Domaine technique de l'invention
[0001] L'invention concerne les installations d'exploitation de fluides, par exemple d'hydrocarbures
ou autres sur des plateformes du type offshore, comportant au moins un dispositif
joint tournant immergé.
Etat de la technique
[0002] Les dispositifs joint tournant installés dans des installations sous pression peuvent
trouver une application dans le domaine de l'offshore, dont par exemple dans les navires
de production pétrolières, permettant notamment l'exploitation de champs d'hydrocarbures
en mer. Des unités flottantes de production, de stockage et de déchargement peuvent
être formées par un navire qui est mobile, du fait de son environnement, autour d'un
dispositif d'amarrage, ou d'ancrage, qui est géostationnaire. Le navire peut être
assujetti au moins temporairement au dispositif d'amarrage. Les installations peuvent
comporter des conduits qui forment un réseau de canalisations subaquatiques et qui
permettent une communication fluidique pour le transfert d'un fluide entre le fond
de la mer, le dispositif joint tournant et le navire.
[0003] Pour assurer l'intégrité du transfert de fluide, d'énergie, ou de signaux, entre
le navire et le dispositif d'amarrage, les dispositifs joint tournant sont pourvus
d'une première partie, dite fixe, assujettie au dispositif d'ancrage et d'une deuxième
partie, dite mobile, par rapport à la première partie.
[0004] On connaît du brevet américain
US 8,763,549 une installation dans laquelle le dispositif joint tournant est immergé et assujetti
au navire par l'intermédiaire d'un système mécanique du type pendule, ou balancier,
qui comporte un lest, des bras de fixation s'étendant depuis le lest jusqu'au dispositif
joint tournant, et des bras de suspension s'étendant depuis le lest jusqu'au navire.
C'est grâce au système mécanique que la deuxième partie peut tourner autour de la
première partie du dispositif joint tournant.
Exposé de l'invention
[0005] L'invention concerne une installation d'exploitation de fluides, notamment sur une
plateforme offshore, à dispositif joint tournant immergé, qui soit particulièrement
performante tout en étant simple, commode et économique.
[0006] L'invention a ainsi pour objet, sous un premier aspect, une installation d'exploitation
de fluides, par exemple un hydrocarbure et notamment sur une plateforme offshore,
comportant un navire mobile, un dispositif d'amarrage immergé et fixe, au moins un
dispositif joint tournant ayant une première partie annulaire configurée pour être
assujettie à l'ancre d'amarrage et une deuxième partie annulaire mobile en rotation
autour de ladite première partie annulaire, l'au moins un dispositif joint tournant
étant aussi configuré pour être immergé, et un système mécanique d'interface entre
le navire et l'ancre d'amarrage qui est configuré pour permettre au navire de tourner
autour de l'ancre d'amarrage, caractérisé en ce que l'installation comporte en outre
un dispositif de protection recouvrant l'au moins un dispositif joint tournant et
définissant autour de ce dernier une enceinte au moins partiellement fermée et étanche,
le dispositif de protection étant assujetti mécaniquement d'une part avec le système
mécanique d'interface au niveau de l'ancre d'amarrage et avec la deuxième partie annulaire
mobile de l'au moins un dispositif joint tournant.
[0007] Dans l'installation selon l'invention, le dispositif joint tournant est configuré
pour être immergé en mer. La mise en place du dispositif de protection autour du dispositif
joint tournant, en coopération mécanique avec la deuxième partie annulaire mobile
et le système mécanique d'interface, permet non seulement de former une enceinte qui
préserve l'intégrité du dispositif joint tournant dans l'environnement marin et immergé,
et de ne pas gêner la rotation à la fois de la deuxième partie annulaire par rapport
à la première partie annulaire et du navire autour de l'ancre d'amarrage, par l'intermédiaire
du système mécanique d'interface.
[0008] Des caractéristiques préférées, simples, commodes et économiques de l'installation
selon l'invention sont présentées ci-après.
[0009] Le système mécanique d'interface est pourvu d'une bride de fixation montée sur l'ancre
d'amarrage et d'un anneau mobile en rotation autour de la bride de fixation.
[0010] Le système mécanique d'interface est pourvu d'un lest, d'au moins un bras de suspension
s'étendant depuis le lest jusqu'au navire avec lequel le bras de suspension est assujetti
mécaniquement, et d'au moins un bras de fixation s'étendant depuis le lest jusqu'à
l'anneau mobile avec lequel le bras de fixation est assujetti mécaniquement.
[0011] Le navire est pourvu d'une structure à laquelle est suspendu l'au moins un bras de
suspension.
[0012] L'au moins un bras de fixation présente à une extrémité un organe en forme de U qui
est monté pivotant sur l'anneau mobile.
[0013] L'anneau mobile présente des doigts radiaux de fixation pour l'assujettissement de
portions d'extrémités en crochet de l'organe en forme de U.
[0014] Le dispositif de protection est fixé directement sur l'anneau mobile.
[0015] L'anneau mobile présente au moins une extension longitudinale à laquelle est assujettie
mécaniquement le dispositif de protection, par l'intermédiaire d'au moins un premier
organe de liaison de l'installation qui saille radialement à l'extérieur du dispositif
de protection.
[0016] L'installation comporte au moins un deuxième organe de liaison s'étendant radialement
dans l'enceinte définie par le dispositif de protection et assujetti mécaniquement
avec la deuxième partie annulaire de l'au moins un dispositif joint tournant.
[0017] L'au moins un deuxième organe de liaison est formé par un joint d'Oldham de forme
annulaire.
[0018] Le dispositif de protection présente la forme d'un capot monté sur l'au moins un
dispositif joint tournant.
[0019] L'installation comporte au moins un conduit de transfert de fluides, d'énergie, ou
de signaux, raccordé à la deuxième partie annulaire de l'au moins un dispositif joint
tournant et le dispositif de protection est pourvu d'au moins une première ouverture
au travers de laquelle passe ledit au moins un conduit et au moins un organe d'étanchéité
autour de l'au moins une ouverture.
[0020] L'installation comporte au moins un support de conduit portant ledit au moins conduit
de transfert de fluides, d'énergie, ou de signaux et assujetti mécaniquement au système
mécanique d'interface au niveau de l'ancre d'amarrage.
[0021] L'installation comporte plusieurs dispositifs joint tournant qui sont superposés
à l'intérieur de l'enceinte, dont au moins un dispositif joint tournant prévu pour
le transfert de fluides issus de la mer et au moins un dispositif joint tournant électrique
et optionnellement au moins un dispositif joint tournant dit de service.
[0022] L'installation comporte un système de connexion et de déconnexion disposé entre l'ancre
d'amarrage et l'au moins un dispositif joint tournant et admettant une première configuration
pour maintenir immergé l'au moins un dispositif joint tournant et une deuxième configuration
pour lâcher l'au moins un dispositif joint tournant pour sa remontée en surface.
Brève description des figures
[0023] On va maintenant poursuivre l'exposé de l'invention par la description d'un exemple
de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence
aux dessins annexés.
[0024] La figure 1 représente schématiquement et partiellement une installation d'exploitation
de fluides sur une plateforme offshore, pourvue d'un navire, d'une ancre d'amarrage,
d'un dispositif joint tournant et d'un réseau de canalisations subaquatiques permettant
une communication fluidique pour le transfert du fluide entre le fond de la mer et
le navire, et d'un système mécanique d'interface dans une première configuration où
le dispositif joint tournant est immergé et sur l'ancre d'amarrage.
[0025] La figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, où le système mécanique
d'interface est dans une deuxième configuration où le dispositif joint tournant est
remonté en surface.
[0026] La figure 3 montre un détail de la figure 1.
[0027] La figure 4 est une vue partielle de dessus du système mécanique d'interface avec
le dispositif joint tournant.
[0028] La figure 5 est une vue en coupe repérée V-V sur la figure 3.
Description détaillée
[0029] La figure 1 illustre une installation d'exploitation de fluides 1 sur une plateforme
offshore, permettant l'exploitation en mer 2 de champs par exemple d'hydrocarbures.
[0030] Cette installation 1, aussi appelée unité flottante de production, de stockage et
de déchargement, peut être pourvue d'un navire 3 qui est mobile, du fait de son environnement
formé par la mer 2, et d'une ancre d'amarrage 4 qui est géostationnaire et fixée au
fond 5 de la mer 2 et autour de laquelle le navire 3 est mobile.
[0031] Dans l'exemple illustré, l'ancre d'amarrage 4 peut être une ancre à succion, ou un
caisson à succion.
[0032] Le navire 3 peut être mobile vis-à-vis de l'ancre d'amarrage 4 par le biais d'un
système mécanique d'interface 6 assujetti d'une part au navire 3 et à l'ancre d'amarrage
4.
[0033] Le système mécanique d'interface 6 est ici pourvu d'un lest 7, d'un ou plusieurs
bras de suspension 8 qui s'étendent depuis le lest 7 jusqu'au navire 3 où ils sont
assujettis mécaniquement à une structure 9 qui est ici montée sur le navire 3, et
d'un ou plusieurs bras de fixation 10 qui s'étendent depuis le lest 7 jusqu'à l'ancre
d'amarrage 4 à laquelle le ou les bras de fixation 10 sont assujettis tout en étant
mobile en rotation, autour d'un axe X, par rapport à cette ancre d'amarrage 4.
[0034] Dans l'exemple illustré, la structure 9 est montée à la proue du navire 3. En variante,
la structure peut se trouver à bâbord, à tribord ou au niveau de la poupe.
[0035] L'installation 1 peut être pourvue de conduits 11 qui forment un réseau de canalisations
subaquatiques permettant une communication fluidique pour le transfert notamment du
fluide entre le fond 5 de la mer 2 et le navire 3.
[0036] Le fluide circulant dans les conduits 11 provient du fond de la mer 2.
[0037] L'installation 1 comporte en outre un dispositif joint tournant 12 assurant notamment
l'intégrité du transfert de fluides, d'énergie et/ou de signaux entre l'ancre d'amarrage
4 et le navire 3.
[0038] Un dispositif joint tournant 12 peut être formé d'un joint tournant (
« swivel device » en terminologie anglo-saxonne) ou d'un empilement de tels joints («
swivelstack device » en terminologie anglo-saxonne).
[0039] Sur la figure 1, le dispositif joint tournant 12 est immergé tandis que sur la figure
2, le dispositif joint tournant 12 est dissocié de l'ancre d'amarrage 4 et est remonté
en surface.
[0040] Pour ce faire, le système mécanique d'interface 6 agit comme un balancier ou un pendule,
avec le ou les bras de fixation 10 qui sont articulés soit autour du lest 7, soit
avec le lest 7 par rapport aux bras de suspension 8 pour permettre le déplacement
du dispositif joint tournant 12.
[0041] Dans l'exemple décrit, le dispositif joint tournant 12 et le système mécanique d'interface
6 sont assujettis mécaniquement à un manchon intermédiaire 13 configuré pour être
inséré dans l'ancre d'amarrage 4, et un câble 14 relie le manchon intermédiaire 13
à l'ancre d'amarrage 4.
[0042] En référence à la figure 3, le dispositif joint tournant 12 est ici formé d'un joint
tournant fluidique 15, d'un joint tournant de service 16 et d'un joint tournant électrique
17, superposés les uns sur les autres, avec le joint tournant fluidique 15 qui se
trouve au plus près de l'ancre d'amarrage 4 et donc au bas de l'empilement de joints,
et le joint tournant électrique 17 qui se trouve au plus loin de l'ancre d'amarrage
4 et donc au plus haut de l'empilement de joints. Le joint tournant de service 16
est ici interposé entre le joint tournant fluidique 15 et le joint tournant électrique
17.
[0043] L'installation comporte parmi les conduits 11, des conduits de transfert de fluides
18, d'énergie 19 et aussi par exemple de signaux (non représentés).
[0044] Chaque joint tournant peut comporter une structure assez similaire, globalement annulaire.
Seul le joint tournant fluidique 15 est ici décrit brièvement.
[0045] Le joint tournant fluidique 15 comporte une première partie annulaire (non représentée),
dite fixe, qui est configurée pour être assujettie à l'ancre d'amarrage 4, ainsi qu'une
deuxième partie annulaire 20, dite mobile, de laquelle saille le ou les conduits fluidiques
18.
[0046] La deuxième partie annulaire 20 est configurée pour être reliée au navire 3 ici par
l'intermédiaire du système mécanique d'interface 6.
[0047] Dans l'exemple décrit, la deuxième partie annulaire 20 est mobile en rotation autour
de l'axe de rotation X et par rapport à la première partie annulaire, par l'intermédiaire
d'un mécanisme de guidage, du type par exemple organe à roulements 21, interposé entre
les première et deuxième parties annulaires.
[0048] Le joint tournant fluidique 15 présente un espace interne (non représenté) défini
ici par une surface interne de la première partie annulaire et dans lequel cheminent
un ou plusieurs conduits qui traversent ainsi le joint tournant fluidique 15 en entrant
dans la première partie annulaire et en sortant par la deuxième partie annulaire 20.
[0049] Sur la figure 3, le dispositif joint tournant 12 formé par l'empilement de joints
est supporté par un socle 22 assujetti mécaniquement au manchon intermédiaire 13.
[0050] L'installation 1 peut comporter un système de connexion et de déconnexion disposé
entre l'ancre d'amarrage 4 et le dispositif joint tournant 12 et qui est configuré
pour admettre une première configuration pour maintenir immergé le dispositif joint
tournant 12 et une deuxième configuration pour lâcher le dispositif joint tournant
12 pour sa remontée en surface.
[0051] Le système de connexion et de déconnexion peut être formé par exemple par un connecteur
dit QCDC pour «
Quick Connect /
Disconnect Coupler » en terminologie anglo-saxonne.
[0052] Le système de connexion et de déconnexion peut par exemple se trouver au niveau de
l'interface entre le joint tournant fluidique 15 et le socle 22.
[0053] L'installation comporte en outre un dispositif de protection 23 recouvrant le dispositif
joint tournant 12 et définissant autour de ce dernier une enceinte 24 au moins partiellement
fermée et étanche.
[0054] Le dispositif de protection 23 est ici assujetti mécaniquement d'une part avec le
système mécanique d'interface 6 au niveau de l'ancre d'amarrage 4 et avec la deuxième
partie annulaire 15.
[0055] Le dispositif de protection 23 présente la forme d'un capot monté sur le dispositif
joint tournant 12, et est formé d'une paroi latérale cylindrique et d'une paroi supérieure
reliée à la paroi latérale cylindrique de sorte à obturer au moins partiellement le
haut du capot.
[0056] Le dispositif de protection 23 est pourvu d'une première ouverture 25 au travers
de laquelle passent le ou les conduits fluidiques 18 et d'un organe d'étanchéité 39
autour de cette première ouverture 25.
[0057] La première ouverture 25 est ici ménagée dans la paroi latérale cylindrique du dispositif
de protection 23.
[0058] En outre, le dispositif de protection 23 est pourvu de deuxièmes ouvertures 26, ou
ouvertures secondaires, au travers desquelles passent les conduits d'énergie 19 et
les connecteurs étanches 27 autour de ces deuxième ouvertures 26.
[0059] Les deuxièmes ouvertures 26 sont ici ménagées dans la paroi supérieure du dispositif
de protection 23.
[0060] Un flasque 28 surmonte la paroi supérieure du dispositif de protection 23, notamment
pour protéger les conduits d'énergie 19 et les connecteurs étanches 27 associés.
[0061] En référence aux figures 3 à 5, le système mécanique d'interface 6 est ici pourvu
d'une bride de fixation 29 montée, par exemple fixe, sur l'ancre d'amarrage 4 et d'un
anneau mobile 30 en rotation autour de la bride de fixation 29.
[0062] Les bras de fixation 10 sont au nombre de deux et sont agencés en V depuis le lest
7 duquel ils s'étendent jusqu'à l'anneau mobile 30.
[0063] Les bras de fixation 10 présentent à une extrémité un organe en forme de U 31 qui
est monté pivotant sur l'anneau mobile 30.
[0064] L'anneau mobile 30 présente des doigts radiaux de fixation 32 pour l'assujettissement
de portions d'extrémités en crochet 33 de l'organe en forme de U 31.
[0065] L'anneau mobile 30 présente en outre au moins une extension longitudinale 34 à laquelle
est assujettie mécaniquement le dispositif de protection 23, par l'intermédiaire d'au
moins un premier organe de liaison 35 de l'installation 1 qui saille radialement à
l'extérieur du dispositif de protection 23.
[0066] Le premier organe de liaison 35 peut être formé par exemple par un mécanisme à fourchettes.
[0067] L'installation 1 comporte ici plusieurs deuxièmes organes de liaison 36 qui s'étendent
radialement dans l'enceinte 24 définie par le dispositif de protection 23 et qui sont
assujettis mécaniquement avec la deuxième partie annulaire 20 du joint tournant fluidique
15.
[0068] Les deuxièmes organes de liaison 36 peuvent être formés par exemple par des joints
d'Oldham de forme annulaire.
[0069] L'installation 1 comporte en outre aussi ici un support de conduit 37 portant les
conduits de transfert de fluides 11, d'énergie, ou de signaux et assujetti mécaniquement
à l'extension longitudinale 34.
[0070] Dans l'installation 1 décrite ci-dessus, le dispositif joint tournant 12 est configuré
pour être immergé en mer.
[0071] La mise en place du dispositif de protection 23 autour du dispositif joint tournant
12, en coopération mécanique avec la deuxième partie annulaire 20 mobile et le système
mécanique d'interface 6, permet non seulement de former une enceinte 24 qui préserve
l'intégrité du dispositif joint tournant 12 dans l'environnement marin et immergé,
et de ne pas gêner la rotation à la fois de la deuxième partie annulaire 20 par rapport
à la première partie annulaire et du navire 3 autour de l'ancre d'amarrage 4, par
l'intermédiaire du système mécanique d'interface 6.
[0072] Des variantes non illustrées sont décrites ci-dessous.
[0073] Le dispositif de protection est fixé directement sur l'anneau mobile en rotation
autour de la bride de fixation.
[0074] Le dispositif joint tournant peut comporter plus ou moins de conduits entrant et/ou
sortant.
[0075] L'invention trouve une application dans les navires ou unités flottantes du domaine
de l'offshore permettant la production et/ou la transformation et/ou le traitement
et/ou le stockage et/ou le déchargement de fluides et/ou d'énergie notamment électrique
et/ou de signaux.
[0076] Plus généralement, l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.
1. Installation d'exploitation de fluides, par exemple un hydrocarbure et notamment sur
une plateforme offshore, comportant un navire mobile (3), une ancre d'amarrage (4)
immergé et fixe, au moins un dispositif joint tournant (12) ayant une première partie
annulaire configurée pour être assujettie à l'ancre d'amarrage et une deuxième partie
annulaire (20) mobile en rotation autour de ladite première partie annulaire, l'au
moins un dispositif joint tournant étant aussi configuré pour être immergé, et un
système mécanique d'interface (6) entre le navire et l'ancre d'amarrage qui est configuré
pour permettre au navire de tourner autour de l'ancre d'amarrage, caractérisé en ce que l'installation comporte en outre un dispositif de protection (23) recouvrant l'au
moins un dispositif joint tournant et définissant autour de ce dernier une enceinte
(24) au moins partiellement fermée et étanche, le dispositif de protection étant assujetti
mécaniquement d'une part avec le système mécanique d'interface au niveau de l'ancre
d'amarrage et avec la deuxième partie annulaire mobile de l'au moins un dispositif
joint tournant.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système mécanique d'interface (6) est pourvu d'une bride de fixation (29) montée
sur l'ancre d'amarrage (4) et d'un anneau mobile (30) en rotation autour de la bride
de fixation.
3. Installation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système mécanique d'interface (6) est pourvu d'un lest (7), d'au moins un bras
de suspension (8) s'étendant depuis le lest jusqu'au navire (3) avec lequel le bras
de suspension est assujetti mécaniquement, et d'au moins un bras de fixation (10)
s'étendant depuis le lest jusqu'à l'anneau mobile (30) avec lequel le bras de fixation
est assujetti mécaniquement.
4. Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le navire (3) est pourvu d'une structure (9) à laquelle est suspendu l'au moins un
bras de suspension (8).
5. Installation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'au moins un bras de fixation (10) présente à une extrémité un organe en forme de
U (31) qui est monté pivotant sur l'anneau mobile (30).
6. Installation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'anneau mobile (30) présente des doigts radiaux de fixation (32) pour l'assujettissement
de portions d'extrémités en crochet (33) de l'organe en forme de U (31).
7. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de protection (23) est fixé directement sur l'anneau mobile (30).
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l''anneau mobile (30) présente au moins une extension longitudinale (34) à laquelle
est assujettie mécaniquement le dispositif de protection (23), par l'intermédiaire
d'au moins un premier organe de liaison (35) de l'installation (1) qui saille radialement
à l'extérieur du dispositif de protection (23).
9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un deuxième organe de liaison (36) s'étendant radialement dans
l'enceinte (24) définie par le dispositif de protection (23) et assujetti mécaniquement
avec la deuxième partie annulaire (20) de l'au moins un dispositif joint tournant
(12).
10. Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'au moins un deuxième organe de liaison est formé par un joint d'Oldham de forme
annulaire.
11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de protection (23) présente la forme d'un capot monté sur l'au moins
un dispositif joint tournant (12).
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un conduit (11, 18, 19) de transfert de fluides, d'énergie,
ou de signaux, raccordé à la deuxième partie annulaire (20) de l'au moins un dispositif
joint tournant (12) et le dispositif de protection (23) est pourvu d'au moins une
ouverture (25) au travers de laquelle passe ledit au moins un conduit et au moins
un organe d'étanchéité (39) autour de l'au moins une ouverture.
13. Installation selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un support de conduit (37) portant ledit au moins conduit (11,
18, 19) de transfert de fluides, d'énergie, ou de signaux et assujetti mécaniquement
au système mécanique d'interface (6) au niveau de l'ancre d'amarrage (4).
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif joint tournant (12) comporte au moins un joint tournant (15) prévu
pour le transfert de fluides issus de la mer et au moins un joint tournant électrique
(17) et optionnellement au moins un joint tournant dit de service (16), qui sont superposés
à l'intérieur de l'enceinte (24).
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'elle comporte un système de connexion et de déconnexion disposé entre l'ancre d'amarrage
(4) et l'au moins un dispositif joint tournant (12) et admettant une première configuration
pour maintenir immergé l'au moins un dispositif joint tournant et une deuxième configuration
pour lâcher l'au moins un dispositif joint tournant pour sa remontée en surface.