Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
1
Procédé de mise en place d'une tour d'exploitation d'un fluide dans une
étendue d'eau avec un engin de traction.
La présente invention concerne un procédé de montage d'une tour
d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau, du type comprenant les étapes
suivantes :
- amenée d'une bouée à la surface de l'étendue d'eau sensiblement en
regard d'une région d'ancrage sur le fond de l'étendue d'eau, la bouée
comprenant un caisson de flottabilité;
- raccordement d'un point aval d'une conduite de transport de fluide sur la
bouée, l'étape de raccordement comprenant l'activation d'un engin de traction
pour remonter le point aval sur la bouée ;
- immersion totale de la bouée sous la surface de l'étendue d'eau avant ou
après l'étape de raccordement ;
- déploiement dans l'étendue d'eau d'un tronçon intermédiaire de la
conduite de transport depuis le point aval au moins jusqu'à un point amont ;
- ancrage du point amont sur un élément d'ancrage fixé sur le fond de
l'étendue d'eau dans la région d'ancrage ;
- mise sous tension du tronçon intermédiaire de la conduite de transport
entre le point aval et le point amont sous l'effet de la flottabilité de la
bouée pour
maintenir le tronçon intermédiaire sensiblement vertical dans l'étendue d'eau.
De telles tours sont destinées à transporter un fluide produit dans le fond
d'une étendue d'eau jusqu'à la surface, à travers l'étendue d'eau. Ce fluide
est
notamment constitué d'hydrocarbures liquides et/ou gazeux et d'eau recueillis
dans des puits de production ménagés dans le fond de l'étendue d'eau.
Une telle tour comprend généralement une conduite inférieure de liaison à
l'ensemble de production disposée sur le fond de l'étendue d'eau, une colonne
montante sensiblement verticale, réalisée à base d'une conduite flexible ou
d'un
tube rigide, une bouée de maintien sous tension de la colonne montante dans sa
position verticale, et un élément d'ancrage d'un point inférieur de la colonne
montante.
La tour comprend en outre une conduite flexible supérieure de liaison
raccordant la colonne montante à un ensemble de surface flottant.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
2
Ainsi, les hydrocarbures produits par l'ensemble de fond sont transportés
successivement à travers la conduite inférieure de liaison, la colonne
montante et
la conduite supérieure de liaison jusqu'à un ensemble de surface tel qu'un
navire,
une plateforme ou une barge, où ils peuvent être récupérés ou transportés.
Ce type de tour présente une structure relativement simple, puisque son
maintien en position verticale est assuré exclusivement par l'élément
d'ancrage
dans le fond de l'étendue d'eau, et par la tension engendrée par la
flottabilité de la
bouée de maintien raccordée au point supérieur de la colonne montante.
Toutefois, de telles tours restent difficiles à installer, notamment en raison
de la profondeur de l'étendue d'eau, ainsi que des mouvements à la surface de
l'étendue d'eau dus à la houle et/ou au vent.
Ainsi, la bouée de sustentation, après avoir été transportée sur un navire
jusqu'au site d'installation de la tour, doit être immergée à une profondeur
suffisante pour ne pas subir les effets de la houle et du courant. A cet
effet, la
bouée est descendue progressivement dans l'étendue d'eau en la soulevant hors
du navire à l'aide d'une grue de manutention, comme décrit par exemple dans FR
2 911 907.
Pour permettre un maintien vertical de la conduite dans l'étendue d'eau, la
bouée doit être très volumineuse, compte tenu du poids de la colonne montante.
Ainsi, la bouée peut présenter un diamètre supérieur à plusieurs mètres pour
une
hauteur de plusieurs dizaines de mètres.
La bouée présente généralement une forme cylindrique allongée suivant un
axe vertical, notamment pour faciliter le raccordement de la colonne montante
à la
conduite supérieure de liaison, lorsque ce raccordement s'effectue sous la
bouée.
Une telle méthode d'installation nécessite donc de pouvoir disposer d'un
navire présentant une grue de levage de très grande capacité et de grande
hauteur.
Un tel navire n'est pas toujours disponible. En outre, les bouées allongées
verticalement sont très instables lors de leur immersion dans l'étendue d'eau.
Un but de l'invention est donc d'obtenir un procédé de mise en place d'une
tour comprenant une bouée de sustentation, qui soit simple à mettre en oeuvre,
notamment avec des navires ne disposant pas de grues de levage de grande
capacité.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
3
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé
en ce que lors de l'étape de raccordement, la bouée est portée dans l'étendue
d'eau sensiblement exclusivement par sa propre flottabilité.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes prise(s) isolément ou suivant toute(s)
combinaison(s)
techniquement possible(s) :
- l'engin de traction est porté par le caisson de flottabilité au moins lors
de
l'étape de raccordement ;
- le tronçon intermédiaire est flexible sur sensiblement toute sa longueur
entre le point aval et le point amont, le tronçon intermédiaire étant déployé
progressivement dans l'étendue d'eau entre le point aval fixé sur la bouée et
une
structure de pose flottant sur l'étendue d'eau lors de l'étape de déploiement
;
- l'étape de raccordement du point aval comprend l'immersion du point aval
à partir de la structure flottante de pose dans l'étendue d'eau, et la
traction du
point aval vers la bouée par l'engin de traction, le tronçon intermédiaire
occupant
une configuration en chaînette entre la structure flottante de pose et la
bouée lors
de l'étape de déploiement ;
- la traction du point aval est réalisée après l'immersion totale de la bouée
sous la surface de l'étendue d'eau ;
- la bouée délimite une lumière de passage de la conduite de transport
débouchant vers le haut et vers le bas, l'étape de raccordement du point aval
comprenant l'introduction de bas en haut du point aval à travers la lumière de
passage ;
- la bouée présente une hauteur, prise suivant un axe vertical lorsque le
tronçon intermédiaire est mis sous tension, inférieure à 1,5 fois sa dimension
transversale maximale, prise transversalement par rapport à l'axe vertical,
l'étape
d'amenée comprenant le déplacement de la bouée entre une position éloignée
située à l'écart de la région d'ancrage et une position de mise en place
située en
regard de la région d'ancrage, en maintenant la bouée partiellement immergée à
la surface de l'étendue d'eau ;
- le déplacement de la bouée comprend le remorquage de la bouée
partiellement immergée dans l'étendue d'eau entre sa position éloignée et sa
position de mise en place par au moins une structure flottante de remorquage ;
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
4
- le procédé comprend le raccordement sur le tronçon intermédiaire d'un
tronçon inférieur destiné à être relié à l'ensemble de fond et d'un tronçon
flexible
supérieur destiné à être relié à l'ensemble de surface ;
- le procédé comprend une étape de raccordement additionnel d'un point
de liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible supérieur en aval du point
aval de
raccordement entre la conduite de transport et la bouée avec un point de
liaison
situé sur la bouée ; et
- l'étape de raccordement additionnelle comprend la mise en place d'un lien
flexible entre le point de liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible
supérieur et
le point de liaison situé sur la bouée ; et
- la bouée présente une hauteur, prise suivant un axe vertical lorsque le
tronçon intermédiaire est mis sous tension, supérieure ou égale à 1,5 fois sa
dimension transversale maximale, prise transversalement par rapport à l'axe
vertical.
L'invention a en outre pour objet un procédé de montage d'une tour
d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau, du type comprenant les étapes
suivantes :
- amenée d'une bouée à la surface de l'étendue d'eau sensiblement en
regard d'une région d'ancrage sur le fond de l'étendue d'eau, la bouée
comprenant un caisson de flottabilité;
- raccordement d'un point aval d'une conduite de transport de fluide sur la
bouée ;
- immersion totale de la bouée sous la surface de l'étendue d'eau avant ou
après l'étape de raccordement ;
- déploiement dans l'étendue d'eau d'un tronçon intermédiaire de la
conduite de transport depuis le point aval au moins jusqu'à un point amont ;
- ancrage du point amont sur un élément d'ancrage fixé sur le fond de
l'étendue d'eau dans la région d'ancrage ;
- mise sous tension du tronçon intermédiaire de la conduite de transport
entre le point aval et le point amont sous l'effet de la flottabilité de la
bouée, pour
maintenir le tronçon intermédiaire sensiblement vertical dans l'étendue d'eau
;
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
- raccordement sur le tronçon intermédiaire d'un tronçon inférieur destiné à
être relié à l'ensemble de fond et d'un tronçon flexible supérieur destiné à
être
relié à l'ensemble de surface ;
- raccordement additionnel d'un point de liaison auxiliaire situé sur le
tronçon flexible supérieur en aval du point aval de raccordement entre la
bouée et
la conduite de transport avec un point de liaison situé sur la bouée ou en
amont de
la bouée.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques optionnelles du procédé défini plus haut, ainsi que l'une ou
plusieurs des caractéristique(s) suivante(s), prise(s) isolément ou suivant
toute(s)
combinaison(s) techniquement possible(s) :
- l'étape de raccordement additionnel comprend la mise en place d'un lien
flexible entre le point de liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible
supérieur et
le point de liaison situé sur la bouée ou en amont de la bouée ;
- le lien flexible est disposé en chainette entre le point de liaison et le
point
de liaison auxiliaire ;
- le lien flexible comprend une région amont fixée sur le point de liaison
auxiliaire, une région aval fixée sur le point de liaison et un élément de
lest
raccordant la région aval à la région amont ;
- l'étape de raccordement additionnel comprend la fixation rigide du point de
liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible supérieur sur le point de
liaison situé
sur la bouée.
L'invention a également pour objet une tour d'exploitation de fluide à travers
une étendue d'eau, du type comprenant :
- une conduite de transport de fluide, immergée dans une étendue d'eau, la
conduite de transport comprenant un tronçon inférieur de liaison destiné à
être
raccordé à un ensemble de fond produisant du fluide, un tronçon flexible
supérieur
de liaison destiné à être raccordé à un ensemble de surface et un tronçon
intermédiaire placé entre le tronçon flexible supérieur et le tronçon
inférieur ;
- un élément d'ancrage de la conduite de transport dans le fond de
l'étendue d'eau, raccordé à un point amont du tronçon intermédiaire ;
- une bouée immergée totalement sous la surface de l'étendue d'eau, la
bouée comportant un caisson de flottabilité,
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
6
la bouée étant raccordée à un point aval du tronçon intermédiaire pour
maintenir le tronçon intermédiaire situé entre le point aval et le point amont
dans
une configuration sensiblement verticale sous tension,
caractérisée en ce qu'un point de liaison auxiliaire situé sur le tronçon
flexible supérieur en aval du point aval de raccordement entre la bouée et la
conduite de transport est raccordé avec un point de liaison situé sur la bouée
ou
en amont de la bouée.
La tour selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques optionnelles définies plus haut, ainsi que l'une ou plusieurs
des
caractéristique(s) suivante(s), prise(s) isolément ou suivant toute(s)
combinaison(s) techniquement possible(s) :
- la bouée présente une hauteur, prise suivant un axe vertical lorsque le
tronçon intermédiaire est mis sous tension, supérieure ou égale à 1,5 fois sa
dimension transversale maximale, prise transversalement par rapport à l'axe
vertical ;
- la bouée présente une hauteur, prise suivant l'axe vertical, inférieure à
1,5
fois par rapport à sa dimension transversale maximale, prise transversalement
à
l'axe vertical ;
- le tronçon intermédiaire de la conduite de transport est flexible sur
sensiblement toute sa longueur entre le point amont et le point aval ;
- un point de liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible supérieur en
aval
du point aval de raccordement entre la bouée et la conduite de transport est
raccordé avec un point de liaison situé sur la bouée, avantageusement par un
lien
flexible ;
- elle comprend un lien flexible entre le point de liaison auxiliaire situé
sur le
tronçon flexible supérieur et le point de liaison situé sur la bouée ou en
amont de
la bouée ;
- le lien flexible est disposé en chainette entre le point de liaison et le
point
de liaison auxiliaire ;
- le lien flexible comprend une région amont fixée sur le point de liaison
auxiliaire, une région aval fixée sur le point de liaison et un élément de
lest
raccordant la région aval à la région amont ;
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
7
- le point de liaison auxiliaire situé sur le tronçon flexible supérieur est
fixé
rigidement sur le point de liaison situé sur la bouée ;
- la bouée comprend un bras de fixation faisant saillie latéralement à partir
du caisson de flottabilité, le point de liaison étant situé sur le bras de
fixation ;
- la bouée comprend au moins un organe de stabilisation propre à faire
saillie vers le bas à partir d'une surface inférieure du caisson de
flottabilité ;
- l'organe de stabilisation est mobile par rapport au caisson de flottabilité
entre une configuration supérieure rétractée dans le caisson de flottabilité
et une
configuration inférieure déployée vers le bas à partir du caisson de
flottabilité.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins
annexés,
sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique, prise en coupe partielle suivant un
plan vertical médian d'une première tour d'exploitation de fluide selon
l'invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique en perspective d'un exemple de
bouée destinée à la tour de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1 lors d'une première étape
de mise en place de la tour de la Figure 1 par le procédé selon l'invention ;
- la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 3 lors d'une deuxième étape
du procédé selon l'invention ;
- la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 3 lors d'une troisième étape
du procédé selon l'invention ;
- la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 3 lors d'une quatrième étape
du procédé selon l'invention ;
- la Figure 7 est une vue partielle en coupe suivant un plan vertical médian
d'une deuxième tour d'exploitation de fluide selon l'invention ;
- la Figure 8 est une vue schématique agrandie d'un détail d'une troisième
tour d'exploitation de fluide selon l'invention ;
- la Figure 9 est une vue analogue à la Figure 8 d'une quatrième tour
d'exploitation de fluide selon l'invention ;
- la Figure 10 est une vue analogue à la Figure 8 d'une cinquième tour
d'exploitation selon l'invention ;
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
8
- la Figure 11 est une vue partielle de dessus d'une variante de bouée pour
une tour d'exploitation selon l'invention ;
- la Figure 12 est une vue schématique en perspective d'une autre variante
de bouée pour une tour selon l'invention, la bouée étant installée sur la tour
et
comprenant un organe de stabilisation dans une configuration déployée ;
- la Figure 13 est une vue analogue à la Figure 12, avant l'installation de la
tour, l'organe de stabilisation occupant une configuration rétractée.
Dans tout ce qui suit, les termes amont et aval s'entendent par
rapport au sens normal de circulation du fluide dans une conduite.
Une première installation 10 d'exploitation de fluide dans une étendue d'eau
12, installée par un procédé de mise en place selon l'invention, est
représentée
schématiquement sur la Figure 1.
Cette installation est destinée à convoyer un fluide recueilli dans le fond 14
de l'étendue d'eau 12 vers la surface 16 de l'étendue d'eau.
Le fluide recueilli est par exemple un hydrocarbure gazeux ou liquide issu
d'un puits (non représenté) ménagé dans le fond 14 de l'étendue d'eau.
L'étendue d'eau 12 est un lac, une mer ou un océan. La profondeur de
l'étendue d'eau 12, prise entre la surface 16 et le fond 14 en regard de
l'installation 10 est supérieure à 30 m et est par exemple comprise entre 30 m
et
3500 m.
L'installation 10 comprend un ensemble 18 de production de fluide, situé
sur le fond de l'étendue d'eau, désigné dans ce qui suit par le terme
ensemble
de fond , une première tour 20 selon l'invention, et un ensemble 22 de
surface,
destiné à récupérer et à stocker le fluide recueilli dans l'ensemble de
production
18 convoyé à travers la tour 20.
L'ensemble de fond 18 comprend par exemple au moins une tête de puits
et/ou une ligne de production (non représentée) située sur le fond 14 de
l'étendue
d'eau.
L'ensemble de surface 22 est dans cet exemple un ensemble flottant. Il est
par exemple formé par un navire, une barge, une plateforme flottante, ou une
unité flottante de récupération, de stockage et de traitement des
hydrocarbures,
désignée par l'acronyme anglais FPSO . L'ensemble de surface est en
variante
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
9
une unité flottante de stockage et de regazéification désignée par l'acronyme
anglais FSRU .
L'ensemble de surface 22 flotte sur l'étendue d'eau au voisinage de
l'ensemble de fond 18.
La tour 20 selon l'invention comprend une conduite 24 de transport de
fluide raccordant l'ensemble de fond 18 à l'ensemble de surface 22, un élément
d'ancrage 25 de la conduite 24, fixé dans une région d'ancrage sur le fond 14,
et
une bouée 26 de maintien sous tension d'au moins un tronçon intermédiaire de
la
conduite de transport 24 dans une configuration sensiblement verticale dans
l'étendue d'eau 12.
La conduite de transport 24 comprend, de bas en haut sur la Figure 1, un
tronçon inférieur 28 de raccordement à l'ensemble de fond 18, un tronçon
intermédiaire formé par une colonne montante 30 sensiblement verticale, un
raccord 32 et un tronçon supérieur 34 de raccordement à l'ensemble de surface
22.
Dans cet exemple, la conduite de transport 24 est flexible sur sensiblement
toute sa longueur, prise entre l'ensemble de fond 18 et l'ensemble de surface
22.
Le tronçon inférieur 28 est formé par exemple par un flexible inférieur 36 de
liaison s'étendant de manière coudée ou inclinée par rapport au fond 14 de
l'étendue d'eau 12. Le flexible inférieur 36 est raccordé en amont à
l'ensemble de
fond 18, et est raccordé en aval à la colonne montante 30.
La colonne montante 30 s'étend sensiblement verticalement le long d'un
axe vertical A-A' dans l'étendue d'eau 12, entre un point amont inférieur 38,
raccordé à l'élément d'ancrage 25 et un point aval supérieur 40, raccordé à la
bouée 26.
Dans cet exemple, la colonne montante 30 est formée par une conduite
flexible 42 sur sensiblement toute sa longueur.
On entend par flexible ou conduite flexible au sens de la présente
invention, une conduite telle que décrite dans les documents normatifs publiés
par
l'American Petroleum Institute (API), API 17J et API RP17B, bien connus de
l'homme du métier. Cette définition englobe indifféremment les conduites
flexibles
de type non liées ( unbounded en anglais), ou liées ( bounded en
anglais).
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
Plus généralement et en variante, la conduite flexible 42 peut être un
faisceau composite de type bundle comprenant au moins un tube de transport
de fluide et un ensemble de câbles électriques ou optiques propres à
transporter
une puissance électrique ou hydraulique, ou une information entre le fond 14
et la
surface 16 de l'étendue d'eau
Un exemple de conduite flexible est décrit dans la demande française
FR 2 911 907.
Une telle conduite flexible a un rayon minimal de courbure en flexion sans
endommagement ( MBR ou minimal bending radius en anglais)
relativement petit par exemple de quelques mètres qui la rend particulièrement
propre à être enroulée et déroulée de manière réversible sans déformation
plastique significative sur un tambour ou un panier, le tambour ou le panier
étant
portés par un navire de pose, comme on le verra plus bas.
La longueur de la colonne montante 30, prise entre le point supérieur 40 et
le point inférieur 38 est supérieure à 20 m et est par exemple comprise entre
500 m et 3500 m.
Le raccord 32, typiquement un col de cygne (ou gooseneck en anglais)
est dans cet exemple fixé sur la bouée 26. Il est raccordé en amont au point
aval
40 de la colonne montante 30. Il est raccordé en aval au tronçon supérieur 34
de
liaison.
Dans cet exemple, le raccord 32 est formé par un tube rigide en forme de
bec de cygne.
En variante, le raccord 32 est formé par une conduite flexible telle que
décrite plus haut, munie par exemple de limiteurs de courbure ou d'éléments de
flottabilité.
Le tronçon supérieur 34 est formé par un flexible supérieur 50 s'étendant
entre le raccord 32 et l'ensemble de surface 22.
Le flexible supérieur 50 présente une configuration en caténaire,
sensiblement en forme de J.
Le flexible supérieur 50 est déformable pour absorber les mouvements de
l'ensemble de surface 22 dus aux perturbations de l'étendue d'eau comme la
houle, le courant ou le vent. Le tronçon 34 empêche ainsi substantiellement la
transmission de ces mouvements depuis l'ensemble de surface 22 vers la colonne
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
11
montante 30 dont le point aval 40 reste sensiblement immobile dans l'étendue
d'eau.
Le tronçon inférieur 28, la colonne montante 30, le raccord intermédiaire 32,
et le tronçon supérieur 34 définissent intérieurement un passage continu 52 de
circulation de fluide s'étendant entre l'ensemble de fond 18 et l'ensemble de
surface 22 pour permettre le transport du fluide entre ces ensembles 18, 22.
Dans cet exemple, l'élément d'ancrage 25 comprend un organe d'ancrage
60 fixé dans la région d'ancrage sur le fond 14 de l'étendue d'eau et une
ligne
flexible 62 raccordant l'organe d'ancrage 60 au point amont 38 de la colonne
montante.
L'organe d'ancrage 60 est par exemple formé par une pile logée dans le
fond 14 de l'étendue d'eau ou par une ancre à succion.
La ligne flexible 62 s'étend verticalement le long de l'axe A-A' entre
l'élément d'ancrage 60 et le point amont 38.
Selon l'invention, la bouée 26 est de forme sensiblement plate lorsque la
tour 20 est montée dans l'étendue d'eau 12.
La bouée 26 présente ainsi une hauteur, prise le long de l'axe A-A',
inférieure à sa dimension transversale maximale, prise perpendiculairement à
l'axe A-A'.
Comme illustré par la Figure 2, la bouée 26 est avantageusement de forme
cylindrique d'axe A-A'. La hauteur H de la bouée est avantageusement
inférieure à
1.5 fois, notamment inférieure ou égale à 1 fois la dimension transversale
maximale de la bouée, qui est dans cet exemple le diamètre D du cylindre.
En variante, la hauteur H de la bouée est supérieure ou égale à 1,5 fois la
dimension transversale maximale de la bouée.
La bouée 26 comprend un caisson de flottabilité 70 délimitant
intérieurement au moins un compartiment étanche 72 propre à être rempli
sélectivement de gaz ou de liquide, et des moyens 74 de remplissage sélectifs
de
liquide et de gaz dans le compartiment 72.
La bouée 26 comprend en outre des moyens 76 de raccordement au point
aval 40 de la colonne montante 30, visibles sur la Figure 1.
Dans l'exemple représenté sur les Figures 1 et 2, le caisson de flottabilité
70 délimite une lumière traversante 78 d'axe A-A' pour le passage de la
colonne
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
12
montante 30. La lumière 78 débouche vers le haut et le bas de part et d'autre
du
caisson 70.
Le ou chaque compartiment 72 s'étend autour de la lumière 76 dans le
caisson 70.
Les moyens de remplissage 74 sont propres à introduire sélectivement du
gaz ou du liquide dans le ou chaque compartiment 72 pour augmenter ou diminuer
sélectivement la flottabilité de la bouée 26.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, les moyens de raccordement 76
comprennent au moins un collier de fixation 80, fixé sur le point aval 40 de
la
colonne 30.
La colonne montante 30 est introduite dans la lumière 78 jusqu'à son point
aval 40. Le point aval 40 est solidarisé à la bouée 26 par l'intermédiaire du
collier
80.
Le raccord 32 fait saillie à partir d'une surface supérieure 82 de la bouée
26.
Un premier procédé de mise en place de l'installation 10 selon l'invention va
maintenant être décrit, en regard des Figures 3 à 6.
Ce procédé est mis en oeuvre à l'aide d'un navire 90 de pose de la conduite
de transport 24 et à l'aide d'au moins un navire 92A, 92B de remorquage de la
bouée 26 distinct du navire de pose 90. Dans l'exemple représenté sur la
Figure 3,
le procédé est mis en oeuvre à l'aide de deux navires 92A, 92B de remorquage.
Initialement, les éléments de conduite 36, 42, 50 destinés à former la
conduite de transport 24 sont amenés au voisinage de l'ensemble de fond 18 à
l'aide du navire de pose 90.
A cet effet, le flexible inférieur 36, le flexible supérieur 50, et la
conduite
flexible 42 sont transportés par le navire de pose 90 en étant par exemple
enroulés sur un tambour de pose ou dans un panier.
L'élément d'ancrage 25 est installé dans le fond de l'étendue d'eau au
voisinage de l'ensemble de fond 18. A cet effet, l'organe d'ancrage 60 est
fixé
dans le fond 14 de l'étendue d'eau.
Selon l'invention, la bouée 26 est remorquée en étant partiellement
immergée, avec sa surface supérieure 82 située hors de l'étendue d'eau 12,
entre
une position éloignée de la région d'ancrage de l'élément 25 et une position
de
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
13
mise en place située sensiblement en regard et au-dessus de la région
d'ancrage
de l'élément 25.
Lors de ce transport, la bouée 26 s'étend sensiblement horizontalement
avec son axe A-A' vertical.
La bouée 26 présentant une forme sensiblement plate, elle est très peu
sensible aux mouvements de la surface 16 de l'étendue d'eau 12, et notamment à
la houle, au courant ou au vent, de sorte qu'elle peut être transportée de
manière
sûre en étant seulement partiellement immergée dans l'étendue d'eau 12, à
l'aide
des navires de remorquage 92A, 92B. Elle est également une station de travail
grâce à sa large surface supérieure plate 82.
La distance de remorquage de la bouée 26, qui sépare horizontalement la
position éloignée de la position de mise en place est supérieure à plusieurs
centaines de mètres, voire plusieurs centaines de kilomètres.
Dans une variante, la bouée 26 est embarquée sur une barge partiellement
submersible, puis est immergée dans l'eau par immersion de la barge, avant
d'être remorquée.
Puis, lorsque la bouée 26 occupe sa position de mise en place représentée
sur la Figure 3, elle est maintenue en position horizontale par les navires de
remorquage 92A, 92B à l'aide de lignes d'amarre déployables 94.
Un engin de traction 96 est alors monté sur la bouée 26, par exemple sur
sa surface supérieure 82. Cet engin de traction 96 est formé notamment par un
treuil 96 comportant une ligne déployable 98 de traction.
La ligne 98 est déroulée pour être introduite de haut en bas à travers la
lumière centrale 78 de la bouée 26. La ligne 98 est ensuite amenée jusqu'au
navire de pose 90 pour être raccordée sur la conduite flexible 42 au niveau du
point aval 40.
Le treuil 96 est alors activé pour rapprocher le point aval 40 de la bouée 26,
en rétractant une longueur croissante de la ligne 98 sur le treuil 96.
Simultanément, une longueur croissante de la conduite flexible 42 est déroulée
hors du navire de pose 90. La conduite flexible 42 adopte une forme
sensiblement
de caténaire en U entre le navire de pose 90 et la bouée 26.
La distance séparant le navire de pose 90 de la bouée 26 étant
relativement élevée, par exemple supérieure à 50 m, le rayon de courbure de la
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
14
conduite flexible 42 dans cette configuration est élevé pour empêcher tout
endommagement de la conduite flexible 42.
En outre, le poids de la conduite flexible 42 étant réparti entre le navire de
pose 90 et la bouée 26, il n'est pas nécessaire de munir la bouée 26, ni le
navire
de pose 90 d'un treuil 96 de grande capacité.
La traction de la ligne 98 se poursuit jusqu'à ce que le raccord 32 et le
point
aval 40 entrent dans la lumière 78 par le bas, puis remontent le long de la
lumière
78 avant d'être extraits hors de la lumière 78 par le haut.
Dans cette configuration, le raccord 32 fait saillie vers le haut à partir de
la
surface supérieure 82. Le point aval 40 est situé sensiblement au niveau de la
surface supérieure 82.
Le collier de fixation 80 est alors mis en place pour immobiliser le point
aval
40 par rapport à la bouée 26.
La ligne de traction 98 est alors déconnectée du point aval 40 et le treuil 96
est démonté à l'écart de la bouée 26.
Puis, les lignes d'amarre 94 sont relâchées et les moyens de remplissage
74 sont activés pour introduire du liquide dans les compartiments 72 afin de
diminuer la flottabilité de la bouée 26.
La bouée 26 est alors descendue et immergée totalement dans l'étendue
d'eau 12, jusqu'à une profondeur supérieure à plusieurs dizaines de mètres,
dans
une région de l'étendue d'eau 12 qui n'est pas affectée par la houle ou les
vagues,
comme représenté sur la Figure 5.
La bouée 26 conserve son orientation horizontale lors de sa descente, avec
son axe A-A' sensiblement vertical suivant sa hauteur.
Une longueur correspondante de la conduite flexible 42 est déroulée hors
du navire de pose 90.
Le poids croissant de la conduite flexible 42 déployée favorise la descente
de la bouée 26 dans l'étendue d'eau 12.
Ensuite, le déploiement de la conduite flexible 42 se poursuit jusqu'à ce que
le point amont 38 soit situé au voisinage de la surface 16 de l'étendue d'eau.
La conduite flexible 42 est alors totalement immergée et le point amont 38
est descendu sous le point aval 40 jusqu'au voisinage du fond 14 en regard de
l'élément d'ancrage 25.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
Le point amont 38 de la conduite flexible 42 est alors fixé sur l'élément
d'ancrage 60 par l'intermédiaire de la ligne d'ancrage 62.
Un flexible inférieur 36 est descendu par une ligne de largage 100 déployée
à partir du navire de pose 90, comme illustré par la Figure 6.
Le flexible inférieur 36 est alors raccordé sur la colonne montante 30 et sur
l'ensemble de fond 18 pour former le tronçon inférieur de la conduite de
transport
24.
Ensuite, la flottabilité de la bouée 26 est éventuellement modifiée pour
appliquer entre le point aval 40 et le point amont 38, par l'intermédiaire de
la
bouée 26, une force de traction dirigée vers le haut, cette force étant
compensée
par la force de retenue assurée par la ligne d'ancrage 62.
La conduite flexible 42 forme ainsi, entre le point amont 38 et le point aval
40, une colonne montante 30 s'étendant verticalement le long de l'axe A-A',
maintenue en position verticale et sous tension le long de l'axe A-A' entre la
bouée
26 et l'élément d'ancrage 25.
Ensuite, le flexible supérieur 50 est descendu dans l'étendue d'eau 12 pour
être raccordé au raccord 32 et à l'ensemble de surface 22, formant ainsi le
tronçon
supérieur 34 de la conduite 24.
Le passage continu 52 de circulation d'hydrocarbures entre l'ensemble de
fond 18 et l'ensemble de surface 22 est alors établi à travers successivement
le
tronçon inférieur 28, la conduite montante 30, le raccord 32 et le tronçon
supérieur
34. Le fluide recueilli par l'ensemble de fond 18 est alors transporté jusqu'à
l'ensemble de surface 22 à travers le passage 52.
Dans une variante du procédé d'installation décrit précédemment, la bouée
26 est immergée sous l'étendue d'eau, avant que le point aval 40 de la colonne
montante 30 ne soit fixé sur la bouée.
La bouée 26 est alors munie d'un treuil 96 propre à être opéré en étant
immergé sous l'étendue d'eau 12.
Une deuxième installation 120 selon l'invention est représentée sur la
Figure 7. A la différence de la tour 20 de la première installation 10, la
tour 20 de
la deuxième installation 120 comprend une bouée 26 disposée au-dessus du point
aval 40 et au-dessus du raccord 32.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
16
Les moyens de raccordement 76 comprennent un anneau 122 solidaire de
la conduite flexible 42 au niveau du point aval 40 et une chaîne 124 flexible
raccordant l'anneau 122 à une surface inférieure 126 de la bouée 26.
Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de remorquer la
bouée 26 de la tour 20 jusqu'à sa position de mise en place à la faisant
flotter sur
l'étendue d'eau 12. Il n'est donc pas nécessaire de la convoyer sur un navire
de
pose équipé d'une grue de grande capacité et de la descendre dans l'étendue
d'eau à l'aide de la grue de grande capacité.
En outre, le procédé de mise en place de la tour 20 est facilité notamment
par la mise en place d'un treuil de faible capacité sur la bouée 26 pour
tracter le
point aval 40 de la conduite de transport 30 et déployer cette conduite en
chaînette entre le navire de pose 90 et la bouée 26.
La bouée 26 est par ailleurs stable lors de son immersion dans l'étendue
d'eau 12. Elle conserve sensiblement son orientation lors de sa descente, ce
qui
facilite son maniement.
Dans une variante (non représentée), le tronçon inférieur 28 de la conduite
24 est formé par un élément tubulaire rigide qui ne peut pas être enroulé sur
un
tambour ou dans un panier sans déformation plastique substantielle.
Dans ce cas, le tronçon intermédiaire 30 est flexible sur sensiblement toute
sa longueur.
Dans une autre variante, le point amont 38 de la conduite flexible 42 est fixé
directement sur l'élément d'ancrage 60 immobilisé dans le fond de l'étendue
d'eau
12, sans utiliser de ligne d'ancrage 62 flexible.
Selon l'invention, et comme illustré par les Figures 3 et 4, lors de l'étape
de
raccordement, la bouée 26 est portée dans l'étendue d'eau 12 sensiblement
exclusivement par sa propre flottabilité, soit à la surface 16 de l'étendue
d'eau 12
en étant partiellement immergée, soit sous la surface 16, à l'écart du fond
14, en
étant totalement immergée.
Ceci signifie que lors de cette étape, par exemple au moins 90% de la force
verticale dirigée vers le haut s'opposant au poids de la bouée 26 est
engendrée
par la propre flottabilité de la bouée 26, résultant de la force de poussée
dite
poussée d`Archimède .
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
17
Lors de cette étape, la bouée 26 n'est donc pas suspendue en étant
retenue vers le haut par une ligne de traction fixée sur sa surface supérieure
et
disposée au dessus de sa surface supérieure, comme par exemple une ligne
d'une grue portée par un navire.
Une troisième installation d'exploitation 130 selon l'invention est
représentée sur la Figure 8.
A la différence de la première installation 10, le tronçon supérieur 34 est
raccordé sur le tronçon intermédiaire 30 au niveau de la bouée 26, par exemple
sur la surface supérieure du caisson de flottabilité 70. La tour 20 est
dépourvue de
raccord rigide 32 en bec de cygne.
Le tronçon supérieur 34 comprend, d'amont en aval, une première section
sensiblement verticale 132 raccordée sur la bouée, une deuxième section 134
courbée en forme de U de concavité dirigée vers le bas, une troisième section
136
courbée en forme de U de concavité dirigée vers le haut 136 et une quatrième
section 138 sensiblement verticale raccordée sur l'ensemble de surface 22.
La première section 132 et la deuxième section 134 sont munies de
flotteurs 140 répartis sur leur longueur pour assurer le maintien du tronçon
supérieur flexible 34 dans une configuration en vague, désignée par le terme
anglais steep-wave .
La tour 20 comprend en outre un moyen 142 de limitation des mouvements
de torsion de la colonne montante 30. Dans cet exemple, le moyen 142 est formé
par un lien flexible continu 144 raccordant un premier point de liaison 146
situé sur
la bouée 26 à un point de liaison auxiliaire 148 situé sur le tronçon flexible
supérieur 34 à l'écart du point de raccordement entre le tronçon intermédiaire
30
et le tronçon supérieur 34, et à l'écart du point aval 40 de fixation sur la
bouée 26.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 8, le lien 144 est sensiblement
continu sur toute sa longueur. Il est pendu en chaînette entre les points 146,
148.
Le point de liaison 146 est situé sur une surface latérale du caisson de
flottabilité 70 située du même côté que la troisième section 136 du tronçon
supérieur flexible 34.
Le point de liaison auxiliaire 148 est situé sur une partie montante de la
troisième section 136 en forme de U, à l'écart du point le plus bas.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
18
La bouée 26 comprend en outre un élément de ballast 149 situé à l'opposé
du point de liaison 146 par rapport à un axe vertical du caisson 70, pour
compenser le poids du lien flexible 144.
Au moins une partie de la conduite de transport 24 de longueur non nulle
s'étend entre le point aval 40 situé sur la bouée et le point de liaison
auxiliaire 148
situé au-dessus et à l'écart de la bouée 26.
Lors du procédé de fabrication, le lien flexible 144 est monté entre le point
de liaison 146 et le point de liaison auxiliaire 148 une fois le tronçon
flexible 34
raccordé sur la colonne montante 30.
Le lien flexible 144 engendre alors une force de frottement dans l'eau
sensiblement perpendiculaire à l'axe vertical A-A' de la colonne montante 30
empêchant ou limitant la torsion de cette colonne 30.
Une quatrième installation 150 selon l'invention est représentée sur la
Figure 9. A la différence de la troisième installation 130, le lien flexible
144 formant
les moyens 142 de limitation de la torsion comporte une région flexible amont
152
fixée sur le point de liaison 146, une région flexible aval 154 fixée sur le
point de
liaison auxiliaire 148 et un élément de lest 156 raccordant à leurs points
inférieurs
la région flexible amont 152 et la région flexible aval 154.
Ainsi, le lien flexible 144 présente sensiblement une forme de V.
Le montage et le fonctionnement de la quatrième installation 150 est par
ailleurs identique à celui de la troisième installation 130.
Une cinquième installation 160 selon l'invention est représentée sur la
Figure 10.
A la différence de la troisième installation 130 représentée sur la Figure 8,
la conduite de transport 24 comprend un raccord 32 en forme de bec de cygne
interposé au-dessus de la bouée 26.
Le point auxiliaire de liaison 148 est situé à l'extrémité amont du tronçon
supérieur flexible 34, ou légèrement en aval de cette extrémité. Il est fixé
rigidement sur un point de liaison 146 défini sur la périphérie du caisson de
flottabilité 70.
Dans cette configuration, le tronçon flexible supérieur 34 présente une
forme en caténaire avec une section inférieure 162 sensiblement en forme de U
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
19
de concavité dirigée vers le haut et une section supérieure 164 sensiblement
verticale raccordée à l'ensemble de surface 22.
Dans ce cas, les moyens de limitation 142 sont formés par la liaison rigide
entre le point de liaison auxiliaire 148 et le point de liaison 146.
Dans la variante représentée sur la Figure 11, la bouée 26 présente deux
bras de liaison latéraux 170A, 170B qui font saillie latéralement à l'écart du
caisson de flottabilité. Chaque bras 170A, 170B présente une extrémité libre
172
reliée à l'autre bras pour définir ainsi un support de forme générale
triangulaire.
Le point de fixation 146 est situé au niveau des extrémités libres 172, à
l'écart radialement de la périphérie du caisson de flottabilité 70.
Dans une autre variante, représentée sur les Figures 12 et 13, la bouée 26
comprend un organe 180 de stabilisation monté mobile dans la lumière centrale
78 du caisson de flottabilité 70.
L'organe de stabilisation 180 est formé par un tube creux rigide 182 vertical
muni à ses extrémités de collerettes de butée 184, 186. Il définit
intérieurement un
canal 188 de passage de la conduite de transport 24.
L'organe de stabilisation 180 est monté mobile dans le caisson de
flottabilité de flottabilité 70 le long d'un axe vertical A-A' entre une
configuration
supérieure rétractée, représentée sur la Figure 13, et une configuration
inférieure
déployée représentée sur la Figure 12.
Dans la configuration supérieure rétractée, utilisée lors du transport du
caisson 70 sur le navire, le tube rigide 182 fait saillie vers le haut à
partir d'une
surface supérieure 190 du caisson de flottabilité 70. La longueur du tube
rigide
182 faisant saillie vers le bas à partir d'une surface inférieure 192 du
caisson de
flottabilité 70 est minimale, voire nulle. Le tirant d'eau de la bouée 26 est
ainsi
sensiblement égal à celui du caisson de flottabilité 70.
Dans la configuration déployée représentée sur la Figure 12, le tube 182 a
été déplacé vers le bas. Sa longueur en saillie à partir de la surface
inférieure 192
est maximale. Le tirant d'eau de la bouée 26 est alors largement supérieur à
celui
du caisson de flottabilité 70, ce qui augmente la stabilité de la bouée 26
lorsqu'elle
est partiellement immergée dans l'étendue d'eau.
La collerette d'extrémité 184 est disposée en appui sur la surface
supérieure 190 pour retenir le tube 182.
CA 02742501 2011-05-03
WO 2010/052423 PCT/FR2009/052124
Dans cette configuration, la conduite de transport 24 est disposée à travers
le canal 188 comme représenté sur la Figure 12.
