La présente invention se rapporte à un ensemble de connexion sous- marin permettant de connecter ensemble une conduite montante et une conduite flexible.

Un domaine d'application envisagé est notamment celui de l'exploitation pétrolière à grande profondeur, où il est nécessaire d'acheminer les hydrocarbures entre un fond et une surface.

Des ensembles de connexion sous-marins connus permettent ce transport. Ils comportent une conduite montante, généralement rigide, qui s'étend depuis le fond marin jusqu'à une zone intermédiaire surplombant le fond marin et située à distance en dessous de la surface, et une conduite flexible raccordée dans le prolongement de la conduite montante et qui vient s'étendre en caténaire de la zone intermédiaire jusqu'à la surface où elle est raccordée à une installation de surface. La conduite montante est maintenue sensiblement verticalement grâce à un flotteur immergé dans la zone intermédiaire. Ce type d'ensemble de connexion permet de remonter des hydrocarbures depuis le fond de la mer jusqu'à la surface en s'affranchissant des perturbations de surface liées à la houle, aux courants ou encore aux vents.

Afin de réaliser le raccordement entre la conduite montante et la conduite flexible in situ, les ensembles de connexion comprennent un bâti longitudinal présentant, d'une part un pied auquel est raccordée une extrémité supérieure de la conduite montante, et d'autre part une tête reliée au flotteur. Le pied est solidaire d'un embout, lequel est lui-même monté sur l'extrémité supérieure de la conduite montante. Les ensembles comprennent également un raccord rigide recourbé en U présentant, une première branche apte à être reliée à une extrémité inférieure de la conduite flexible et une seconde branche opposée terminée par un connecteur.

Aussi, les ensembles de connexion comprennent un dispositif de guidage pour pouvoir guider le raccord rigide recourbé en U, auquel est suspendue la conduite flexible, par rapport au bâti et finalement, raccorder ensemble le connecteur et l'embout. On pourra se référer au document GB 2 453 168, lequel divulgue la mise en œuvre d'un lien monté sur le raccord rigide et terminé par un anneau, lequel anneau est solidaire d'une élingue contrôlée depuis la surface, le bâti étant équipé d'un ergot d'accrochage situé dans le prolongement du raccord. De la sorte, grâce à l'élingue, on vient porter l'anneau dans l'ergot d'accrochage, de manière à pouvoir guider et contrôler l'approche du connecteur et du raccord.

Toutefois, des difficultés apparaissent dans la connexion du connecteur avec l'embout, lorsque les profondeurs d'eau deviennent plus importantes. En effet, les conduites montantes sont plus longues et par conséquent plus lourdes. Il en est de même pour les conduites flexibles et par conséquent, les efforts à exercer sur le connecteur sont plus importants. Or ceux-ci sont fragiles et coûteux, et compte tenu des masses en présence, les moindres chocs peuvent avoir un impact sur l'intégrité du connecteur. En effet, au cours de l'approche du raccord rigide recourbé en U et du connecteur qui l'équipe, ce dernier est entraîné en mouvement à travers le bâti et les risques d'endommagement par contact existent. Au surplus, lorsque la connexion du connecteur et de l'embout s'opère, le choc entre les deux peut endommager le connecteur.

Un problème qui se pose alors et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir un ensemble de connexion sous-marin qui permette de mieux préserver l'intégrité du connecteur lors de la connexion.

Dans ce but, la présente invention propose un ensemble de connexion sous-marin pour pouvoir connecter ensemble, entre un fond marin et une surface marine, une conduite montante s'étendant depuis ledit fond marin et une conduite flexible rejoignant ladite surface marine, ladite conduite montante présentant une extrémité supérieure, tandis que ladite conduite flexible présente une extrémité inférieure, ledit ensemble de connexion comprenant, d'une part un raccord rigide recourbé en U présentant une première branche apte à être reliée à ladite extrémité inférieure et une seconde branche opposée terminée par un connecteur, et d'autre part, un bâti présentant une tête destinée à être reliée à un flotteur, et un pied opposé équipé d'un embout présentant un axe orienté vers ladite tête et destiné à être monté sur ladite extrémité supérieure, ledit ensemble de connexion comprenant en outre un dispositif de guidage permettant de guider ledit connecteur vers ledit embout pour pouvoir raccorder ensemble ledit connecteur et ledit embout. Ledit dispositif de guidage comprend des premiers organes de guidage solidaires dudit bâti et des seconds organes de guidage solidaires dudit raccord rigide recourbé en U aptes à coopérer avec lesdits premiers organes de guidage, et lesdits organes de guidage comprennent, en outre, un amortisseur pour pouvoir amortir le mouvement dudit connecteur vers ledit embout.

Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en œuvre d'un amortisseur sur les organes de guidage, de manière à pouvoir freiner le raccord rigide par rapport au bâti en fin de course et partant, à atténuer l'impact du connecteur sur l'embout lorsque la connexion s'opère.

Avantageusement, lesdits premiers organes de guidage s'étendent dans une position écartée dudit axe dudit embout, tandis que lesdits seconds organes de guidage sont solidaires de ladite première branche. De la sorte, les risques de collision entre le connecteur du raccord rigide et ces premiers organes de guidage, sont considérablement atténués. De la sorte, l'approche du connecteur et de l'embout est rendu plus aisée, lorsqu'ils sont entraînés en translation l'un vers l'autre.

Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, l'ensemble de connexion comprend une poutre de guidage montée transversalement sur ladite première branche en direction de ladite seconde branche, et lesdits seconds organes de guidage sont installés sur ladite poutre de guidage. Aussi, la première branche, la poutre de guidage et les seconds organes de guidage forment un ensemble rigide. Au surplus, ladite poutre de guidage présente, préférentiellement, un prolongement s'étendant à l'opposé de ladite seconde branche pour pouvoir suspendre ledit raccord rigide. La première branche traverse le centre de la poutre de guidage dont elle est solidaire, sensiblement dans sa partie médiane et de façon sensiblement inclinée. Partant, la conduite flexible peut être suspendue à une élingue par le prolongement, tandis que la poutre de guidage demeure sensiblement horizontale et que la seconde branche du raccord rigide recourbé en U s'étend sensiblement verticalement. On expliquera plus en détail dans la suite de la description la répartition des efforts qui permettent un tel maintien. Selon une caractéristique de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageuse, lesdits seconds organes de guidage comprennent un manchon télescopique orienté sensiblement parallèlement à ladite seconde branche pour former ledit amortisseur. Préférentiellement, le manchon libre s'étend sensiblement perpendiculairement de la poutre de guidage dans un sens opposé à rélingue de suspension précitée.

Selon une variante d'exécution de l'invention particulièrement avantageuse, ledit manchon télescopique présente un premier élément formant une chambre cylindrique, et un second élément formant piston permettant d'emprisonner un gaz à l'intérieur de ladite chambre cylindrique. De la sorte, le second élément formant piston, qui s'étend en saillie du premier élément dans son prolongement, est apte à venir comprimer le gaz emprisonné à l'intérieur de la chambre cylindrique. Le gaz est élastiquement compressible et en cela, il forme amortisseur. Ainsi qu'on l'expliquera plus en détail, dans la suite de la description, on prévoit, selon un mode de réalisation particulier, la mise en œuvre d'une valve permettant l'échappement du gaz pour autoriser l'engagement complet du piston à l'intérieur du premier élément.

En outre, lesdits premiers organes de guidage comprennent, préférentiellement, un réceptacle tubulaire orienté sensiblement parallèlement audit axe dudit embout. Le réceptacle tubulaire présente une section droite analogue à celle du manchon libre de manière à pouvoir coopérer l'un avec l'autre. Aussi, le réceptacle tubulaire étant parallèle à l'axe de l'embout et le manchon libre étant lui-même parallèle à la seconde branche, dans la mesure où leurs entraxes sont respectivement identiques, lorsque le manchon est engagé dans le réceptacle, le connecteur situé à l'extrémité de la seconde branche peut être entraîné naturellement en translation vers l'embout. Ainsi, non seulement le connecteur et l'embout sont entraînés l'un vers l'autre, mais au surplus, ils y sont entraînés coaxialement.

De plus, préférentiellement, ledit réceptacle présente un fond permettant de recevoir en appui le second élément du manchon télescopique, lorsque celui-ci est engagé à l'intérieur du réceptacle. Partant, le gaz emprisonné à l'intérieur de la chambre se comprime lorsque le raccord poursuit sa course par rapport au bâti, comme on l'expliquera ci-après. Selon une autre caractéristique de mise en œuvre particulièrement avantageuse, ledit manchon et ledit réceptacle tubulaire présentent des organes d'indexation pour pouvoir guider les premier et second organes de guidage en rotation l'un par rapport à l'autre. Aussi, les organes d'indexation sont ajustés de façon à ce que la seconde branche et l'embout soient orientés coaxialement lorsque le manchon libre est engagé dans le réceptacle tubulaire. De la sorte, le connecteur est entraîné en translation et coaxialement vers l'embout en vue de la connexion.

Selon un mode de mise en œuvre préféré, ledit manchon présente une pièce d'indexation en saillie radiale, tandis que ledit réceptacle tubulaire présente une rainure axiale, de manière à former lesdits organes d'indexation. Au surplus, le réceptacle tubulaire présente une ouverture d'entrée chanfreinée. De la sorte, lorsque le manchon libre est à l'approche du réceptacle tubulaire, son engagement à l'intérieur est facilité.

Préférentiellement, ledit bâti comprend deux montants sensiblement parallèles et deux supports respectivement solidaires desdits montants, lesdits seconds organes de guidage étant montés sur lesdits supports. Les deux supports forment une console d'appui qui vient en saillie des montants parallèles du bâti. Les seconds organes de guidage sont ainsi montés à l'extrémité de la console comme on l'expliquera plus en détail dans la suite de la description.

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 de mise en œuvre d'un ensemble de connexion sous-marin conforme à l'invention ;

- la Figure 2 est une vue schématique de côté de l'ensemble de connexion conforme à l'invention dans une première phase de mise en œuvre ;

- la Figure 3A est une vue schématique de détail de l'ensemble de connexion représenté sur la Figure 2 dans une deuxième phase de mise en œuvre ; - la Figure 3B est une vue schématique de dessus selon la coupe IIIB-IIIB illustrée sur la Figure 3A ;

- la Figure 4 est une vue schématique de détail de l'ensemble de connexion représenté sur la Figure 2 dans une troisième phase de mise en œuvre ; et,

- la Figure 5 est une vue schématique en perspective de l'ensemble de connexion illustré sur la Figure 2 dans ladite troisième phase de mise en œuvre.

La Figure 1 illustre schématiquement, une tour 10 comportant une conduite rigide montante 12 fixée sur un fond marin 14 au moyen d'un système d'ancrage 16. En outre, la conduite rigide 12 présente une partie supérieure 18, suspendue à un flotteur 20, dans lequel est emprisonnée une quantité suffisante d'air pour maintenir la conduite rigide dans une position verticale. Le flotteur 20 est situé dans une zone comprise entre le fond marin 14 et une surface 22, et plus précisément, vers la surface 22. Cette zone est néanmoins choisie à distance de la surface 22, par exemple à 30 m environ, pour être moins dépendante des mouvements de surface.

La Figure 1 illustre également un navire de pose 24 naviguant à la surface 22 au droit de la tour 10. Une conduite flexible 26 est suspendue au navire de pose 24 par l'intermédiaire d'un câble 28. La conduite flexible 26 présente une extrémité inférieure 30 prolongée par un raccord rigide recourbé en U 32, lequel est terminé par un connecteur 34. On décrira ci-après plus en détail ces éléments solidaires de la conduite flexible 26. Celle-ci est portée par le navire de pose 24 au voisinage de la partie supérieure 18 de la conduite rigide 12 afin d'y être reliée comme on va l'expliquer ci-après. Pour ce faire, la partie supérieure 18 de la conduite rigide 12 comporte un bâti longitudinal 36 que l'on va décrire tout d'abord en vue de trois quarts et en référence à la Figure 5.

Sur cette Figure 5 on retrouve le bâti 36. Il présente deux montants principaux cylindriques parallèles 38, 40, d'une longueur comprise par exemple entre 10 et 15 m. Les montants principaux 38, 40 sont reliés ensemble, dans une extrémité supérieure 42 du bâti 36 formant tête, par une traverse supérieure 44 reliée au flotteur 20, non représenté ici, et dans une extrémité inférieure 46 formant pied, par une traverse inférieure 48. On retrouve sur cette Figure 5 également la partie supérieure 18 de la conduite rigide montante, laquelle se termine par une extrémité supérieure de connexion 52, formant embout, et maintenue en prise à travers la traverse inférieures 48 entre les montants principaux 38, 40, sensiblement à équidistance de ceux-ci.

En outre, le bâti 36 est équipé, de deux supports parallèles 54, 56 respectivement solidaires desdits montants. Les deux supports 54, 56 étant reliés entre eux par une traverse support 58 de manière à former une console. Le bâti 36 est alors muni de premiers organes de guidage 60 installés sur la traverse support 58, écartés de l'extrémité supérieure de connexion 52 et que l'on va décrire plus en détail sur la Figure 2.

La Figure 2 illustre la situation dans laquelle, grâce au navire de pose 24 représentée sur la Figure 1 , la conduite flexible 26 équipée de son raccord rigide recourbé en U 32 a été portée au niveau du bâti 36. On décrira, tout d'abord en détail tous les éléments en présence avant de s'attacher à leur mode de coopération.

On retrouve ainsi sur la Figure 2 le bâti 36 vue de côté et l'extrémité supérieure de connexion 52, laquelle est terminée par un about mâle 62. Ce dernier et l'extrémité supérieure de connexion 52 sont coaxiaux et leur axe commun s'étend vers l'extrémité supérieure 42 du bâti 36. Apparaissent également, les supports 54, 56, et les premiers organes de guidage 60 formés d'un réceptacle tubulaire orienté sensiblement parallèlement et à distance de l'extrémité supérieure de connexion 52. On observera également, que le réceptacle tubulaire 60 est dans une position écartée des montants cylindriques parallèles 38, 40.

On retrouve également sur la Figure 2, l'extrémité inférieure 30 de la conduite flexible 26, équipée du raccord rigide recourbé en U 32. Ce dernier présente une première branche 64 et une seconde branche opposée 66. Cette dernière est terminée par un connecteur 67. Les deux branches 64, 66 sont inclinées l'une par rapport à l'autre, par exemple d'un angle compris entre 30° et 20°. La première branche 64 présente une portion renforcée 68 directement reliée à l'extrémité inférieure 30. Cette portion renforcée 68 traverse une poutre de guidage 70 dont elle est solidaire. La portion renforcée 68 est maintenue inclinée par rapport à la poutre de guidage 70 d'un angle voisin de 90° moins l'angle d'inclinaison des deux branches 64, 66 l'une par rapport à l'autre.

La poutre de guidage 70 présente une partie interne 72 orientée vers la seconde branche 66 et le connecteur 67, et à l'opposé par rapport à la portion renforcée 68, un prolongement 74, formant une partie externe, à l'extrémité duquel est amarré le câble 28.

De plus, la partie interne 72 est équipée d'un manchon télescopique 76 formant des seconds organes de guidage. Le manchon télescopique 76 s'étend sensiblement perpendiculairement à la poutre de guidage 70 et dans une direction sensiblement parallèle à la seconde branche 66. On observera, que le manchon télescopique 76 s'étend dans une direction opposée à l'intérieur courbé du raccord rigide 32. En outre, le manchon télescopique 76 est de section circulaire et il présente un premier élément 78 solidaire de la poutre de guidage 70 et formant une chambre cylindrique 79. Il présente également un second élément 80 formant piston monté mobile en translation à l'intérieur du premier élément 78. Aussi, le second élément 80 présente une extrémité libre 77 qui vient s'étendre en saillie du premier élément 78 et à l'opposé, une extrémité renforcée 83 équipée d'un joint destiné à refermer la chambre cylindrique 79 de manière étanche. Le second élément 80 formant piston permet d'emprisonner de manière étanche, un gaz à l'intérieur de la chambre cylindrique. Le gaz, par exemple de l'azote, est élastiquement compressible et permettra de former amortisseur comme on va l'expliquer ci-après.

De plus, le premier élément 78 du manchon 76 est muni d'une pièce d'indexation 81 .

S'agissant du réceptacle tubulaire 60, il présente un fond 82 et une ouverture chanfreinée opposée 84. En outre, il présente un diamètre identique au diamètre du manchon 76, au jeu fonctionnel près. Une rainure longitudinale 86 est ménagée axialement dans la paroi du réceptacle tubulaire 60 de manière à pouvoir recevoir la pièce d'indexation 81 .

On retrouve en détail sur la Figure 3A, le manchon télescopique 76 solidaire de la partie interne 72 de la poutre de guidage 70, et plus précisément le premier élément 78 du manchon 76, formant chambre cylindrique 79, à l'intérieur duquel est engagé à coulissement le second élément 80 formant piston. On retrouve également le réceptacle tubulaire 60 présentant son ouverture chanfreinée 84, à l'intérieur de laquelle est partiellement engagée l'extrémité libre 77 du second élément 80 du manchon 76. Sur la Figure 3B, on retrouve en vue de dessus, le réceptacle tubulaire 60 présentant sa rainure longitudinale 86 et le second élément 80 du manchon 76.

On se reportera de nouveau sur la Figure 2, et on observera que l'entraxe entre le manchon 76 et la seconde branche 66, soit la distance qui sépare leurs axes, selon une direction perpendiculaire, est égale à l'entraxe entre l'extrémité supérieure de connexion 52 et le réceptacle tubulaire 60.

En outre, la pièce d'indexation 81 et la rainure 86 sont respectivement ajustées, de manière à ce que, lorsqu'elles sont engagées l'une dans l'autre, la seconde branche 66 équipée du connecteur 67 et l'extrémité supérieure de connexion 52 soient coaxiales.

Ainsi, dans la situation telle que représentée sur la Figure 2, le câble 28 a été guidé pour pouvoir approcher le raccord rigide recourbé en U 32 du bâti 36 et porter la seconde branche 66 entre les montants 38, 40, tandis que le manchon 76 est porté en regard de l'ouverture chanfreinée 84 du réceptacle tubulaire 60.

On observera également, que la poutre de guidage 70 suspendue au câble 28 par son prolongement 74, s'étend sensiblement horizontalement grâce au poids de la conduite flexible 26. Aussi, l'extrémité supérieure de connexion 52 et le bâti 36 sont maintenus verticalement grâce à la traction exercée par le flotteur 20, lequel est retenu par la conduite 12.

A partir de la situation telle que représentée sur la Figure 2, le câble 28 est relâché plus encore, de sorte que le second élément 80 du manchon 76 vient à l'approche de l'ouverture chanfreinée 84 du réceptacle tubulaire 60. L'ouverture chanfreinée 84 forme alors rampe pour le second élément 80 de manière à la guider vers le centre du réceptacle tubulaire 60. Aussi, lors de la descente du manchon 76, grâce à l'ouverture chanfreinée 84, malgré les mouvements latéraux du manchon 76, dus notamment aux mouvements du bâtiment de pose 24, il pénètre néanmoins à l'intérieur du réceptacle tubulaire 60. En outre, comme l'illustre la Figure 3A, l'orientation angulaire du manchon 76 est contrôlée par l'engagement de la pièce d'indexation 81 à l'intérieur de la rainure 86. Aussi, lorsque le câble 26 est relâché plus encore, le manchon 76 vient s'emmanché à l'intérieur du réceptacle tubulaire 60, et plus précisément, l'extrémité libre 77 du second élément 80 vient en portée contre le fond 82, et sous le poids de la poutre de guidage 70 supportant la conduite flexible 26, le second élément 80 tend à pénétrer à l'intérieur du premier élément 78, tout en comprimant le gaz situé à l'intérieur de la chambre cylindrique 79. De la sorte, le mouvement du raccord rigide 32 vers le bâti 36 est ralenti et freiné, de telle sorte que le connecteur 67 vient à l'approche de l'about 62 à une vitesse permettant la connexion sans choc.

La Figure 4 illustre une telle situation. Partant, le premier élément 78 est coincé radialement entre le second élément 80, et la paroi interne du réceptacle tubulaire 60. Ainsi, le manchon 76 est verrouillé à l'intérieur du réceptacle tubulaire 60.

Grâce à l'indexation, et plus précisément la mise en œuvre de la pièce d'indexation 81 à l'intérieur de la rainure 86, le connecteur 67 est venu parallèlement, coiffer l'about mâle 62 de l'extrémité supérieure de connexion 52, de manière à s'y auto-verrouiller.

On retrouve sur la Figure 5, le connecteur 67 raccordé à l'extrémité supérieure de connexion 52 sur l'about mâle 62 qu'il masque sur la Figure. Ainsi, la conduite flexible 26 et la conduite montante 12 sont raccordées l'une à l'autre, de manière à pouvoir assurer le transport d'un hydrocarbure.