Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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- l -
La présente invention se rapporte a un bouclier de
protection de tête de puits et de modules fonctionnels d'une
station sous-marine contre la chute d'objets en provenance
de la surface ou en cours de manoeuvre depuis le fond ou
depuis la surface.
Une station sous-marine d'exploitation pétrolière
est constituée habituellement par un ensemble comprenant des
têtes de puits et des modules, tels que le module de
connexion (PJU) assurant chacun la liaison de circuits
pétroliers entre une tête de puits et un mandrin de
collecte, les modules périphériques de contrôle et de
commande (CJU) et, éventuellement, le module principal de
controle (CSC).
Une tête de puits est toujours munie d'un axe
porteur, tandis que les modules peuvent porter, en plus de
l'axe central nécessaire à leur manutention, deux colonnes-
guides qui servent au préguidage soit du module nécessaire à
leur immersion ou à leur relevage au moyen d'un train de
tiges, soit du module supérieur, quand deux modules
s'empilent l'un sur l'autre.
On sait par ailleurs, que les dispositifs connus
de protection de l'ensemble de l'installation sous-marine
manquent de souplesse et ne sont pas satisfaisants,
notamment en raison du fait qu'ils sont solidaires de
l'installation à protéger.
Tout objet en chute vers le bouclier possède une
enargie cinetique
E = 1 mv2
m etant sa masse et v sa vitesse.
Au moment du choc, cette énergie doit être
absorbée par le bouclier, sans que des efforts F
~!
~3'~
.
- 2 -
inconsidérés soient induits dans la structure à protéger.
L'énergie à absorber peut être considerée comme le produit
d'une force (inférieure à F) par un déplacement. Tout
déplacement rapide dans l'eau est gêné par les forces
hydrodynamiques qui croissent comme le carré de la vitesse.
Il est donc difficile, sinon impossible, de limiter les
efforts dans la structure à protéger au moyen d'un bouclier
constitué d'une plaque pleine. L'idée qui est à la base de
l'invention consiste à permettre le déplacement, sans que
des forces hydrodynamiques réactives importantes prennent
naissance.
Selon la présente invention, il est donc prévu un
bouclier de protection de la tête de puits et des modules
fonctionnels d'une station sous-marine munis de colonnes-
guides, comprenant:.
- un matelas composite formé d'un plancher en un
matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tole
perforée ou grille, fixée de façon amovible au moyen de
pieds déformables sur une plaque horizontale montée au
sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du
passage de chaque colonne-guide une ouverture dans laquelle
est fixé un fourreau susceptible de coulisser le long de
ladite colonne-guide.
Selon la présente invention, il est également
prévu un bouclier de protection de la tete de puits et des
modules fonctionnels, tels qu0 module de connexion,
module périphérique de con.trôle et de commande et
module principal de~contrôle, munis d'au moins un
axe central porteur ou de colonnes-guides, caractérisé en ce
qu'il comprend un matelas composite formé d'un plancher en
un matériau moins dense que l'eau et reposant sur une tôle
perforée ou grille, fixée de façon amovible au moyen de
pieds déformables sur une plague horizontale montée au
sommet du module à protéger et présentant à l'endroit du
f
B
~,
.
~3~
- 2a
passage de l'axe ou de colonne-guide une ouverture dans
laquelle es-t fixé par soudure un fourreau susceptible de
coulisser le long desdits axes ou desdites colonnes-guides.
L'énergie est d'abord absorbée par la déformation
de la partie supérieure du matelas, par exemple en matière
plastique, telle que le polypropylene, ou en bois, par
exemple constitué par des madriers ou plancher à claire-
voie, ensuite par la déformation locale de la plaque
perforée de choc, puis par le déplacement de la plaque
perforée s'appuyant sur la force réactive des amortisseurs
et sur des forces hydrodynamiques réduites. Ces dernières
peuvent être négligeable, par exemple inférieures à 10~ de
l'effort maximal admissible.
Ainsi, la protection est assurée par l'absortion
dynamique du choc au moyen du matelas qui encaisse le choc
et assure un freinage controlé, le guidage du matelas sous
l'effet de l'impact étant assuré par les axes de glissement
que constituent lesdits axes centraux et lesdites colonnes-
guides.
Le pied déformable est de préférence plié pour
presenter une concavité tournée vers le centre du module et
le bras de l'angle reposant sur le module est muni d'un bras
raidisseur non solidaire servant d'appui.
Selon une forme avantageuse, le fourreau présente
~5 à ses deux extrémités des patins de coulissement.
Le sommet de l'axe central ou de colonne-guide
peut porter un chapeau conique servant de déflecteur.
Des amortisseurs de choc, de préférence
hydrauliques, peuvent être placés en outre sur la plaque
horizontale pour participer au résultat final.
Lorsqu'il s'agit d'un module tel que module de
connexion, la plaque du sommet du module peut présenter une
cage centrale à paroi latérale verticale solidaire de ladite
plaque, servant de logement à un connecteur et des bras
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radiaux fixes d'une part au corps de chaque amortisseur et
d'autre part à ladite paroi de la cage servent à la
transmission des effets d'amortissement de choc.
D'autres particularités de l'invention
apparaîtront à la lumière de la descr.iption d'un exemple de
réalisation préférentiel non limitatif d'un bouclier de
protection pour un module de connexion illustré à l'aide de
dessins, dont:
- la figure 1 représente une vue en coupe verticale
selon A-A de la figure 2, et
- la figure 2 représente dans sa moitié supérieure une
vue de dessus et dans sa moitié inférieure une vue de dessus
en coupe selon B-B de la figure 1.
/
4~
.
~ 3~ L
Une plaque horizontale l de forme sensiblement rectangulaire couvrant toute
la surface du module est fixée au sommet du module de connexion non repré-
senté qui porte deux colonnes-guides coiffées de chapeaux coniques 3 ser-
vant de déflecteurs. Sur la périph~rie de la plaque l sont fixés au moyen
de boulons huit pieds déformables 4, pliés et présentant une concavit~ tour-
née vers l'intérieur du module, les bras de l'angle reposant sur la plaque
étant munis d'un élément raidisseur 5 non solidaire du pied auquel il
prete l'appui.
Les bras 4 portent un matelas composite formé d'un plancher en polypropy-
lène 6 reposant sur une tole perforée ou grille en acier 7, un rebord 8assurant le positionnement du plancher 6 sur la tole 7.
La plaque 1 présente une cage centrale 9 à paroi latérale verticale lO
servant de logement à un connecteur verrouillé sur un mandrin de collecte ou
de manutention. Le matelas présente également une ouverture 11 correspon-
dante pour le passage du mandrin de manutention axial 12 solidaire du conne-
cteur. Le mandrin qui permet le passage des conduits hydrauliques nécessai-
res au verrouillage et déverrouillage du connecteur est lui-meme protégé
par un chapeau déflecteur déformable 13.
A l'endroit du passage des deux colonnes-guides 2, le matelas présente deux
ouvertures dans lesquelles sont fixés par soudure des fourreaux 14 soli-
daires de la tole 7 et portant à leurs extrémit~s des patins de glissement 15.
Répartis aux coins du bouclier, sont placés quatre amortisseurs de choc 16
du type hydraulique dont les corps de vérin sont fixés à la plaque l et dont
les extrémités supérieures s'étendent à proximité de la tole 7. Quatre bras
radiaux raidisseurs 17 relient les corps des amortisseurs 16 à la paroi 10
de la cage 9.
Deux amortisseurs de pose l9 alimentés en fluide comprimé à partir d'une
bouteille 20 sont fixés sur la plaque l et ont pour fonction d'amortir les
chocs éventuels au moment de la pose du mandrin de manutention 12.
La plaque l est munie à sa partie inférieure d'une jupe 18 qui réalise un
volume ~tanche servant de piège à gaz, qui, en cas de fuite, permet de la
signaler au moyen d'appareils de détection adéquats. La purge initiale de
l'air piégé est opérée à partir du mandrin de manutention 12.
Lorsqu'une chute d'objet pesant, tel que par exemple une masse-tige d'une
tonne, se produit, le déflecteur 3 orienteéventuellement la trajectoire de
l'objet vers le matelas, qui sous l'effet du choc s'enfonce malgré le frei-
nage dû à l'action des amortisseurs 16 en provoquant le pliage des pieds ~.
Le matelas est guidé dans sa course par les colonnes-guides 2~ les fourreaux
~L~3'~3~L
14 glissant le long d'eux et maintenant un certain parallélisme dans le po-
sitionnement du matelas par rapport à la plaque 1, de façon à ce que la
charge soit repartie convenablement. Il se produit un freinage hydrodyna-
mique du fait de la pression d'eau qui s'exerce à travers les perforations
de la tôle perforée 7 et provoque l'éjection du plancher 8 en matériau moins
dense que l'eau.
Les boucliers de protection de modules de connexion (PJU), de modules péri-
phériques de contrôle et de commande (CJU) et de modules principaux de
contrôle (CSC) sont interchangeables entre eux, car il6 portent tous deux
colonnes-guides semblables.
Pour ce qui est du bouclier de protection de la tête de puits, il ne pré-
sente qu'une ouverture centrale servant au passage d'un axe central por-
teur, au moyen duquel l'équipement de la tête de puits est immergé à l'aide
du train de tiges. Sa structure est par ailleurs analogue à celle du bouclier
décrit s'appliquant aux modules fonctionnels.
