Installation modulaire de production pétrolière sous-marine

Description

[0001] La présente invention concerne une installation de production pétrolière sous-marine.

[0002] Les installations de production pétrolière sous-marine, comprennent un certain nombre d'équipements tels que des têtes de puits qui sont constituées par des tuyauteries équipées de vannes dites maîtresse, et par des vannes latérales, des conduites de liaison reliant les têtes de puits à une architecture regroupant l'ensemble des arrivées et sur laquelle sont disposées des tuyauteries, des vannes et d'où part un faisceau de conduites d'exploitation aboutissant à la surface.

[0003] L'installation et l'entretien de cet ensemble nécessite l'intervention de scaphandres, sous- marin d'intervention, etc... Lorsque l'on est en eau profonde, de telles manipulations sont délicates et dangereuses.

[0004] La présente invention a pour but de regrouper dans des ensembles modulaires les organes devant être soumis à un entretien et de permettre l'installation de ces ensembles et leur remontée sans avoir à faire appel à des plongeurs ni à des lignes guides.

[0005] L'invention a donc pour objet une installation modulaire de production pétrolière sous-marine comprenant une unité satellite dont la production est acheminée par une collecte vers une structure architecturale centrale regroupant des modules fonctionnels à partir de laquelle la production est évacuée, caractérisée en ce que ladite unité satellite comprend une tête de puits reliée par un . connecteur à la partie supérieure d'une tuyauterie d'un trou de forage, un module auxiliaire individuel, relevable, étant associé à ladite tête de puits, ce module enfermant les organes d'exploitation et de commande et étant relié d'une part à la tête de puits par un premier connecteur et d'autre part à une extrémité de ladite collecte (10) par un second connecteur, ladite tête de puits et ledit module auxiliaire étant installés sur une embase dans deux alvéoles distincts, de forme complémentaire de ladite tête et dudit module auxiliaire, ledit moduie auxitiaire comportant des moyens commandables en surface permettant de la déconnecter de la collecte et de la tête de puits, et de la désolidariser de l'embase.

[0006] Selon une autre caractéristique de l'invention, le module auxiliaire comprend une tête de manutention pouvant coopérer avec un outil de manutention suspendu à des moyens de suspension comprenant des conduites nécessaires au fonctionnement des connecteurs et transmettant les ordres donnés en surface.

[0007] On va maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel :

La figure 1 montre une vue schématique générale en perspective d'une installation selon l'invention.

La figure 2 montre une tête de .puits et un module auxiliaire selon l'invention.

Les figures 3 à 9 donnent une représentation schématique montrant la cinématique des connexions des modules selon l'invention avec les organes qui les entourent.

La figure 10 montre en plus gros un détail de la figure 1.

[0008] En se reportant à la figure 1, on voit une installation conforme à la présente invention. Elle comprend un certain nombre de têtes de puits satellites 1 placées sur des embases 2. Certaines embases reçoivent une tête de puits, d'autres plusieurs. Chaque tête de puits satellite est associée à un module auxiliaire 3 qui est un module comportant des vannes.

[0009] L'installation comporte en outre une structure architecturale 4 qui sert de support à une certain nombre d'éléments. En particulier, cette structure reçoit des modules fonctionnels tels que des modules de vannes 5 et un module d'aiguillage 6 ; elle reçoit aussi une embase 7 d'un faisceau de conduites d'exploitation 8 aboutissant à la surface où une plate-forme d'exploitation non représentée réalise certains traitements sur le pétrole brut, Après ce traitement, le pétrole est redescendu au fond par une des conduites 8 puis repart du bas, par une conduite 9 pour aboutir à la surface à une bouée de chargement. La structure 4 comporte également des conduites, non visibles sur la figure, reliant l'embase 7 aux modules de vannes 5, de même que le module d'aiguillage 6, d'une pàrt à l'embase 7 et d'autre part à chacun dés modules vannes 5. Un tel module d'aiguillage 6 sert pour permettre d'envoyer un outil, par exemple un outil de nettoyage des conduites jusque dans une tête de puits quelconque à partir d'une conduite unique au départ. Une collecte 10 relie chaque module auxiliaire 3 à une module de vannes 5. Dans l'exemple de la figure, il n'y a que des puits satellites, mais on peut très bien avoir également une ou plusieurs têtes de puits sur la structure architecturale 4. Dans ce cas, la tête de puits est directement reliée à un module de vannes 5 et il n'y a pas la chaîne : module auxiliaire 3, conduite de liaison 10 et module de vannes 5 mais seulement le module de vannes 5.

[0010] Sur la figure, on voit un navire 11 qui descend un module auxiliaire 3 pour son installation sur une embase 2. Le module 3 est suspendu à un train de tiges 12.

[0011] Le module est muni de caméras et éventuellement d'émetteur acoustique de manière à répérer l'alvéole prévue dans l'embase 2 pour le module et de permettre le guidage à partir de la surface. Le module est également pourvu de rampes qui coopèrent avec des moyens complémentaires de l'alvéole afin d'assurer la bonne orientation des connecteurs qui devront se raccorder à la liaison 10 et à la tête de puits 1. Ces connexions sont réalisées automatiquement à partir d'ordres donnés en surface. Des conduites électro-hydrauliques sont juxtaposées au train de tiges 12 à cet effet pour commander les vérins permettant ces connexions.

[0012] La figure 2 représente une tête de puits 1 et un module auxiliaire 3. Ces modules sont installés sur l'embase 2.

[0013] La tête de puits comprend essentiellement un connecteur 13 destiné à réaliser la liaison avec la partie supérieure 44 de la tuyauterie qui « habille le trou de forage. Cette tuyauterie comporte un canal central par où passe le pétrole et un canal annulaire qui est utilisé pour les besoins du service par exemple on y envoie un fluide sous pression si le débit de pétrole est trop faible, on peut aussi y envoyer un fluide sous pression pour chasser, par exemple, un outil de nettoyage que l'on a envoyé dans le canal central.

[0014] Au-dessus du connecteur 13, la tête de puits comprend un premier jeu de vannes dont on voit le vérin de fonctionnement 14 pour la vanne commandant le canal annulaire et le vérin de fonctionnement 15 pour la vanne commandant le canal central. Un second jeu de vannes est situé un peu au-dessus et est commandé respectivement par un vérin 16 et un vérin 17. Entre ces deux jeux de vannes, est situé un sifflet déviateur latéral 18 par lequel on sort latéralement en deux conduites séparées 19 et 20, aboutissant à un connecteur fixe 21, le canal central et le canal annulaire. L'ensemble est enfermé dans une capsule 22 servant de protection mécanique. Cette capsule est remplie d'eau de mer en équi-pression avec le milieu extérieur et des additifs y sont introduits de manière à éviter la corrosion et le dépôt d'algues, et d'autres organismes vivants. Une tête de manutention 45 est situé au sommet de la capsule pour son installation. En service ordinaire, la tête de puits ne nécessite aucun entretien puisque les vannes 14, 15 sont en permanence ouverte et les vannes 16 et 17 en permanence fermée, l'exploitation se faisant par les conduits latéraux 19, 20. On a donc regroupé dans la tête de puits uniquement des organes normalement fixes donc peu vulnérables. Au contraire, les vannes d'exploitation et autres organes mobiles sont regroupés dans les modules auxiliaires 3, modules de vannes 5 et module d'aiguillage 6 qui sont tous facilement relevables.

[0015] Tous ces modules sont également enfermés dans des capsules de protection mécanique et remplis d'eau de mer à laquelle on a ajouté des additifs anti-corrosion.

[0016] Sur cette figure 2 on voit donc un module auxiliaire 3 associé à la tête de puits 1. Il s'agit d'un module comportant essentiellement des vannes pour la conduite 19, la conduite 20 et d'une vanne permettant le « by-pass entre ces deux conduites. L'ensemble de ce circuit de vannes aboutit à un connecteur d'entrée 23 et à un connecteur de sortie 24.

[0017] L'ensemble est situé dans une capsule 25 qui comprend une tête de manutention 26 et un connecteur d'ancrage 27. La capsule comporte aussi un connecteur 28 pour la télécommande des vannes du module. Les câbles d'alimentation de cette télécommande suivent la collecte 10 et remontent à la surface par le faisceau de conduites 8 appelé « Riser _".

[0018] L'extrémité de la collecte 10 comporte un connecteur 29 qui peut légèrement se déplacer axialement dans un fourreau 30 lié à l'embase 2, pour permettre la connection avec le connecteur 24.

[0019] Les figures 3 à 9 donnent des représentations schématiques montrant la cinématique de la connexion des connecteurs 23 et 24 avec les connecteurs 21 et 29. Ces figures s'appliquent également pour la connexion des modules de vannes 5, identiques aux modules auxiliaires 3, avec d'une part les collectes 10 dont les connecteurs sont fixes à cette extrémité, contraitement au connecteur 29 situé à l'extrémité du côté du module auxiliaire, et d'autre part avec des conduites liées à la structure architecturale 4 aboutissant d'une part au module d'aiguillage 6 et à l'embase 7. Ces conduites, non représentées, comportent un connecteur destiné à être connecté à un connecteur tel que 24 et comportent également une liberté de déplacement axiale comme le connecteur 29. En se reportant à la figure 3, on a schématisé en 31 la capsule 25 d'un module auxiliaire 3 ou d'un module de vannes 5.

[0020] . En l'occurence, il s'agit d'un module de vannes 5 puisqu'il est placé entre une extrémité d'une collecte 10 avec son connecteur 32 monté fixe dans son fourreau 30 et une extrémité d'une conduite 33 liée à la structure architecturale 4. Comme on l'a dit plus haut, cette extrémité comporte un connecteur 34 qui peut se déplacer axialement, par exemple grâce à une boucle formée à l'extrémité de la conduite.

[0021] Sur cette figure, le connecteur fixe 32 d'extrémité de collecte 10 correspond donc au connecteur fixe 21 dans le cas d'un raccordement d'un module auxiliaire 3 avec une tête de puits 1 (figure 2) et le connecteur mobile 34 correspond au connecteur mobile 29 de l'autre extrémité de la collecte 10.

[0022] L'ensemble des organes du module est monté sur un berceau mobile 35 par rapport à la capsule 31. L'ensemble des vannes est schématisé en 36. On retrouve le connecteur d'entrée 23 et le connecteur de sortie 24 comme dans le cas d'un module auxiliaire. Des vérins 37 et 38 assurent le déplacement du berceau et les connecteurs 23 et 24 peuvent également se déplacer axialement par rapport au berceau grâce à des vérins 39 et 40.

[0023] Au départ, avant la connexion, tous les vérins sont en position rétracté, le berceau 35 est en position médiane c'est la position de la figure 3.

[0024] Sur la figure 4 le connecteur 24 est translaté vers la droite à la rencontre du connecteur mobile 34 par l'extension du vérin 40.

[0025] Sur la figure 5, le berceau est translaté vers la droite par l'extension du vérin 37. Les deux connecteurs 24 et 34 sont en contact.

[0026] Sur la figure 6 on réalise le verrouillage des chiens 41. La connexion est terminée du côté de la structuré architecturale 4.

[0027] Sur la figure 7 le connecteur 23 est translaté vers la gauche à la rencontre du connecteur fixe d'extrémité de conduite de liaison 10 par l'extension du vérin 39.

[0028] Sur la figure 8 le berceau 35 est translaté vers la gauche par l'extension du vérin 38, le vérin 37 se contracte librement. Les connecteurs 32 et 23 sont en contact. Au cours du déplacement du berceau 35 vers la gauche, le connecteur mobile 34 est entraîné dans ce déplacement.

[0029] Sur la figure 9 on réalise le verrouillage des chiens 42. La connection est terminée.

[0030] Lorsque l'on désire relever le module pour un entretien, on procède en sens inverse. Les opérations de connexions décrites plus haut sont commandées de la surface et les ordres sont transmis par des câbles de télécommande longeant le train de tige servant à la descente et à la remontée des modules fonctionnels. Les connexions d'ancrage par les connecteurs 13 des têtes de puits 1 ou par les connecteurs 27 des modules auxiliaires 3 ou des modules fonctionnels de la structure architecturale 4 sont également commandés de la surface et transmis par ces mêmes câbles.

[0031] En se référant maintenant à la figure 10 on voit la descente, pour sa mise en place sur l'embase 2, d'un module auxiliaire 3. Le procédé est identique pour un module de vannes 5 ou un module d'aiguillage 6.

[0032] Un outil de manutention 46 est connecté au module auxiliaire 3 par sa tête de manutention 26 (fig. 2) et l'ensemble est descendu au moyen d'un câble porteur 12 ou bien d'un train de tiges avec une conduite ombilicale accolée pour les télécommandes des vérins et des organes de manoeuvre de l'outil.

[0033] L'outil de manutention 46 comporte des propulseurs horizontaux 47 et des tuyères d'orientation 48 qui coopèrent avec des moyens optiques ou acoustiques pour le guidage et l'orientation du module. Une fois le module placé dans son alvéole 49 et les connexions réalisées avec les connections 21 et 29, l'outil de manutention 46 est remonté.

Revendications

1. Installation modulaire de production pétrolière sous-marine comprenant une unité satellite (1, 2, 3) dont la production est acheminée par une collecte (10) vers une structure architecturale centrale (4) regroupant des modules fonctionnels (5, 6) à partir de laquelle la production est évacuée, caractérisée en ce que ladite unité satellite comprend une tête de puits (1) reliée par un connecteur (13) à la partie supérieure d'une tuyauterie (44) d'un trou de forage, un module auxiliaire (3) individuel, relevable, étant associé à ladite tête de puits, ce module enfermant les organes d'exploitation et de commande et étant relié d'une part à la tête de puits par un premier connecteur (23) et d'autre part à une extrémité de ladite collecte (10) par un second connecteur (24), ladite tête de puits (1) et ledit module auxiliaire (3) étant installés sur une embase (2) dans deux alvéoles distincts, de forme complémentaire de ladite tête et dudit module auxiliaire, ledit module auxiliaire comportant des moyens commandables en surface permettant de la déconnecter de la collecte et de la tête de puits, et de la désolidariser de l'embase (2).

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit module auxiliaire (3) comprend une tête de manutention (26) pouvant coopérer avec un outil de manutention (46) suspendu à des moyens de suspension (12) comprenant des conduites nécessaires au fonctionnement des connecteurs et transmettant les ordres données en surface.

Claims

1. A modular undersea oil production plant comprising a satellite unit the oil production of which is conveyed through a collector pipe (10) to a central structure (4) having functional modules (5, 6) from which the produced oil is removed, characterized in that said satellite unit comprises a wellhead (1) which is linked by a connector (13) to the upper part of a well pipe (44), and comprises a raisable individual auxiliary module (3) which is associated to said wellhead, includes the operation and control components and is linked to the wellhead by a first connector (23) and to an end of said collector pipe (10) by a second connector (24), said wellhead (1) and said auxiliary module (3) being installed on a template (2) in two distinct cavities of complementary shape with respect to said head and said auxiliary module, said auxiliary module comprising means which can be controlled from the water surface and which allow its disconnection from the collector pipe and from the wellhead and its removal from the template (2).

2. A plant as claimed in claim 1, characterized in that said auxiliary module (3) comprises a manipulation head (26) which can cooperate with a manipulation tool (46) hanging on suspension means (12) which comprise tubes necessary to operate the connectors and to transmit the instructions from the water surface to the module.

Ansprüche

1. Modulare Unterwasseranlage zur Erdölgewinnung, mit einer Satelliteneinheit, deren Fördermenge (4) gebracht wird, die aus funktionalen Moduln (5, 6) zusammengesetzt ist und von der das Erdöl abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Satelliteneinheit einen Bohrlochkopf (1), der über ein Koppelglied (13) mit dem oberen Teil eines Bohrlochrohrs (44) verbunden ist, und einen hievbaren individuellen Hilfsmodul (3) aufweist, der dem Bohrlochkopf zugeordnet ist, die Betriebs- und Steuerorgane umschließt und einerseits mit dem Böhrlochkopf über ein erstes Koppelglied (23) und andererseits mit einem Ende der Sammelleitung (10) über ein zweites Koppelglied (24) verbunden ist, wobei der Bohrlochkopf (1) und der Hilfsmodul (3) auf einem Sockel (2) in zwei getrennten Vertiefungen, die zu dem Kopf und dem Hilfsmodul komplementäre Formen besitzen, installiert sind und der Hilfsmodul von der Wasseroberfläche aus steuerbare Mittel aufweist, mit denen der Modul von Sockel (2) gelöst werden kann.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmodul (3) einen Betätigungskopf (26) aufweist, der mit einem an Hängemitteln (12) aufgehängten Betätigungswerkzeug (46) zusammenwirken kann, wobei die Hängemittel Leitungen umfassen, die für den Betrieb der Koppelglieder notwendig sind und die an der Wasseroberfläche gegebene Befehle übertragen.

Dessins