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La presente invention est relative a un
dispositif commandable a distance depuis un support naval
de surface pour l'in-tervention sur des s-tructures immergees
et le racc~rdement de canalisations sous-marines, notamment
de conduites tubulaires flexibles sur ou au voisinage du
fond sous-marin.
Avec le développement récent des tetes de produc-
tion d'hydrocarbures immergées, on assiste à un accroisse-
ment très importan-t du nombre des connex:ions sous-marines à
réaliser et des conduites à manipuler a des pro~ondeurs de
plus en plus importantes.
Les techniques actuelles utilisent très largement
les plongeurs sous-marins pour réaliser les opérations
d'intervention notamment de raccordement, par exemple entre
les conduites tubulaires flexibles de transport d'hydrocar-
bures et les têtes de puits.
Une opération de raccordement nécessite habituel-
lement trois phases: tout d'abord l'approche de la conduite
du point de connexion, puis le verrouillage de ses extrémités
20 dans des réceptacles prévus à cet effet sur les structures
à connecter et.enfin la.connexion proprement dite, hydrauli-
que ou électrique.
Pour la phase dite d'approche, il est souvent
nécessaire de déplacer la conduite sur une grande longueur
ce qui entralne l'emploi d'équipements lourds, tels que des
traineaux d'extrémités des conduites, les manoeuvres de
l'extrémité des conduites s'effectuant à partir de supports
de surface lourds capables de mettre en oeuvre un train de
tiges, tel que les engins de forage. La dernière phase,
c'est-à-dire la phase de connexion, est effectuée soit par
des plongeurs soit au moyen d'outils hydrauliques actionnés
depuis la surface.
Les techniques actuelles nécessitent ainsi habi-
tuellement des équipements lourds et donc onéreux et néces-
,~ .
: .
'~' .. ...... ,... ~
;, ~ .. : : .. ..
3~9
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sitent egalement la plupart du temps l'intervention deplon~eurs, ce qui outre les.risques occasionnes à ceux~ci
limite les profondeurs d'intervention.
La présente invention se propose de ~ournir un
dispositif permettant d'éviter les inconvénients précités.
Selon la présente invention il est prévu un
dispositif commandable à distance pour raccorder des
canalisations sous-marines à des st.ructures immergées,
comprenant un véhicule comprenant un bâti, des moyens sur
ledit véhicule pour déplacer ledit vehicule sur un fond
sous-marin, des moyens pour commander ledit vehicule à
partir d'un support de surface, un premier montant articule
sur le bati à l'avant du vehicule, un deuxième montant
espace du premier montant et articule sur le bati à l'ar-
rière du vehicule, un bras manipulateur articulé à uneextremite de chaque montant, et un mecanisme de préhension
à l'extremite de chaque bras. Chaque mecanisme de prehen-
sion comprend une première et une deuxième pinces. Des
articulations sont prevues autour desquelles les pinces .:
pivotent l'une par rapport à l'autre d'une position d'ouver-
ture à une position de fermeture. Des moyens moteurs
assurent l'ouverture et la fermeture des pinces.
Le dispositif selon l'invention peut être utilise
pour manoeuvrer des conduites, telles que des conduites
tubulaires flexibles reposant sur le fond sous-marin, par
exemple pour les deplacer, les deux bras manipulateurs
permettant de saisir en deux points la conduike sur le fond,
la soulever et la deplacer et ainsi la manipuler à volonte.
Cependant l'utilisation preferee du dispositif de
l'invention est dans le cadre de la connexion et de la
deconnexion de conduites, en particulier flexibles, qui
comportent alors à cet effet au moins un connecteur auto-
matique d'extrémite.
L'utilisation combinée des deux bras permet dans
:.
,; : ..
18(319~
- 2a -
ce cas, apres avoir souleve et eventuellement deplace la
conduite, de la positionner avec précision en regard de
1~
.
~,.
3 --
structure à laquelle elle doit être connectée.
Pour assurer un tel positionnement, le bra~ le
plus éloigné de l'extrémité maintien-t la conduite apres lui
avoir donné une orientation déterminée, tandis que le bras
le plus rapproché de l'extrémi-té permet les mouvements ~ins
de modification de la position de l'extrémité de la conduite
a-fin de l'amener exactement dans la position de connexion.
De tels mouvements sont permis par la str~lcture
des bras manipulateurs qui comportent chacun d'une part une
articulation selon un ou plusieurs, par exemple -trois deyres
de liberté sur les montants solidaires du bâti, ces montants
étant d'autre part reliés chacun par une articulation selon
un ou plusieurs, par exemple trois degrés de liberté avec
le bati du véhicule.
Dans un mode particulier de réalisation, la con-
duite tubulaire est munie au voisinage de son extremite en
amont du connecteur automatique ! d'un collier exterieur sur
lequel peut venir s'enyager une pince d'un bras manipulateur,
des moyens étant prévus sur le collier et les doigts formant
la pince pour assurer, lorsque la pince est engagée et immo
bilisée sur le collier, la transmission d'un fluide de com-
mande entre la pince et le connecteur automatique d'extré-
mité.
Ces moyens peuvent avantageusement etre constitués
de soupapes disposées au voisinage de la périphérie du
collier, normalement en position fermée, et dont l'ouvertu-
re, provoquée par des tiges de vérins portes par les doigts
de la pince et s'engageant dans des orifices externes du
collier, assure une communication de fluide de commande entre
la pince et le collier, et le fluide passant alors par des
conduits prévus a cet effet, de celui-ci vers le connec-teur
automatique.
Par ouverture de doigts de la pince et retrait
des tiges de verin, les soupapes du collier reviennent en
, .
. ,~
~' ' .. ,
`' ' :: ' : ' . ' . :
- 3c~ -
position normale de fermeture dans laquelle l'alimentation
en fluide de commande du connecteur est interrompue.
La deconnexion s'effectue bien entendu de la même
manière après engagement de la pince correspondant sur le
collier.
Le verin ccntenu dans un ou dans chacun des doiyts
de la pince comprend de préférence une enceinte dans laquelle
deux chambres sont délimitëes par un piston, chacune des
chambres pouvant être alimentée inclépendamment en fluide de
commande, le pis-ton etant traverse par une tige creuse soli-
daire du piston et à l'interieur de laquelle peut circuler
le fluide destine à alirnenter le connecteur automati~ue à
travers les soupapes du collier monté sur la conduite.
Le véhicule locomoteur du dispositif selon l'inven-
tion comprend avantageusement, pour supporter le bâti surlequel sont montés les bras manipulateurs, quatre chenilles
à articulations indépendantes, chacune des chenilles compor-
tant une bande de roulement, par exemple en caoutchouc toilé
rigidifiee par des barrettes articulees. Les deux chenilles
avant, de même que les deux chenilles arrière, sont cependant
solidarisees entre elles de façon à rester paralleles, quelle
que soit leur position au cours de l'avance du vehicule. -
~ e dispositif selon l'invention est bien entendu
complete par un système de navigation conventionnel, composë
de moyens de recherche, d'orientation et de visualisation
.permettant de detecter l'objectif, par exemple une tête de
puits et de se positionner par rapport à celui-ci en vue.de
: realiser les opérations de connexion. De même l'ensemble des
operations est surveille par un reseau de television contrôle
par des opérateurs se trouvant sur un support naval de sur-
face, ce dernier pouvant être un support leger independant
d'un support lours de mise en production.
: . On remarque que le dispositif selon l'invention
ne
.
B~
... , . -- . .. ; . . . , ... ,. .... ., ~.. , .; ... . .
,, , . , ,. ,.... ~ .. , -, .. ,,,.. -
9,~3
n~ce~ite p~ cont~air~ment au~ di~ itl~ aonnu~ la prbsellae do
lignes guld~a ou d~ l:out autr~ ay~t~me de li3i~0n m~canlqua ~ondo
~ux~ac~ l n~t~ n pe~man~nc~ ~ur la ~ructur~ ~ connect~r ~, La
aeule llai~n entre l~ di~po~itl~ e~t l~ ~ur~ace ~'e~ectu~ p~
S l'lnt~rm~lalre dtun o~l}lcal ~lexible d~st~n~ 3 q~hiculer 11~8
f luld~s no~ nt hydrauliqu~ d~ c~mmande ~in~l qu ' ~ trara~0t~
ormatlon~ en~ dlsposl~lf et l~ ~uppor~ do ~ ac~
D ' autr~ aYa~tages ~3~ cara¢t~r~l~es d~ 1 ' lnven~lon
appar~i~on~ ~ la lecture d~ la deaariptlo~ qul sult ~'un mod~
p~rticuller d~ r~311~ation en ~e ré~rant au d~sin annex~ dans
t
1~ ~lgur~ 1 e~t una vuc ~h~matl~ue en ~l~vatior
lat~rzll~ du dis~itli~ ~elon 1 ' lnventlon,
- 1A ~lgure 2 ~st un3 VU~2 ~n ~18v~tion ~rontal~ du m~me
~5 dl~positi~,
- la ~gur~ 3 e~t url~ ~rue do de~su~ de c~ dispo~itl~
- la 1gure 4 r~pr~s~nte partlell~n~nt en bout av~c de~
~?a~tl~ arrach~ t par~lelle~nen~ ~n c~upa s~lon IV-nt d~ l~
~lgur~ 5, lo m~canl~me ~ plnces du di~po~ltif ~elon llin~en~lon,
- la ~lgur~ 5 est u~e vue en coup~ ~elon V-V d~ la
~i~e 4, le~ plnc~ ayant ~t~ s po~r plus de clarl ~o
Le dl~po~ltl~ iolon ~'lnventlorl co~prend un v~hicule
locc~oteur 1, moblle ~ux le ~ond ~ous~ r~n sch~matis~ en 2, et
comprerlant e~ 8Zlt~ elllenl: un b~i 3, mont~ ~atx~ ch~nllle~ 40
2~ Ces chorlllle~ ~ont ~ a:rticula~lon3 ~nd~penda~t~ c'e~t-~-dirs
qu~ ch~ chenille peut p~:endre une poa~tlo~ r~lative que~conque
par rapport aux au~re~ chen~lles ell ~onc~lon de la natux~ du
terr~ln, ~tant ~t~sndu tout~3~01~ que le~ deux chen 1 lle~ avant,
aln~l que LeB deux ch~nllle~ arri~re, ~ont solldarl~ de fa~on
3~ ~ re~t~r ell ~ermanenc~ parall~le~ ~n~re ~llei lors du d~pla~~men
du v~hicu1~
Sur le b~tl 3 ~ont artlc~ s ~es rllontan~s 5, l'un au
vo~slnag~ de l'~ctr~Sm~t~ a~an~ du Y~hlCUle, l~autre au vol~lnage
d~ son ~xtr~ arriarer
~5 A l ' ex~r~mlt~ sup~r~ ~ur~ de chaoun d~ montan~ 5 e~t
dl~ un bras ~anlpulateur 6, la l~ai30n entre la bra3 6 ~t 1~
montant co~respondant S ~ ctuant par une ~rtîculation ~ un ou
plu3~ eUrg degr~l de libert~ 7.
I.'extr~mlt~ ant~r~eure de ~hacun de~ bra~ 6, por~e un
40 m~ ~e d~ pr~h~ sion ~ pina~3s 8~, Les montant~ S ~ont ar~icul~
. ., . ., - . ~
: ,
.
9~
. -5
au b~tl 3 chacun pa~ l ' int~ dialre d ' une artlcul~tlon ~ un o~
plusleurs d~r~3 de libart~
On a sch~matl~ ausc ~lgure~ 1 ~ 3, un~ c:ondult~: ~ t~
~u'un~ conduite tubulalre ~ le lO, mainterlu~ par le8 m~ca-
nl~me~ 3. p$rlc~ 8 du dlspo~l~l.
~a condulte tubulalre .elexlble lO, ~ul ~2~'c par ~x~3mple
du typ~ da celle ~abri~ e~ co~ rciall~ en grande~ longueu~
par la Soci~t6 d~pc~sante, ~orta ~ ~on extr~lt~, en vu~ de
connexlon, par ex~mpl~ à une t~te de pult~ (non r~px8~nt~3) u~
cons~actaur automatiqu~ ~3ch~matis~ ~3n ll .
C~n a ~qale~ent r~pr~nt~ ~ur 1~ lgure~ 3~ UnQ
llaison par cqnbillcal 12 pcrmettant d ' ach-3mln~r verls le v~h~cul~
.1 16~8 ~lulda~ de commande n~ce~alres ain~ ahemine~nent de
et ver~ la ~ur~acs de~ ~nform~tlons 5UX 1Q ~nctionn~nent~
I,e Y~hicule comporte naturell~nerl~ un 8y~ de na-
vlgatic;~n non repr~sent~, alnsl ~u~ de~ moyen~ d~ contr81a v13U
tell ~ue d2s ~ ras plaici$1~!8 e~ rent~ endrolts pour visua-
ll~er le îonctionn~ment.
On ~e x~ro mainte~nant aux ~lgures 4 et 5 c~ul lllu~
;20 tren~ llallm~ntation cn flulde ~ partir d~ plnc~, a~t-a-dlr~
en falt ~ partir dp ~upport de sur~aGe ou d7un ~ nroir ln~e~r-
m~dlair~ port~ par le ~r8hicul~3, d ' un con~ecteur aut~nat~ ~ue
ach~matl~ en 1 l .
Le m~car~lsma dQ pr~h~n~lor~ ~ plna~ d~lg~8 glo~alemellt
par 8, compr~na deux plnc:~ 13 mont~e~ plvo~a~ au~our d'ar-
~lculation~ 14, Ie~ ma~aoauv~e~ d'ouvartur~ ~ d~ ~errnetura d-3s
p~nces ~tant ~ur~a~ pax un v~rln lS, dont la tig~ 16 en po~i-
tlon ~orti~ r~pr~ent~ ur la i~lgure 4, r~all~e la ~ ture d~
p~aes 13 autou:~ d'un colll~ 17 flx~ ~ la co~ult~ tubu~air~ 1
3~ ~n amont ~u connQcteur automatiq~e ll, ce de~nl~3r n'~an~: pa~
repr~3ellt~ dan~ 4 pour plu~ de clart~ .
L~ m~canisme d ' articulatl~n pennet~ant 1 ' ouverture et
la ~3rmetura des plnce~ ~3t en :3oi conYentlo~IIel ~ ne ~3ra pa~
d~crlt plu~ s~n d~ta~ll icl.
~ colller 17 pr~entf3 une plur~lilt~ de ~oup~p~ u
nombre de ~uatre dan~ l l exempl~3 rQpr~sant~ .
t::hacuna d~ plnca3 13 renf~r;as u~ v~rlrl l9 ~omport~n'c
un pl~ton 20 ~olidaire d'u~ tl~e 21 qui, an p~ ion de i~2~1~-
ture des pinCJJ~ talle~ qu2 repré~nt~e ~ la pa~tie gauch~ de la
. ~ 40 ~gure 4, tr~er~e un ~rl~ce p~riph~ri~u~ clu colller ~st m2~0eu-
,
: . ~
~',,
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vre la soupape correspondan-te 18.
La tige 21 est traversée par un conduit 22, ali-
menté en fluide de commande, ce dernier, dans la position
d'ouverture de soupape 18 représentée à la partie de gauche
de la figure 4, parvenant au collier 17 au moyen des passa-
ges 30, et de là, par des conduites 31 prévues a cet effet,
au connecteur automatique 11 pour les operations de conne-
xion et de déconnexion.
Pour leur manoeuvre, les verins 19 comportent
deux alimentations en fluide de commande 23 et 2~, débou-
chant chacune dans l'une des chambres définies par le piston
20.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention
est le suivant:
Apres avoir saisi dans les mécanismes a pinces des
bras manipulateurs une conduite à connecter, le véhicule du
dispositif selon l'invention se déplace jusqu'au voisinage
de la structure à laquelle doit être réalisée la connexion.
Par des deplacements relatifs des bras autour de
leurs articulations, on amène le connecteur 11 exactement
au niveau de l'emplacement de connexion de la structure a
connecter, par exemple une tête de puits.
On fait alors fonctionner le connecteur automati-
que en l'alimentant en fluide de commande a partir des pinces
en amenant un fluide de commande par le conduit 2~ de chaque
verin 19, ce qui déplace vers l'avant la tige 20 de vérin et
actionne les soupapes correspondantes.
On alimente alors en fluide de commande le conduit
22 de la tige pour faire fonctionner le connecteur automati-
que.
Une fois la connexion realisée, on alimente enfluide le conduit 23, ce qui provoque la rétraction de la
tige 21 de chaque vérin 19, les soupapes 18 revenant en posi-
tion fermée sous l'action de leur ressort de rappel, comme
E~ -
` ` '' ' ' ~ ' ' ' ' , . ' ' ' " ' ~ ~ ' , i ' ' '
: ' ; ' ' , `' '
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par exemple représente pour la soupape du bas des iyures
4 et 5. Des orifices 32 relient l'extrémite interieure des
soupapes 18 avec la pression sous-marine de façon a ce que
les soupapes soient equilibrées du point de vue hydros-tati-
que.
On desserre alors les pinces par actionnement du
vérin lS et le dispositif peut être utilisé pour d'autres
connexions ou d'autres usages de manipulatlons de conduites
Pour réaliser la déconnexion, on effectue les
memes opérations jusqu'à amener les pinces en prise du
collier, ce qui permet d'alimenter à nouveau le connecteur
automatique.
Le collier représenté compor-te quatre soupapes
régulièrement reparties autour de sa periphérie, ce qui
perme-t de positionner les pinces selon differentes orienta-
tions autour de la conduite 10.
Bien que l'invention ait éte décrite en liaison
avec un mode particulier de réalisation, il est bien Qvident
qu'elle n'y est nullement limitee et qu'on peut lui apporter
de nombreuses modifications sans pour autant sortir ni de
son cadre, ni de son esprit.
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