La présente invention se rapporte à méthode de raccordement d'une conduite sous-marine étendue sur un fond marin et une conduite sous-marine montante, ainsi qu'à une installation permettant de mettre en œuvre la méthode.

Un domaine d'application envisagé est celui du transport des hydrocarbures en milieu offshore.

Des installations connus comprennent une conduite de fond, couramment dénommée « Flow Line » en langue anglaise, et une conduite sous-marine montante, dénommée également « riser », permettant de conduire l'hydrocarbure, depuis le fond au sortir de la conduite de fond, jusqu'à la surface située au droit du fond marin.

Les hydrocarbures sont extraits dans des fonds marins de plus en plus profonds d'une part, et les installations sous-marines d'exploitation sont complexes et elles nécessitent de mettre en œuvre une pluralité de conduites de fond et de conduites montantes, d'autre part. Aussi, ces conduites montantes sont également dénommées, « Tour Hybride ». Les difficultés résident dans l'installation, depuis la surface, de ces conduites sous-marines. Notamment, à travers ce réseau dense de conduite il est mal aisé de raccorder ensemble une conduite de fond et une conduite montante.

Ainsi, l'installation décrite à travers le document EP 1 395 731 B, selon laquelle, la conduite montante et la conduite de fond sont pré-raccordées et transportées ainsi jusqu'au site d'installation, n'est pas appropriée, car l'ensemble conduite montante/conduite de fond est immergé puis la conduite montante est relevée. Il est alors mal aisé de mettre en œuvre cette méthode lorsque d'autres conduites sont déjà en place, au risque de les accrocher lors des manœuvres.

Partant, il a été imaginé de réaliser la connexion entre la conduite de fond et la conduite montante, in situ, sur le fond marin, au moyen de robots sous- marins et d'organes de contrôle commandables depuis la surface. Ainsi, il est divulgué dans le document FR 2 790 054 une méthode de raccordement et une installation pour sa mise en œuvre comprenant un support d'ancrage installé sur le fond marin et dans une première phase, on maintient une extrémité amont de la conduite montante et une extrémité aval de la conduite de fond à travers le support d'ancrage. L'extrémité amont est équipée d'un raccord, tandis que l'extrémité aval est munie d'un embout de raccordement. Le raccord et l'embout de raccordement sont alors orientés l'un vers l'autre selon une direction s'étendant verticalement du fond marin vers la surface. Ensuite, pour réaliser la connexion, on entraîne l'extrémité amont de la conduite montante et le raccord en translation vers l'embout de raccordement de la conduite de fond de manière à pouvoir réaliser le raccordement des deux conduites. Une telle méthode de raccordement nécessite de venir entraîner en translation le raccord vers l'embout de raccordement en contrôlant le mouvement vertical de la conduite montante. Pour ce faire, un câble de tirage est également mis en œuvre. Toutefois, les risques d'impact du raccord contre les éléments du support d'ancrage et de l'embout de raccordement sont élevés compte tenu des masses ainsi entraînées en mouvement.

Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est alors de proposer une méthode de raccordement qui soit plus aisé, et pour laquelle les risques d'impact entre l'embout de raccordement et le raccord sont ténus.

Dans ce but, et selon un premier objet, l'invention propose une méthode de raccordement d'une conduite sous-marine de fond étendue sur un fond marin pour transporter un hydrocarbure et une conduite sous-marine montante orientée vers une surface marine située au droit dudit fond marin, ladite conduite sous-marine montante présentant une extrémité amont terminée par un raccord s'étendant au voisinage dudit fond marin, tandis que ladite conduite sous-marine de fond présente une extrémité aval équipée d'un embout de raccordement, ladite méthode étant du type comprenant les étapes suivantes : a) on fournit un support d'ancrage et on installe ledit support d'ancrage sur ledit fond marin ; b) on maintient ladite extrémité amont et ladite extrémité aval à travers ledit support d'ancrage, tandis que ledit embout de raccordement s'étend dans une position orientée dans un sens opposé audit fond marin et que ledit raccord s'étend en regard dudit embout de raccordement ; et, c) on entraîne en translation l'un vers l'autre ledit raccord et ledit embout de raccordement pour les raccorder l'un avec l'autre. Aussi, on maintient en position fixe ledit raccord de ladite extrémité amont par rapport audit support d'ancrage, et on entraîne ledit embout de raccordement en mouvement vers ledit raccord.

Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans le mode de mise en œuvre du raccord de l'extrémité amont et de l'embout de raccordement pour les raccorder l'un avec l'autre. Ce n'est plus l'embout de raccordement qui est maintenu en position fixe et le raccord de l'extrémité amont qui est entraîné vers lui, mais à l'inverse, l'embout de raccordement qui est entraîné en translation, tandis que le raccord est maintenu en position fixe pour pouvoir les raccorder l'un avec l'autre. De la sorte, l'accostage de l'embout de raccordement sur le raccord, peut être réalisé sans impact, car il convient, pour cette opération, de vaincre les efforts de pesanteur qui s'exerce sur l'embout de raccordement. Contrairement aux pratiques antérieures, où le raccord est entraîné vers l'embout de raccordement précisément, en relâchant la conduite montante, qui sous l'effet de la pesanteur peut s'accélérer et produire un fort impact.

Au surplus, grâce à la méthode de raccordement selon l'invention, il est possible de raccorder ensemble la conduite sous-marine de fond et la conduite sous-marine montante dans un espace relativement réduit ce qui est un avantage dans un environnement relativement dense et congestionné, où de nombreuse conduites doivent être raccordées les unes avec les autres.

Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite extrémité aval de ladite conduite sous-marine de fond est flexible. Ainsi, la conduite de fond comprend des couches successives de fils métalliques enroulés à pas courts et à pas longs et au moins une gaine étanche pour contenir l'hydrocarbure. Partant, il est aisé de manipuler l'embout de raccordement qui la prolonge puisque l'extrémité aval est apte à fléchir dans toutes les directions.

Avantageusement, entre l'étape a) et l'étape b), on guide ledit embout de raccordement à travers ledit support d'ancrage pour pouvoir porter ledit embout de raccordement dans ladite position orientée dans un sens opposé audit fond marin. De la sorte, l'extrémité amont de la conduite montante étant solidaire du support d'ancrage, le guidage de l'embout de raccordement à travers le support d'ancrage lui-même permet de les positionner parfaitement l'un par rapport à l'autre en évitant les risques d'impact.

Préférentiellement, on guide ledit embout de raccordement selon une direction oblique à travers ledit support d'ancrage entre une position écartée dudit fond marin et une position rapprochée dudit fond marin dans laquelle ledit embout de raccordement s'étend dans ladite position orientée dans un sens opposé audit fond marin. Un tel guidage, peut s'opérer sous l'action de la pesanteur, en mettant en œuvre des organes de guidage appropriés, comme on l'expliquera ci-après.

Selon une variante de réalisation préférée, on prend appui sur ledit support d'ancrage pour pouvoir entraîner ledit embout de raccordement en mouvement vers ledit raccord. Pour ce faire, on utilise des moyens extensibles, qui permettent de lutter contre les effets de la pesanteur sur l'embout de raccordement sans risquer d'impacter les éléments en mouvement.

Selon un autre objet, la présente invention propose une installation de raccordement pour pouvoir raccorder une conduite sous-marine de fond étendue sur un fond marin pour transporter un hydrocarbure et une conduite sous-marine montante orientée vers une surface marine située au droit dudit fond marin, ladite conduite sous-marine montante présentant une extrémité amont terminée par un raccord s'étendant au voisinage dudit fond marin, tandis que ladite conduite sous-marine de fond présente une extrémité aval équipée d'un embout de raccordement, ladite installation comprenant un support d'ancrage destiné à être installé sur ledit fond marin pour pouvoir maintenir ladite extrémité amont et ladite extrémité aval, tandis que ledit embout de raccordement s'étend dans une position orientée dans un sens opposé audit fond marin et que ledit raccord s'étend en regard dudit embout de raccordement, ladite installation comprenant en outre un dispositif d'entraînement pour pouvoir entraîner en translation l'un vers l'autre ledit raccord et ledit embout de raccordement pour les raccorder l'un avec l'autre. Elle comprend un organe de maintien pour maintenir en position fixe ledit raccord par rapport audit support d'ancrage et en ce que ledit dispositif d'entraînement est apte à provoquer l'entraînement dudit embout de raccordement en mouvement vers ledit raccord.

Ainsi, une telle installation permet de mettre en œuvre la méthode de raccordement décrite ci-dessus avec les avantages qui en découlent. En outre, ladite extrémité aval de ladite conduite sous-marine de fond est flexible. Et de la sorte, comme indiqué ci-dessus, le mouvement de l'embout de raccordement est rendu plus aisé.

En outre, ledit support d'ancrage comprend un bâti de réception pour recevoir en appui ledit embout de raccordement. Ainsi, le bâti de réception permet-il d'accueillir l'embout de raccordement dans une première phase de mise en œuvre pour pouvoir ensuite réaliser ce raccordement. Aussi, ledit bâti de réception comprend, de manière avantageuse, des organes de guidage pour guider ledit embout de raccordement vers ladite position orientée dans un sens opposé audit fond marin. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après plus en détail, les organes de guidage permettent de former rampe pour l'embout de raccordement qui est entraîné sous l'action de son propre poids.

Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, lesdits organes de guidage sont escamotables. Ainsi, après que le raccordement a été opéré, les organes de guidage sont escamotés et libèrent ainsi de l'espace autour du support d'ancrage. Il est alors plus aisé de venir connecter dans le même environnement une autre conduite de fond et une autre conduite montante.

Préférentiellement, ledit dispositif d'entraînement est monté sur lesdits organes de guidage. Ainsi, il est aisé de l'escamoté également avec les organes de guidage. En outre, ledit dispositif d'entraînement comprend de manière avantageuse des vérins hydrauliques. Ceux-ci sont par exemple commandables au moyen d'un robot sous-marin.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la Figure 1 est une vue schématique illustrant de façon générale le contexte de l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique de détail montrant en élévation de côté les éléments essentiels de l'invention dans une première phase de montage et selon une première variante d'exécution ;

- la Figure 3 est une vue schématique en élévation de côté illustrant les éléments essentiels de l'invention représentés sur la figure 2 dans une deuxième phase ;

- la Figure 4 est une vue schématique en perspective des éléments illustrés sur la figure 3 ;

- la Figure 5 est une vue schématique en perspective des éléments illustrés sur la figure 4 dans une troisième phase ;

- la Figure 6 est une vue schématique en perspective des éléments illustrés sur la figure 5 dans une dernière phase ;

- la Figure 7 est une vue schématique en perspective des éléments essentiels de l'invention selon une seconde variante d'exécution conformément à une première phase de montage correspondant à celle de la figure 2;

- la Figure 8 est une vue schématique en perspective des éléments de l'invention représentés sur la figure 7 conformément à une deuxième phase correspondant à celle de la figure 4 ; et,

- la Figure 9 est une vue schématique en perspective des éléments de l'invention représentés sur la figure 8 conformément à une dernière phase.

La Figure 1 illustre schématiquement une hauteur d'eau, par exemple de 1500 m entre un fond marin 10 et une surface 12. Une conduite sous-marine de fond 14 ou « Flow Line » en langue anglaise, s'étend sur le fond marin 10. Elle rejoint une zone d'ancrage 16 et elle peut directement être issue d'une installation sous-marine non représentée, ou bien d'un puits apte à délivrer un hydrocarbure. À partir de la zone d'ancrage 16 et en direction de la surface 12, s'étend sensiblement verticalement une conduite sous-marine montante 18 jusqu'à une zone de subsurface 20 située en dessous de la surface 12, et dans laquelle elle est retenue par un flotteur 22. En surplomb, et à la surface 12 flotte un navire de surface 24 relié à la conduite sous-marine montante 18 au moyen d'une conduite flexible 26. De la sorte, hydrocarbure qui s'écoule à l'intérieur de la conduite sous-marine de fond 14 peut être acheminé jusqu'au navire de surface 24 par l'intermédiaire de la conduite sous-marine montante 18 et de la conduite flexible 26.

Sur la figure 1 une seule conduite sous-marine de fond 14 est représentée et elle est raccordée à une seule conduite sous-marine montante 18. Aussi, la difficulté inhérente à leur raccordement est moindre comparativement aux situations dans lesquelles il s'agit de raccorder une pluralité de conduites sous-marines de fond et une pluralité de conduites sous- marines montantes. On présentera ci-après une méthode de raccordement et une installation permettant de la mettre en œuvre, conformément à l'invention, de manière à rendre plus aisé le raccordement de la conduite sous-marine de fond et de la conduite sous-marine montante, quel que soit le nombre de conduites.

La figure 2 illustre une installation de raccordement 28 conforme à l'invention. On retrouve sur cette figure le fond marin 10 dans lequel est ménagé une fondation 30. À cette fondation est amarrée une ligne d'ancrage 32 laquelle se prolonge longitudinalement vers la surface jusqu'au flotteur 22 ici schématisé, pour montrer qu'il permet de maintenir cette ligne d'ancrage 32 en tension verticale. Cette ligne d'ancrage 32 peut, elle-même en son centre, être équipée d'une conduite pour former la conduite montante ou bien être assortie de conduites secondaires 34, 36, qui la longent. L'ensemble constitue alors une tour hybride. En l'espèce, deux conduites secondaires 34, 36 sont ici représentées.

L'installation de raccordement 28 comprend un support d'ancrage 38 comprenant lui-même, une partie inférieure 40 de la ligne d'ancrage 32 sur laquelle est installé de manière rigide, près du fond marin 10, un bâti de réception 42, et en surplomb, un bâti de maintien 44.

En outre, la figure 2 illustre une extrémité aval 46 de la conduite sous- marine de fond 14, laquelle extrémité 46 est flexible et équipée de bouées 48 permettant de faciliter son mouvement dans l'eau. Ainsi, l'extrémité 46 comprend des couches de fils métalliques successivement enroulés à pas courts et à pas longs et au moins une gaine étanche pour contenir l'hydrocarbure. Elle est le prolongement d'une conduite de fond flexible ou bien de toute autre installation de fond. L'extrémité aval 46 de la conduite sous-marine de fond 14 est munie d'un embout de raccordement 50 prolongé par un dispositif de connexion automatique 52. L'embout de raccordement 50 est équipé lui-même, de deux oreilles diamétralement opposées, l'une 54 en avant de la figure, l'autre 56 en arrière de la figure. L'embout de raccordement 50 est ainsi maintenu suspendu sensiblement verticalement au-dessus du fond marin 10 au moyen d'une élingue 58 commandée depuis la surface. Il peut en outre être manipulé au moyen d'un robot sous-marin 60 qui permet notamment de parfaire les connexions.

Les conduites secondaires 34, 36, présentent chacune une extrémité amont 62 maintenue en position fixe à travers le bâti de maintien 44 au moyen d'un collier de serrage 64. Le bâti de maintien 44 est constitué d'une structure rigide mécano-soudée. On s'attachera ici à décrire l'une des conduites secondaires 36 dont l'extrémité amont 62 est terminée par un raccord 66. On observera que l'extrémité amont 62 de la conduite secondaire 36, constituant la conduite montante, est maintenue en position fixe sensiblement parallèlement à la ligne d'ancrage 32, et à distance de celle-ci, le raccord orienté vers le fond marin 10.

S'agissant du bâti de réception 42 situé à l'aplomb du bâti de maintien 44, il est destiné à venir guider l'embout de raccordement 50 dans l'axe et en regard du raccord 66 comme on va l'expliquer ci-après. Tout comme le bâti de maintien 44, le bâti de réception 42 est une structure mécano-soudée. Il présente une première partie 68 formant entretoise et solidaire de la ligne d'ancrage 42 et une paire de seconde partie 70, 72, escamotables, montée à rotation selon un axe A parallèle à la ligne d'ancrage 32.

Les secondes parties, 70, 72, formant des organes de guidage, présentent chacune, un premier élément longitudinal 74 qui s'étend selon l'axe de rotation A, et un second élément 76 présentant une première portion 78 s'étendant longitudinalement en regard du premier élément longitudinal 74 en formant une échancrure 80, et une seconde portion 82 s'étendant dans le prolongement de la première portion 78 en s'écartant, de manière rectiligne, du premier élément longitudinal 74. Par exemple, la seconde portion 82 forme avec l'axe de rotation A, un angle compris entre 70° et 50°. La seconde portion 82 est destinée à former rampe et elle s'étend sur une distance, supérieure à la hauteur de la première portion 78. La première portion 78 et la seconde portion 82 sont rigidifiées l'une par rapport à l'autre au moyen d'une troisième portion coudée 84 qui les relie.

Dans une position de service, les secondes parties 70, 62 sont ajustées parallèlement l'une par rapport à l'autre. Ainsi, leurs premiers éléments longitudinaux 74, et leur second élément 76, aussi bien la première portion 78 que la seconde portion 82 sont respectivement à équidistance et sensiblement parallèles.

On observera au surplus, que l'échancrure 80 se situe sensiblement dans l'axe de l'extrémité amont 62 de la conduite secondaire 36. Plus précisément, l'axe de l'extrémité amont 62, vient s'étendre parallèlement et à équidistance des deux échancrures 80 des secondes parties escamotables 70, 72

De plus, chacune des deux échancrures 80 est équipée d'un vérin hydraulique 86 s'étendant parallèlement entre la première portion 78 du second élément 76 et le premier élément longitudinal 74 lui-même. Le vérin hydraulique 86 représenté en position rétractée s'étend sur une hauteur sensiblement inférieure à la longueur de la première portion 78 du second élément 76.

On se reportera sur la figure 3 représentant tous les éléments de la figure 2. Pour aboutir à la position relative des éléments représentés sur la figure 3, en reprenant la position relative de ceux-ci sur la figure 2, l'élingue 58 a été progressivement relâchée, de sorte que, sous l'effet de son propre poids l'embout de raccordement 50 déjà partiellement engagé entre les deux seconde portion 82 du second élément 76, vient s'appuyer sur ces deux seconde portion 82 par l'intermédiaire de ses deux oreilles diamétralement opposées 54, 56. En prenant appui sur ses deux portions 82, du côté de leur extrémité libre, les oreilles 54, 56 sont guidés en translation respectivement vers les échancrures 80. Les deux portions 82 forment alors rampes pour ces deux oreilles 54, 56. On retrouve ainsi sur la figure 3, l'élingue 58 relâchée, tandis que les oreilles 54, 56 sont situées à l'intérieur des échancrures 80 et respectivement en appui sur les extrémités des vérins hydrauliques 86. Ainsi, l'embout de raccordement 50 est totalement supporté par le bâti de réception 42, dans l'axe de l'extrémité amont 62 de la conduite secondaire 36, et en regard de son raccord 66.

La figure 4 illustre en perspective l'embout de raccordement 50 dans la position qu'il occupe sur la figure 3. On y retrouve le vérin hydraulique 86 s'étendant entre la première portion 78 et le premier élément longitudinal 74. On y retrouve également l'oreille 54 logée dans l'échancrure 80 en appui longitudinalement sur le vérin hydraulique 86. Bien entendu, l'autre oreille 56, ici masquée, est en appui sur l'autre vérin hydraulique 86.

À partir de cette position, les vérins hydrauliques vont alors être actionnés, comme le montre la figure 5, par exemple par l'intermédiaire de robot sous- marin illustré sur la figure 2, et l'embout de raccordement 50 va alors être entraîné en translation vers le raccord 66 de l'extrémité amont 62 du conduit secondaire 36. La tige 90 des vérins hydrauliques 86 vient alors exercer un effort sur les oreilles 54, 56. Le dispositif de connexion automatique 52 va alors venir en contact avec le raccord 66 orienté en regard, et la connexion entre l'embout de raccordement 50 et l'extrémité amont 62 va alors s'opérer automatiquement. On comprend alors que les efforts d'impact entre l'embout de raccordement 50 de l'extrémité amont 62 sont sans commune mesure avec ce que peuvent engendrer le mouvement d'une conduite montante dans une opération de descente pour réaliser une connexion. Grâce à la méthode selon l'invention, les efforts de contact entre le raccord 66 et le dispositif de connexion automatique 52 sont totalement contrôlés et bien plus faibles. Aussi, les risques d'endommagement, lors de ce contact, sont infiniment plus faibles.

À partir de cette position telle que représentée sur la figure 5, les tiges 90 des vérins hydrauliques 86 sont rétractées et l'embout de raccordement 50 est alors totalement solidaire de l'extrémité amont 62 grâce au dispositif de connexion automatique 52 et au raccord 66. Aussi, l'embout de raccordement 50 et l'extrémité aval 48 de la conduite sous-marine de fond 14 qui la prolonge sont-ils suspendus à l'extrémité amont 62. Après que les tiges 90 des vérins hydrauliques 86 ont été rétractées, les secondes parties 70, 72 du bâti de réception 42 sont alors rabattues dans 2 sens opposés l'un de l'autre vers la première partie formant entretoise 68 de manière à être escamotées, comme l'illustre la figure 6. Elles pivotent ainsi respectivement autour de leur premier élément longitudinal 74.

Ainsi escamotées, les secondes parties 70, 72 du bâti de réception 42 ne risque pas de gêner un quelconque raccordement supplémentaire d'une autre conduite de fond.

On se référera à présent sur les figures 7 à 9, afin de décrire l'invention selon une seconde variante d'exécution.

Les éléments de cette variante présentant les mêmes fonctions que celles des éléments de la première variante représentée sur les figures 2 à 6, présenteront la même référence affectée d'un signe prime : «'». En revanche, les éléments nouveaux de par leurs fonctions, présenteront une référence dans la suite des références déjà affectées.

Ainsi, on retrouve sur la figure 7 partiellement une ligne d'ancrage 32' et un bâti de maintien 44' auquel est maintenue en position fixe une extrémité amont 62' d'une conduite secondaire 36' au moyen d'un collier de serrage 64'. Ce dernier est ici équipé de 2 portées d'accrochage 92, 94 diamétralement opposées l'une de l'autre par rapport à extrémité amont 62' de la conduite secondaire 36'.

Aussi, l'embout de raccordement 50' de l'extrémité aval 48' de la conduite de fond non représentée, est lui-même équipé de 2 vérins hydrauliques 86' parallèles, montés articulés dans deux points diamétralement opposés. Ces derniers, correspondent aux emplacements des oreilles 54, 56 de l'embout de raccordement 50 décrit en référence à la première variante de réalisation. Les tiges 90' des vérins hydrauliques 86' sont préalablement étendues et leurs extrémités sont respectivement équipées de 2 organes d'accrochage 96. Grâce au robot sous-marin 60, non représenté ici, les 2 organes d'accrochage 96 sont respectivement engagés sur les 2 portées d'accrochage 92, 94 du collier de serrage 64'. L'embout de raccordement 50' est alors lâché, et il est alors suspendu au collier de serrage 64' dans l'axe de l'extrémité amont 62' de la conduite 36'. Dans cette position, telle que représentée sur la figure 8, les tiges 90' des vérins hydrauliques 86' sont alors rétractées, et partant, le dispositif de connexion automatique 52' vient coopérer avec le raccord 66' pour se connecter l'un avec l'autre. Sur la figure 9, on retrouve l'embout de raccordement 50' ainsi raccordé à l'extrémité amont 62' de la conduite secondaire montante 36', et débarrassé des vérins hydrauliques 86'. Ainsi, tout comme dans la variante de réalisation précédente, l'accostage du dispositif de connexion automatique 52' sur le raccord 66' peut être réalisé sans impact et partant, permet de préserver leur intégrité.