prédéterminée sur 5 le côté supérieur de la bouée.

Comme il a été indiqué ci-dessus, la profondeur d'immersion de la bouée peut être modifiée pendant les opérations de raccordement et de déconnexion. La profondeur d'immersion de la bouée peut, bien entendu, être modifiée aussi en fonction des conditions atmosphériques et des mouve-10 ments de la houle, même pendant que le chargement ou le déchargement a lieu.

La partie du tuyau flexible 12 qui pend dans la mer en dessous de la bouée peut former une ou plusieurs boucles. La façon de lester le tuyau et le raccord,représentée sur la figure 1, est seulement un exemple. Ce lestage peut éventuellement être supprimé si les conditions 15 le permettent. La bouée peut aussi être construite d'une autre façon connue. Une autre variante possible consiste à accoupler le grappin 20 à un tuyau de raccordement situé sur le navire. Ce dernier tuyau peut être un conduit soit flexible, soit télescopique,

L'appareil représenté sur la figure 2 diffère principale-20 ment de celui de la figure 1 par l'utilisation d'un dispositif de raccordement articulé 23. Ce dispositif de raccordement est connu sous la désignation de système de chargement à quatre branches.

Le dispositif de raccordement articulé 23 est monté sur la bouée 1 et il est saisi par le dispositif de levage du navire ou pétro-25 lier 18 comme dans le cas de la figure 1.

Différentes modifications sont possibles. Une modification consiste à utiliser un tuyau flexible de raccordement unique entre le poste de fond de mer 11 et le pétrolier en traversant un guide situé dans la bouée ou sur la bouée. Il est possible aussi d'utiliser une conduite 30 ascendante télescopique entre le poste de fond de mer 11 et la bouée 1 ou bien un dispositif de raccordement articulé semblable à celui de la figure 1, Bien entendu, il est possible aussi d'utiliser une combinaison d'un dispositif articulé et d'un dispositif télescopique entre le pétrolier et la bouée. D'autres variantes sont possibles aussi. 35 L'appareil suivant la figure 3 diffère du fait que la bouée 24 et son raccord 25 fixé horizontalement sont adaptés pour être élevés unitairement jusqu'à une position située sous le fond 27 du pétrolier 26. La bouée est ainsi raccordée "directement""au pétrolier.

9

De préférence, une petite longueur de tuyau flexible 28

est utilisée dans le dispositif de raccordement. Cependant, le troisième procédé par lequel le tuyau ou autre est abaissé à partir du pétrolier jusqu'à la bouée n'est pas décrit, mais il est facile pour un spécialiste 5 de modifier le treuil 19, 20 de la figure 1 pour qu'un tuyau puisse être descendu à partir d'une chambre d'emmagasinage du navire jusqu'à la bouée au moyen du treuil. D'autres solutions sont bien entendu possibles dans la mesure où elles sont accessibles à un spécialiste.

Bien entendu, la description qui précède n'est pas limi-10 tative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre.

\0

Claims (2)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour transférer un fluide d'un poste situé sur le fond de mer à un navire ou inversement, suivant lequel une bouée de chargement et de déchargement est immergée et est ancrée au fond de mer et porte 5 un dispositif de raccordement au navire et des moyens pour régler la profondeur d'immersion, caractérisé en ce que le navire est amené à une position au-dessus de la bouée et est maintenu dans cette position par positionnement dynamique, le dispositif de raccordement étant ensuite raccordé à un raccord situé sur le navire,

10

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement est saisi par un grappin abaissé à partir du navire, le grappin étant ensuite remonté pour permettre la fixation du dispositif de raccordement à un raccord complémentaire du navire.

3, Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un 15 raccord est abaissé à partir du navire et est fixé à un raccord complémentaire situé sur la bouée,

4, Bouée pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par un raccord situé horizontalement sur la bouée.

5, Bouée selon la revendication 4, caractérisée en ce que la 20 longueur 'nécessaire de tuyau de raccordement est emmagasinée soit dans la bouée, soit sur la bouée et est adaptée pour être tirée à partir de la bouée.

6, Bouée selon la revendication 5, caractérisée par un tuyau flexible de raccordement traversant un canal vertical de la bouée, le rac-

25 cord étant situé sur le côté supérieur de la bouée.

7, Bouée selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'une partie du tuyau flexible de raccordement pend en formant une ou plusieurs boucles en dessous de la bouée.

8, Navire ayant un dispositif de positionnement dynamique 30 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et pour coopérer avec la bouée selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un treuil et une tête de grappin adaptée pour être guidée vers le bas jusqu'au dispositif de raccordement de la bouée, afin de saisir ce dispositif de raccordement pour

35 remonter celui-ci jusqu'au navire.

i Vû|VW^j2„ « V*.OUA»CO

IÇ.CWvs^- («I v«l