[0001] La présente invention concerne un système d'exploitation des gisements de fluides,
applicable notamment mais non exclusivement aux gisements d'hydrocarbures situés en
mer, ce système étant principalement destiné à augmenter la récupération des fluides
surtout si ceux-ci sont à faible pression dans le gisement ou difficiles à extraire,
et à simplifier les installations et leur utilisation, tout en améliorant la sécurité.
[0002] D'une manière générale, on sait que les gisements d'hydrocarbures, situés en mer,
nécessitent pour leur exploitation,la mise en place d'un système composé principalement,
comme à terre, de puits équipés de têtes de production sous marines et/ou aériennes,
de liaisons tête de production/installations de production qui peuvent être très courtes
si les têtes de production sont à proximité des installations de production, des installations
de production elle- mêmes permettant de séparer et traiter les différentes phases
de l'effluent, et des moyens d'évacuation vers un stockage du (ou des) produit extrait
du gisement. Tout ou partie des moyens décrits ci-dessus est habituellement concentré
dans une ou plusieurs structures fixées au fond de la mer, ou rassemblé dans les ponts
de structures flottantes.
[0003] Selon le débit, la nature de l'effluent et les conditions d'environnement extérieur,
l'implantation des installations peut requérir des structures de supportage et de
protection à la limite des possibilités technologiques existantes. Enfin dès que la
profondeur d'eau devient grande, et/ou que les conditions d'environnement sont extrémement
sévères, l'adaptation des systèmes d'exploitation classiques devient douteuse ; mais
toujours très coûteuse.
[0004] Par ailleurs, le contrôle des débits et pressions de l'effluent ainsi que les organes
destinés à les plafonner compte-tenu du niveau élevé de sécurité requis dans ces installations
confinées, concourent à une grande complexité de ces systèmes et requièrent une main
d'oeuvre expérimentée et relativement nombreuse pour les opérer et les surveiller.
[0005] En outre, comme à terre, la récupération des fluides en place dans le gisement sera
souvent limitée par une pression d'abandon fonction de la profondeur du gisement et
des moyens éventuellement mis en oeuvre pour assister la production jusqu'à l'entrée
des installations de séparation-traitement de l'effluent.
[0006] De plus, dans le cas de fluides difficiles à extraire du fait de leurs caractéristiques
physiques et des conditions du gisement, il apparaît que l'acheminement de ces fluides
au travers de la tranche d'eau et jusqu'aux installations de surface conduira à rendre
le problème plus difficile à résoudre et finalement limitera le débit des puits et
la récupération des fluides du gisement par perte d'énergie et baisse de température
de l'effluent en débit et accroissement de la pression d'abandon du gisement.
[0007] Enfin, si les puits sont équipés de tête de production sous-marines, l'entretien
des puits, nécessaire durant la vie d'un gisement ne pourra être exécuté que difficilement
et à un coût toujours élevé.
[0008] L'invention a donc pour but, selon le type de gisement et les conditions d'environnement,
de supprimer tout ou partie de ces inconvénients.
[0009] Elle propose donc un système d'exploitation constitué par tout ou partie d'un ensemble
d'éléments, qui selon le type de gisement, son évolution et les caractéristiques de
l'effluent, concourront à t
- Permettre d'abaisser la pression en tête des puits sous marins jusqu'à une valeur
fonction de la profondeur de la mer à l'aplomb de l'installation d'exploitation.
- Assurer la sécurité des installations contre des surpressions éventuelles par utilisation
du gradient de pression généré par l'épaisseur de la tranche d'eau sur le site d'implantation
de l'installation d'exploitations, même en cas de non fonctionnement partiel ou total
des systèmes de régulation de pression ou des organes de sécurité limitants la pression.
- Assurer la sécurité,voire même poursuivre l'exploitation en cas d'engorgement en
liquides de l'installation soit naturellement, soit par défaut de fonctionnement des
systèmes de régulation de niveaux dans les installations.
- Permettre le stockage de l'effluent pendant une durée limitée, de façon à poursuivre
l'exploitation durant des interruptions d'évacuation de la production.
- Selon la disposition des puits d'exploitation, autoriser leur exécution et/ou leur
accès pour contrôle, mesure et entretien,voire même remplacement des équipements internes
aux puits.
- Faciliter l'exploitation par une simplification des installations et des contrôles,
permettant d'en envisager l'automatisations totale ou le contrôle à distance.
- Si l'installation d'exploitation est reliée aux puits par des joints tournants,
réduire les contraintes générée par la pression dans ces joints, par limitation de
cette pression.
- Si l'installation est fixée au fond de la mer, réduire les charges en tête par introduction
d'une partie importante des équipements d'exploitation dans la partie sous-marine
de la structure support ainsi que les contraintes de sécurité qui y sont attachées.
- Réduire les volumes et surfaces portantes des installations situées dans les zones
aérienne et sous marine voisines de la surface de la mer où sont habituellement rencontrés
les maxima des contraintes et aléas générés par le milieu extérieur.
- Selon le mode de réalisation, autoriser une déconnenon rapide des puits et de l'installation
d'exploitation si cet ensemble est localisé dans une zone où le passage, aléatoire
et difficilement détectable, de corps étrangers est à craindre.
- Permettre de faire varier la température de l'effluent aussi bien que l'injection
d'additifs divers et d'en controler aisément les effets dans les puits ou au moins
depuis les têtes de puits,si celles-ci sont sous-marines.
- Améliorer la séparation de l'effluent des puits par augmentation des temps de rétention
de celui-ci dans les installations, sans pour autant conduire à des dimensions et
à des coûts inacceptables.
- Réduire les coûts d'investissement proprement dits et faciliter l'utilisation ultérieure
de l'installation d'exploitation sur un autre gisement ou sur une autre partie du
gisement, permettant ainsi l'ouverture à l'exploitation de gisements considérés comme
marginaux ou de rentabilité douteuse si l'exploitation en est envisagée par des technologies
plus traditionnelles.
[0010] Pour parvenir à ces résultats, l'invention propose de réguler d'une façon particulièrement
simple et fiable la pression d'entrée dans les installationa,à une valeur de préférence
voisine à celle de la pression atmosphérique régnant à la profondeur à laquelle est
disposée cette entrée, compte tenu de la densité de la phase gazeuse de l'effluent
ou du ciel de gaz maintenu dans le système.
[0011] A cet effet, dans un système faisant intervenir au moins un puit équipé d'une tête
de production aérienne ou sous marine, et au moins une canalisation collectant l'effluent
depuis la tête de production jusqu'à au moins une capacité tampon et/ou un ensemble
de séparation des phases de l'effluent situés de préférence à l'entrée des installations,
l'invention propose de relier à ladite capacité et/ou à l'ensemble de séparation,
un tube en forme de siphon, plongeant dans la mer, à une profondeur fonction de la
pression maximum que l'on désire atteindre dans la capacité ou dans l'ensemble de
séparation.
[0012] D'une façon plus précise, ce système d'exploitation pourra donc faire intervenir,
selon les conditions du gisement et les caractéristiques de l'effluent, tout ou partie
des éléments suivants énumérés dans le sens d'écoulement des fluides :
- Un ou plusieurs puits dont la tête de production sera sous marine ou aérienne, situé
à l'écart, à l'aplomb ou insérée dans l'installation de production et assurant la
liaison entre la couche productrice et le fond de la mer, ou la surface de cette dernière.
- Au moins une canalisation souple ou rigide collectant l'effluent depuis la tête
de production jusqu'à m systmème de vannes placé à l'entrée des installations d'exploitations,
permettant d'acheminer l'effluent un différents points de l'installation, de fermer
ou réguler le débit du/ou des puits selon le programme d'exploitation.
- Une capacité tampon et/ou un ensemble de séparation des phases de l'effluent, à
un ou plusieurs étage de pression de séparation, et dont la pression de chaque étage
sera ou pourra être gouvernée par la pression effective générée par la hauteur de
la tranche d'eau considérée entre la position de l'interface gaz-liquide dans le siphon
et la surface de la mer. Dans ce cas les phases gazeuses séparées à chaque étage pourront
être mises à l'atmosphère par deux cheminements toujours simultanément en service,
l'un conduisant le gaz directement à l'atmosphère au travers d'une vanne ou d'un dispositif
régulant le débit de gaz en fonction de la position de l'interface gaz-liquide dans
le séparateur et/ou de la pression régnant dans ce dernier, et l'autre relié à la
mer, par l'intermédiaire d'un siphon pouvant déboucher dans une colonne d'équilibnge
protégeant l'interface mer-atmosphère des fluctuations de niveau provoquées par la
houle, les vagues et les conditions atmosphériques et évitant également la mise à
la mer directe de liquides polluants éventuellement entrainés par le gaz. Le niveau
du/ou des liquides dans le/ou les séparateur pourra être control 6 par un détecteur
interne et/ou externe actionnant, selon les besoins de l'installation, par exemple,
mais non limitativement une vanne de régulation de débit liquide ou un moyen d'évacuation,
constitué d'une pompe par exemple ou les deux simultanément.
[0013] Compte tenu des dispositions prévues ci-dessus, d'une part la régulation du débit
des installations de production primaire est d'une grande simplicité et peut être
contrôlée à distance, en surface par exemple et aisément automatisée, et d'autre part,
les dispositions réglementaires concernant la protection des capacités sous pression
n'est plus strictement applicable compte tenu du fait que lesdites capacités sont
ouvertes en permanence à l'atmosphère par l'intermédiaire de la mer.
[0014] Dans certaines réalisations, où les pressions de séparation devront atteindre des
valeurs incompatibles avec la profondeur d'eau disponible sur le site de l'installation,
les dispositions réglementaires relatives à la protection des capacités sous pression
devront être appliquées. Toutefois les sorties des dispositifs limitant la pression
dans les capacités pouvant être soumises à celle-ci, déboucheront dans le fût d'une
torche ou d'un évent ouvert à la mer à sa partie inférieure de façon à amortir les
à- coups de pression en cas de déclanchement et supprimer les entraînements de liquides
jusqu'à son nez de mise à l'atmosphère.
[0015] Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples
non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une représentation schématique d'un premier système d'exploitation,
simplifié afin de mieux montrer les principes appliqués à la solution des problèmes
posés par la mise en exploitation d'un gisement nouveau ou en cours d'exploitation,
dont la pression, les conditions extérieures, et/ou les caractéristiques de l'effluent,
limiteraient le débit des puits et aussi bien la récupération des fluides en place
dans le gisement.
- La figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième système d'exploitation
dans lequel deux phases liquides, huile brute et eau par exemple, peuvent être séparées,
et ayant en outre une capacité de rétention importante autorisant par exemple des
interruptions d'expédition sans pour autant arrêter la production des puits.
- La figure 3 est une représentation schématique d'un troisième système d'exploitation
dans lequel le dégazage de l'effluent est effectué en deux étages de pression avec
séparation et traitement de la phase aqueuse et où la partie terminale supérieure
des puits est à l'extérieur du carlingage de protection des installations de séparation.
- La figure 4 est une représentation schématique d'un quatrième système d'exploitation
dans lequel le dégazage de l'effluent est effectué en deux étages de pression, mais
dont la pression de séparation du premier étage, est supérieure à la pression disponible
générée par la colonne d'eau d'équilibrage à la profondeur choisie.
- La figure 5 est une représentation schématique d'un cinquième système d'exploitation
dans lequel les installations de séparation sont disposées suivant l'axe général de
la stucture principale de support et dont les axes des puits sont placés sur la surface
d'un cylindre entourant les installations de séparation.
- La figure 6 est une représentation schématique d'un sixième système d'exploitation
comportant trois étages de séparation à des pressions différentes avec séparation
traitement de la phase aqueuse.
[0016] La figure 7 est une représentation schématique d'un septième système d'exploitation
présentant une structure modulaire.
[0017] Le système d'exploitation représentée figure 1 est principalement caractérisée par
le fait que la pression d'entrée dans les installations peut être voisine de la pression
atmosphérique même si cette entrée est placée à n'importe quelle profondeur dans la
tranche d'eau.
[0018] Ce système comporte un seul étage de séparation de l'effluent et comprend tout d'abord
un carlingage étanche 1 la supportant et la protégeant du milieu extérieur et baignant
dans la mer dont la surface variable est indiquée par les références 2 et 3 et le
fond, par la référence 7. L'installation est alimentée en fluide par des puits verticaux
et déviés 5 et des lignes de collecte de puits distants 6, reliés à un système de
vannes 8 incluant les moyens nécessaires à réguler le débit des puits tels que vannes
et duses. Le système de vannes 8 est relié à l'entrée d'un ballon-séparateur 9 au
travers d'une vanne de sectionnement de sécurité 4. Ce ballon-séparateur 9 comporte
une sortie de liquide 10 et une sortie de gaz 11.
[0019] La sortie de gaz 11 est partagée en 12 en deux canalisations 13 et 14, menant le
gaz à l'atmosphère par deux cheminements différents. La canalisation 13 est reliée
dans sa partie aérienne à une torche 15 ouverte à l'atmosphère en 16 par l'intermédiaire
d'une vanne de régulation ou d'un clapet taré 18 et à la mer en 17. La canalisation
14 en forme de siphon est reliée à la mer en 19 et à l'extension vers le bas du fût
de torche en 19', ces deux piquages étant localisés au voisinage de l'interface mer-atmosphère
20 protégé par la prolongation 27 du fût de torche 15. Une canalisation 31 permet
de prélever éventuellement du gaz pour différents usages. Selon le tarage du clapet
ou de la vanne de régulation 18, la pression dans le ballon séparateur 9 pourra être
fixée depuis une valeur voisine de celle de la pression atmosphérique, jusqu'a une
valeur correspondant à la profondeur du siphon 14 assortie d'une marge de sécurité.
La vanne de régulation 18 sera opérée soit par un détecteur de niveau 28 placé sur
la partie descendante du tube siphon 14, soit par un détecteur de pression 29, soit
par les deux simultanément, l'un étant en relais ou en secours de l'autre. Toutefois
pour certains gisements dont la pression ne permettra pas un engorgement de l'installation,
les dispositifs 18, 28 et 29 pourront être remplacés par un arrête- flamme. Il est
clair qu'avec cette disposition, la pression régnant dans le ballon séparateur 9 ne
pourra en aucun cas dépasser la valeur correspondant à la profondeur dudit ballon
en dessous du niveau de la mer.
[0020] La sortie de liquides 10 est reliée à un organe 21 permettant d'évacuer les liquides
produits vers des installations de traitement complémentaire et/ou stockage par des
canalisations rigides et/ou flexibles, aériennes et/ou sous marines 23, 22. L'organe
21 permettant d'évacuer les fluides produits peut être constitué de pompes de différents
types, centrifuges ou à piston, entrainées par moteur électrique, hydraulique ou pneumatique,
par des éjecteurs hydrauliques ou pneumatiques et par chasse au gaz. Le ballon séparateur
9 peut éventuellement constituer la capacité nécessaire à réaliser ce dernier code
d'évacuation et le gaz soutiré en 31, son fluide moteur après compression. En outre
la duplication du ballon-séparateur 9 permet, dans ce dernier cas, d'assurer un débit
continu des puits.
[0021] La régulation de l'évacuation du débit de liquides sera assurée par l'un, l'autre
ou les deux types de dispositifs décrits ci-après, afin de s'assurer d'un bon fonctionnement
du système. Un premier dispositif consistera à actionner les moyens de pompage 21
à l'aide d'un détecteur de niveau 24 à flotteur, magnétique, à effet capacitif ou
autre, interne ou externe au fluides contenus dans le ballon. séparateur 9 et à effet
direct ou indirect, conjugué ou non avec un deuxième dispositif constitué de cellules
de pesée et/ou de jauges de contraintes 25, externes à la capacité 9, l'un quelconque
de ces dispositifs fonctionnant en relais ou en secours de l'autre, ceci afin de pallier
les phénomènes de moussage de l'effluent, souvent rencontrés et occultant les détections
de niveau classiques.
[0022] Des moyens de réchauffage ou de refroidissement de l'effluents non figurés depuis
les puits jusqu'à l'évacuation des fluides séparés pourront être incorporés dans l'installation,
sans pour autant créer de gênes ou de contraintes inacceptables. Toutefois pour l'exploitation
de certains gisements, il est avantageux de pouvoir isoler thermiquement les puits
du contact avec la mer, dans l'épaisseur de la tranche d'eau traversée, ceci grâce
au carlingage 1.
[0023] Un accès vertical 26 et des moyens de manutention 30 sont ménagés pour permettre
l'accès direct aux puits 5, aux moyens de pompage 21 et au ballon séparateur 9 pour
mesure, échantillonnage et entretien et, remplacement aussi bien que pour la manoeuvre
directe des vannes et des duses du système de vannes 8.
[0024] On obtient ainsi un système d'exploitation présentant de nombreux avantages parmi
lesquels on peut citer :
1- Une augmentation importante du débit naturel des puits, voire même rendre ceux-ci
éruptifs par diminution de la pression en tête corrélative à l'abaissement du point
d'entrée des fluides dans l'installation et de la faible pression qui peut y régner,
et par la protection thermique dans la tranche d'eau traversée.
2- Une augmentation de la récupération des fluides en place dans le gisement du fait
de l'abaissement de la pression d'abandon.
3- Une très grande souplesse de fonctionnement et d'adaptation à différents cas de
marche par simple intervention sur des réglages en surface.
4- Un niveau de sécurité extrêmement élevé en cas d'entrainement de liquides par le
gaz et une diminution importante des risques de pollution par les hydrocarbures.
La possibilité d'alléger les installations des équipements et contraintes correspondant
à la protection réglementaire des capacités sous pression, ces dernières étant ouvertes
en permanence à l'atmosphère par l'intermédiaire de la mer, à la condition toutefois
que celles ci soient calculées pour résister à la pression correspondant à la profondeur
à laquelle elles sont installées.
6- Un accès permanent aux puits pour mesure échantillonnage et entretien, cet accès
étant facilité par la hauteur disponible dans l'installation.
7- Une diminution importante de la charge en tête et des volumes requis en surface
par incorporation d'une partie des installations dans la partie sous marine du support
conduisant à abaisser le centre de gravité de l'ensemble et diminuer les contraintes
générées par le milieu extérieur.
[0025] Avec référence à la figure 2, l'installation comporte un seul étage de séparation
mais diffère de la précédente en ce que le niveau de l'interface gaz-liquide 42 dans
le ballon séparateur 41 peut se trouver au voisinage du niveau de l'interface extérieur
air-mer 43 lorsque la pression de séparation est voisine de la pression atmosphérique,
et que si l'effluent liquide comporte deux phases telles que huile brute et eau par
exemple, la phase aqueuse est épurée de l'huile résiduelle dans un second ballon séparateur
44 avant rejet à la mer par l'intermédiaire de l'extension 45 du fÙt de torche 46
afin d'assurer un degré de purification suffisant de l'eau rejetée. En outre des moyens
d'extraction 47 permettent de reprendre l'huile ou le mélange huile eau imparfaitement
séparé en 48 dans l'extension du fût de torche, en 49 dans la partie descendante du
siphon d'équilibrage et en 50 dans le ballon séparateur d'eau huileuse. Selon les
volumes donnés aux ballons séparateurs 41 et 44 ceux-ci pourront éventuellement servir
de stockage tampon permettant des interruptions d'expédition de l'huile en 51 ou 52
tout en maintenant la production des puits 53. Le carlingage de protection 54 peut
être fixé au fond de la mer par l'intermédiaire d'un joint universel 55, ou d'une
structure fixe (jacket), comme schématisé sur la figure 1, ou par tout autre moyen
tel que câbles tendus, ancrage classique, ou. encore inclus dans une structure en
béton.
[0026] La régulation du débit liquide de l'installation est effectuée au moyen d'un détecteur
56 de niveau suivant les variations de l'interface huile-eau et/ou d'un détecteur
57 de niveau de l'interface gaz-huile, ces deux derniers détecteurs pouvant être utilisés
simultanément ou l'un en secours de l'autre. Les fluctuations enregistrées par les
susdits détecteurs étant représentatives d'une différence de masse volumique entre
l'huile et l'eau, on obtient ainsi un fonctionnement d'une très grande souplesse.
Dans l'éventualité où l'huile produite serait d'une masse volumique supérieure à celle
de l'eau, l'huile devra être chauffée pour inverser la différence de masse volumique,
ou alors les contrôles seront modifiés pour tenir compte du fait que l'eau surnagera
sur l'huile. L'extension du fOt de torche 45 sera alors fermée à son extrémité inférieure
58 et possédera une ouverture latérale 59 à la mer.
[0027] Selon la pression disponible dans les puits, le système de vannes d'entrée 60 pourra
être placé soit à proximité du fond de l'installation, comme représenté, soit en surface,
ou des deux façons successivement durant la vie du gisement, l'accès vertical des
puits étant toutefois maintenu.
[0028] Avec référence à la figure 3, l'installation comporte des dispositions semblables
à celles représentées dans les figures précédentes mais en diffère toutefois en ce
qu'elle comporte une séparation en deux étages de pression dans les ballons séparateurs
61et 62, la phase aqueuse étant déshuilée dans une capacité 63 reliée à la mer comme
précédemment par l'intermédiaire de la prolongation 64 du fût de torche 65.
[0029] La pression de séparation effective dans le séparateur 61 sera alors conditionnée
par la hauteur de la colonne d'eau mesurée entre l'interface air-mer 66 et l'interface
gaz-eau 67 dans la partie descendante du siphon d'équilibre 68. Le fonctionnement
des séparateur 62 et 63 pourra être semblable à celui développé dans la figure 2.
En outre il est montré que les puits 69 peuvent être localisés à l'extérieur du carlingage
étanche de protection 70, leur accès vertical 71 étant maintenu, ceci dans l'éventualité
de la production de fluides particulièrement toxiques et/ou corrosifs par exemple.
La partie aérienne basse du fùt de torche 65 est équipée d'un ballon de pied de torche
72 évitant l'entraînement de liquides au nez de torche en cas d'engorgement du ballon
séparateur 61 et défaut de fonctionnement des systèmes de sécurité fermant la vanne
de sectionnement d'entrée 73.
[0030] Avec référence à la figure 4, l'installation, outre des dispositions semblables aux
précédentes, montre une séparation à deux étages de pression, dans laquelle la pression
de fonctionnement du premier ballon séparateur 81 est supérieure à la pression générée
par la tranche d'eau traversée, utilisable pour la régulation de pression dudit séparateur.
Ce ballon séparateur 81 est équipé normalement de régulation de pression 82 et de
niveaux liquides 83 et 84. Il est protégé contre les surpressions accidentelles par
soupapes de sureté 85 et éventuellement plaque d'éclatement 86 dont les tuyauteries
d'évacuation 87 sont raccordées à la torche ou à l'évent 88 par l'intermédiaire d'un
ballon de pied de torche 89 ouvert à la mer en 90 par une conduite descendante 91.
[0031] Cette disposition permet d'amortir la montée brutale de pression dans la torche 88
lors du déclanchement soudain des dispositif de sécurité 85 et/ou 86 et les vibrations
correspondantes, de même qu'elle permettra de recueillir les liquides entrainés ou
la mousse, causés par la décompression rapide des fluides dans le ballon séparateur
81 avant qu'ils n'atteignent le nez de torche et créent ainsi une situation particulièrement
dangereuse
[0032] Le gaz issu du ballon séparateur 81, après régulation de pression 82, est expédié
par la canalisation 92 si sa pression est suffisante pour atteindre les points d'utilisation.
Il pourra être traité et recomprimé en surface (installations non représentées) avant
de pénétrer dans la conduite 92.
[0033] L'huile et/ou les condensats stabilisés dans le ballon séparateur 93 sont relevés
avec une pompe 94 dans une unité de traitement 95 avant expédition par une canalisation
spécialisée 96 ou mélangés avec le gaz par la conduite 97. Cette installation est
plus particulièrement applicable à des gisements dont l'effluent principal est gazeux.
[0034] Avec référence à la figure 5, il est montré une disposition particulièrement intéressante
des éléments constituant l'installation caractérisé en ce que tous les éléments sont
centrés sur l'axe vertical principal de la structure de forme généralement cylindrique.
En particulier les ballons séparateurs 101 et 102 ont leur axe confondu avec, ou très
voisin de l'axe principal 103 de l'ensemble de l'installation. Les axes des puits
104 sont répartis sur une surface cylindrique d'axe 103 et la prolongation 105 vers
le bas, du fût de torche 106
9est constituée d'une jupe cylindrique entourant complètement le carlingage 107 de
l'installation. Une jupe courte 108 placé en dessous du carlingage 107 entourant tous
les raccordements des canalisations extérieures à l'installation 109 et des puits
110, permet par un détecteur de fuite DLC 111, de connaître en permanence, l'état
de l'étanchéité desdits raccordements. Un épanouissement 112 de la jupe 105 à sa base
permet d'accroitre la stabilité de l'ensemble,si nécessaire.
[0035] Le support de la torche 106 et des moyens de manutention 113 des équipements liés
au puits peut être caréné par un carlingage 114 d'allure généralement conique permettant
de réduire l'effet d'écran aux sollicitations extérieures et d'y maintenir à l'intérieur
une température acceptable aussi bien que de permettre des opérations indépendemment
des conditions océano-météorologiques extérieures.
[0036] En outre si les liaisons de fond 110 et 109 sont équipées de déconnecteurs rapides
de sécurité 115,l'installation pourra être larguée dans un temps très court permettant
ainsi d'éviter des objets flottant sur, ou dérivant dans la mer, tels que des icebergs
par exemple. Par ailleurs la jupe 105 entourant le carlinguage étanche 107 de l'installation
pourra participer de façon importante à la reprise des efforts auxquels ce dernier
est soumis et constituera au niveau de l'interface air-mer une barrière d'absorption
d'énergie en cas de collision.
[0037] On obtient ainsi une installation filiforme, de faible diamètre et de grande hauteur,
carénée. et offrant une section minimum à l'application des effets du milieu dans
lequel elle baigne et convenant plus particulièrement pour des gisements localisés
dans des conditions d'environnement difficiles, mais limité en profondeur d'eau par
le type de fixation au fond de la mer.
[0038] La figure 6 illustre une autre disposition particulière de l'invention faisant intervenir
trois étages de pression de séparation 121, 122, 123 ainsi qu'un ballon de traitement
des eaux huileuses 124 fonctionnant selon les principes précédemment décrits.
[0039] Selon cette disposition, les éléments constituant l'installation (en particulier
les ballons séparateurs) sont centrés sur l'axe principal vertical 125 de la structure,
de forme sensiblement cylindrique.
[0040] Les ballons séparateurs présentent une section annulaire circulaire (forme toroldale)
dont les évidements intérieurs laissent le passage nécessaire à l'accès au puits 126.
La partie extérieure cylindrique de leur robe 127, 128, 129 peut constituer toutou
partie de la jupe de carénage 130 de l'ensemble des installations.
[0041] Selon les encombrements relatifs des équipements, le nombre de puits à raccorder,
et le type d'effluent, cette disposition peut présenter un avantage certain comparée
à la précédente. L'allure filiforme de l'installation étant conservée, si l'accrochage
de celle-ci est effectuée au fond de la mer à l'aide d'ancrages caténaires classiques
par exemple alora cette installation peut être mise en place dans de grandes profondeurs
d'eau.
[0042] Avec référence à la figure 7, il est montré une autre disposition particulière, de
type modulaire et comprenant à titre d'exemple non limitatif une séparation à trois
étages, chaque étage étant inclus avec ses accessoires dans les modules 131, 132,
133, des pièces de raccordement 134, 135, 136, 137, permettait d'effectuer les jonctions
entre les différents modules d'exploitation et permettant d'ajuster la hauteur de
l'installations aux conditions requises, de flottabilité et de profondeur d'eau en
particulier. Cette disposition permet de faciliter le transport de l'installation
sur de grandes distances et/ou dans des conditions de mer difficiles, aussi bien que
sa mise en place sur le site du gisement. Elle permet en outre de disposer d'éléments
standards interchangeables dans une bonne mesure, dont les coûts de fabrication pourront
être raisonnables et permettant des modifications d'installation ou des réparations
en cas d'avarie, relativement rapides.
[0043] En outre pour certains gisements peu profonds mais situés en eau profonde, dont les
puits ne pourront pas être déviés pour en regrouper les têtes de production, ou pour
des gisements de trop grande extension, chaque puits ou petit groupe de puits, pourra
être exploité par ce moyen, l'ensemble des productions étant rassemblé dans une installations
centrale de conditionnement et d'expédition.
1.- Système d'exploitation de gisements, destiné à augmenter la récupération des fluides
en place, ce système faisant intervenir au moins un puits (5) équipé d'une tête de
production aérienne ou sous-marine, et au moins une canalisation collectant l'effluent
depuis la tête de production jusqu'à au moins une capacité tampon et/ou un ensemble
de séparation des phases de l'effluent (9) situé de préférence à l'entrée des installations,
caractérisé en ce que, en vue de régler la pression d'entrée dans les installations
à une valeur, de préférence voisine de la pression atmosphérique à la profondeur à
laquelle est disposée cette entrée, il comprend, relié à ladite capacité ou à l'ensemble
de séparation (9), d'une part, un tube en forme de siphon (14) plongeant dans la mer,
à une profondeur fonction de la pression maximum que l'on désire atteindre, dans la
capacité ou l'ensemble de séparation (9), la sortie à la mer de ce tube siphon pouvant
déboucher dans une colonne d'équilibrage (27) protégeant l'interface air-mer ou gaz-mer
des fluctuations dues à l'état de la mer et de l'atmosphère, telles que la houle ou
les vagues, et d'autre part, un tube (13) relié à l'atmosphère en(16) par l'intermédiaire
d'un moyen de contrôle de la pression amont (18) permettant l'échappement du gaz.
2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne d'équilibrage
(27) consiste en une prolongation vers le bas d'un fût de torche (15) ou d'un évent
de mise à l'atmosphère des gaz.
3.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie
d'eau du/ou des ballons séparateurs (41) est reliée à la mer, soit directement, soit
par l'intermédiaire d'un ballon de traitement des eaux huileuses (44), par une canalisation
constituant un siphon débouchant dans une colonne d'équilibrage (59) ouverte par le
bas à la mer, ladite canalisation permettant ainsi d'éviter pendant une durée déterminée,
le rejet direct à la mer de liquides polluants et/ou risquant de mettre en péril l'installation,
même en cas d'engorgement en liquide du/ou des ballon séparateur, le système pouvant
en outre comprendre une pompe pour pomper ces liquides simultanément ou ultérieurement,
et les réinserrerdans l'installation ou bien les évacuer.
4.- Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la/ou
les colonne d'équilibrage est constituée d'une jupe (105, 107) enveloppant les installations,
calculée pour pouvoir contenir la quantité de liquide désirée, et constituant un renforcement
important de la structure support, en particulier au voisinage de l'interface air-mer,
son dessin pouvant être calculé de manière a tenir compte de l'énergie à absorber
par déformation dans l'éventualité d'une collision.
5.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi
externe du/ou des ballon séparateur 127, 128, 129, peut constituer tout ou partie
de l'enveloppe extérieure de protection de l'installation, et en ce que les puits
de production, d'injection ou de contrôle peuvent être disposés à l'intérieur ou à
l'extérieur de l'enveloppe de protection (130) de l'installation, les têtes de production
pouvant être placées depuis le fond de la mer jusqu'au delà de la surface de cette
dernière, et être munies ou non d'éléments de protection.
6.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les
puits de production, d'injection ou de contrôle ont leurs parties supérieures disposées
sur une surface cylindrique (axe 103) entourant les ballons séparateur 101, 1)2 ou
intérieure à ceux-ci dans l'évidement laissé disponible dans le cas ou la forme de
ces ballons est torique ou les deux dispositions simultanément si un grand nombre
de puits est requis pour l'exploitation du gisement.
7.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins
une partie des moyens de manoeuvre nécessaires aux réglages et au fonctionnement de
l'installation, est ramené en surface ou au voisinage de celle-ci, et en ce que les
équipements nécessitant des changementspériodiques sont accessibles depuis la surface.
8.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend
des moyens de déconnexion rapides 115 permettant de déconnecter et de détacher les
installations des parties restant au fond de la mer et de les reconnecter ultérieurement
sur lesdites parties ou même sur d'autres parties immergées, ces moyens de déconnexion
permettant également, dans le cas où l'installation est réalisée en tronçons, d'ajuster,
par enlèvement ou ajouts successifs, la hauteur de l'installation à la profondeur
d'eau rencontrée.
9.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend
une capacité de stockage limitée de façon à augmenter la souplesse de fonctionnement,
à pouvoir absorber des à coups de débit et/ou à permettre des interruptions d'expédition
sans pour autant arrêter la production des puits.
10.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la
régulation du niveau dans le/ou les ballons séparateur est effectuée à partir d'une
différentielle manométrique de hauteur entre une colonne d'eau d'une part et une colonne
eau-huile d'autre part donnant une grande souplesse et une grande finesse de régulation
et qui peut être indépendante des variations du niveau de la mer du fait des marées
par exemple, à la conditions que les détecteurs de niveau aient une plage de fonctionnement
suffisante, et en ce que cette régulation de niveau peut être remplacée, complétée
ou assistée par un dispositif de régulation basé sur la détection des variations de
poids ou de contraintes, directes et/ou différentielles, du/ou des ballons séparateurs.
11.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend
des moyens pour isoler l'effluent du milieu extérieur depuis la base de l'installation
et éventuellement pour le réchauffer ou le refroidir si les conditions thermiques
de l'écoulement de l'effluent sont un facteur important de l'exploitation du gisement.
12.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est
installé ou inséré dans n'importe quel type de support, qu'il peut être installé ou
relevé en totalité ou par tronçons 131, 132, 133, et qu'il comprend des moyens de
fixations au fond de la mer pouvant consister en une structure métallique en une embase
poids métallique ou en béton en une colonne articulée à sa base et/ou en un ou plusieurs
points, en un ancrage à cables tendus ou caténaires, ainsi qu'éventuellement en des
moyens de maintien par positionnement dynamique.
13.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'installation
présente une allure filiforme, de faible section éventuellement variable, et de grande
hauteur si nécessaire, dont la partie sous-marine pourra renfermer tout ou partie
des équipements.
14.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est
réalisé en modules par assemblage à configuration variable à l'aide d'éléments standards
ou modulaires de manière à pouvoir ajuster l'installation et/ou la modifier en cours
d'exploitation d'un gisement, aux caractéristiques de l'effluent et aux conditions
extérieures, et à pouvoir l'appliquer à un ou plusieurs puits successivement.
15.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend
des compartiments étanches permettant de lui donner tout ou partie de sa flottabilité
de manière à lui permettre de surnager, avant connexion à l'embase ou même en cas
de déchirure ou d'éventration d'un ou plusieurs de ces compartiments, ou même de l'enveloppe
des installations.