OA18866A

OA18866A - Procédé de vidange d'une canalisation sousmarine de transport de fluide qui est immergée et remplie d'eau

Info

Publication number: OA18866A
Application number: OA1201800329
Authority: OA
Inventors: Alexandre Bailey
Original assignee: Saipem S.A.
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2019-09-13

Abstract

L'invention concerne un procédé de vidange d'une canalisation sous-marine (2) de transport de fluide qui est immergée et remplie d'eau, comprenant le pompage d'une partie de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée par une unité submersible de pompage (6) raccordée en un point de la canalisation, le volume d'eau pompé à l'intérieur de la canalisation étant compensé par un gaz injecté sous pression dans la canalisation immergée en un point (18) de celle-ci située plus haut que le point de raccordement (12 ; 14) à l'unité submersible de pompage, et l'arrêt du pompage de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée dès détection qu'un volume prédéterminé d'eau a été pompé en amont et en aval de celle-ci. L'invention concerne également une installation pour la mise en œuvre d'un tel procédé.

Description

Titre de l'inventionTitle of invention

Procédé de vidange d'une canalisation sous-marine de transport de fluide qui est immergée et remplie d'eauMethod for emptying an underwater fluid transport pipe which is submerged and filled with water

Arrière-plan de l'inventionInvention background

La présente invention se rapporte au domaine général des canalisations sous-marines reposant au fond de la mer ou assurant la liaison fond-surface pour le transfert d'hydrocarbures (ou de tout type de fluides utilisés pour la production de ces hydrocarbures), notamment pour le transport ou l'injection de gaz.The present invention relates to the general field of underwater pipes resting on the bottom of the sea or ensuring the bottom-surface connection for the transfer of hydrocarbons (or any type of fluids used for the production of these hydrocarbons), in particular for transport or injection of gas.

Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant de vidanger des canalisations sous-marines qui reposent au fond de la mer et qui ont été soumises à différents tests préalables à leur mise en service ou à leur préservation avant un abandon temporaire plus ou moins long sur le fond marin, impliquant leur mise en eau douce ou en eau de mer.It relates more particularly to a process making it possible to empty submarine pipes which lie at the bottom of the sea and which have been subjected to various tests prior to their putting into service or their preservation before a temporary abandon more or less long on the bottom marine, involving their introduction into freshwater or seawater.

Les canalisations sous-marines de transport d'hydrocarbures, notamment de gaz, doivent subir plusieurs tests préalablement à leur mise en service. Typiquement, ces opérations dites de « pre-commissioning » (pour « pré-mise en service ») regroupent des opérations de remplissage (en eau douce ou en eau de mer), de nettoyage, de calibrage, de tests sous pression, d'étanchéité, de vidange, de séchage, de mise en azote, etc. En particulier, au cours de ces opérations, les canalisations sont remplies d'eau de mer ou d'eau douce afin de tester notamment leur étanchéité et leur tenue à la pression ou bien pour les préserver sur le long terme. Une fois ces opérations de test ou de préservation effectuées, il est alors nécessaire de vidanger les canalisations immergées de leur eau de test ou de préservation afin de les mettre en production ou de récupérer une extrémité de celles-ci du fond de la mer afin de continuer leur installation.Underwater pipelines for the transport of hydrocarbons, particularly gas, must undergo several tests before being put into service. Typically, these operations known as “pre-commissioning” (for “pre-commissioning”) group together filling (freshwater or seawater), cleaning, calibration, pressure testing, sealing, emptying, drying, nitrogenization, etc. In particular, during these operations, the pipes are filled with sea water or fresh water in order to test in particular their tightness and their resistance to pressure or else to preserve them over the long term. Once these test or preservation operations have been carried out, it is then necessary to empty the submerged pipes of their test or preservation water in order to put them into production or to recover one end of them from the sea floor in order to continue their installation.

Généralement, l'opération de vidange des canalisations immergées est réalisée à partir d'une structure de surface, par exemple une unité flottante de production, de stockage et de déchargement (également appelée FPSO pour « Floating Production Storage and Offloading » en anglais), d'une plateforme fixe, ou d'un bateau de construction dédié à cette opération. Sur cette structure de surface sont mobilisés pour ces opérations des équipements d'air comprimé à haute pression (pouvant inclure des équipements de génération d'azote) que l'on connecte à la liaison fond-surface de la canalisation immergée à vidanger (si les extrémités de celle-ci sont toutes les deux sous-marines, cette activité nécessite la mobilisation d'un flexible spécifique ou d'une unité de « coiled tubing » qui est un tube en acier déroulé d'une bobine de stockage). Un train de racleurs est ensuite poussé par l'air (ou l'azote) à haute pression ainsi injecté depuis la structure de surface dans la canalisation immergée, de sorte à chasser l'eau de test (ou de préservation) présente à l'intérieur de celle-ci d'une manière contrôlée en ajustant la vitesse d'avancement de ces racleurs. La canalisation est ensuite isolée (par rapport à son environnement) pour être soit remontée à la surface, soit mise directement en production.Generally, the operation of emptying the submerged pipes is carried out from a surface structure, for example a floating production, storage and unloading unit (also called FPSO for “Floating Production Storage and Offloading” in English), a fixed platform, or a construction boat dedicated to this operation. On this surface structure are mobilized for these operations high-pressure compressed air equipment (which may include nitrogen generation equipment) which is connected to the bottom-surface connection of the submerged pipe to be drained (if the ends of it are both submarines, this activity requires the mobilization of a specific hose or a “coiled tubing” unit which is a steel tube unwound from a storage reel). A train of scrapers is then pushed by air (or nitrogen) at high pressure thus injected from the surface structure into the submerged pipeline, so as to expel the test (or preservation) water present at the inside thereof in a controlled manner by adjusting the forward speed of these scrapers. The pipeline is then isolated (from its environment) to either be brought back to the surface or put directly into production.

Le dimensionnement des équipements d'air comprimé (et/ou de génération d'azote) à haute pression utilisés pour cette opération de vidange dépend de la profondeur à laquelle sont immergées les canalisations, ainsi que de leur longueur et de leur diamètre. En effet, plus la canalisation est longue et/ou large et plus elle est immergée en grande profondeur, plus le besoin d'un air (ou azote) fortement comprimé est nécessaire pour assurer une vidange des eaux de test remplissant ces canalisations.The dimensioning of high pressure compressed air (and / or nitrogen generation) equipment used for this emptying operation depends on the depth to which the pipes are immersed, as well as their length and diameter. In fact, the longer and / or wider the pipe and the more it is submerged at great depth, the more the need for highly compressed air (or nitrogen) is necessary to ensure a draining of the test water filling these pipes.

Ainsi, pour des applications de plus en plus courantes dans lesquelles les canalisations font plusieurs dizaines, voire centaines, de kilomètres de long et sont immergées par des grandes profondeurs (c'està-dire au-delà de 400m de profondeur), les équipements utilisés en surface pour vidanger ces canalisations doivent être dimensionnés pour délivrer de l'air (ou azote) comprimé à de très hautes pressions, pouvant atteindre jusqu'à 200-250 bars.Thus, for increasingly common applications in which the pipes are several tens, even hundreds, of kilometers long and are submerged by great depths (that is to say beyond 400m deep), the equipment used on the surface to drain these pipes must be sized to deliver compressed air (or nitrogen) at very high pressures, up to 200-250 bars.

Les équipements qui sont dimensionnés pour la vidange de ces canalisations immergées par grandes profondeurs sont donc très volumineux et encombrant ; ils exigent de disposer d'une surface d'emprise sur la structure qui les accueille qui est importante. Actuellement celle-ci est typiquement de l'ordre de 800 à 1200m² pour des équipements destinés à délivrer de l'air comprimé à des pressions pouvant atteindre 200-250 bars, ce qui nécessite de restreindre de manière importante la vitesse d'avancement des racleurs, à la conséquence que cela a en matière d'exécution du planning des bateaux de construction. Or, la place sur les structures de surface telles que les FPSO est par nature fortement limitée et peut contraindre de recourir à un navire additionnel pouvant accueillir les équipements d'air comprimé dédié à la vidange des canalisations, navires qui sont eux même limités en terme d'espace disponible.The equipment that is sized for emptying these submerged pipes at great depths is therefore very bulky and bulky; they require having a large surface area on the structure that accommodates them. Currently this is typically of the order of 800 to 1200m ² for equipment intended to deliver compressed air at pressures up to 200-250 bars, which requires significantly restricting the forward speed of the pigs, to the consequence that this has in terms of execution of the planning of construction boats. However, space on surface structures such as FPSOs is by nature highly limited and may force the use of an additional vessel capable of accommodating compressed air equipment dedicated to draining pipes, vessels which are themselves limited in term of available space.

Dans le cas où un bateau de construction est utilisé, une autre contrainte relative aux opérations de vidange de canalisations immergées par grandes profondeurs concerne le flexible (ou le « coiled tubing ») qui relie les équipements d'air (ou d'azote) comprimé à la canalisation immergée, ce flexible devant en effet pouvoir résister à l'écrasement hydrostatique inhérent aux grandes profondeurs en cas de dépressurisation contrôlée ou non de celui-ci.In the case where a construction boat is used, another constraint relating to the emptying operations of submerged pipes from great depths concerns the flexible (or “coiled tubing”) which connects the compressed air (or nitrogen) equipment. in the submerged pipeline, this flexible hose must in fact be able to resist the hydrostatic crushing inherent in great depths in the event of controlled or uncontrolled depressurization thereof.

Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention

La présente invention a donc pour but principal de proposer un procédé de vidange qui ne présente pas les inconvénients précités.The main object of the present invention is therefore to propose a method of emptying which does not have the aforementioned drawbacks.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé de vidange d'une canalisation sous-marine de transport de fluide qui est immergée et remplie d'eau, comprenant le pompage d'une partie au moins de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée par une unité submersible de pompage raccordée en un point de la canalisation, le volume d'eau pompé à l'intérieur de la canalisation étant compensé par un gaz injecté sous pression dans la canalisation immergée en un point de celle-ci située plus haut que le point de raccordement à l'unité submersible de pompage.According to the invention, this object is achieved by a method of emptying an underwater fluid transport pipe which is immersed and filled with water, comprising pumping at least part of the water present inside the pipeline submerged by a submersible pumping unit connected at one point of the pipeline, the volume of water pumped inside the pipeline being compensated by a gas injected under pressure into the pipeline submerged at one point located higher than the connection point to the submersible pumping unit.

Le procédé selon l'invention est remarquable notamment en ce que la vidange est réalisée par une unité submersible de pompage qui est immergée et raccordée à la canalisation. Cette unité de pompage vient aspirer l'eau présente à l'intérieur de la canalisation pour la rejeter directement dans la mer. Au cours du pompage, afin de compenser la perte de volume en eau à l'intérieur de la canalisation et d'éviter ainsi les phénomènes de cavitation et de désamorçage de l'unité de pompage qui en résulteraient, un gaz (par exemple de l'air ou de l'azote) sous pression est injecté dans la canalisation à partir d'un point plus haut de celle-ci (par rapport au point de raccordement de la canalisation à l'unité de pompage qui peut être soit aérien soit sous-marin).The method according to the invention is remarkable in particular in that the emptying is carried out by a submersible pumping unit which is immersed and connected to the pipeline. This pumping unit sucks up the water present inside the pipe to discharge it directly into the sea. During pumping, in order to compensate for the loss of volume of water inside the pipe and to avoid thus the cavitation and defusing phenomena of the pumping unit which would result therefrom, a gas (for example air or nitrogen) under pressure is injected into the pipeline from a point higher than that -this (relative to the connection point of the pipeline to the pumping unit which can be either aerial or submarine).

Un tel procédé de vidange nécessite une installation simple et compact qui ne requiert notamment pas d'encombrer outre mesure une éventuelle structure de surface avoisinante (100 à 150 m² en lieu et place de 800 à 1200 m²). En effet, l'unité de pompage est submersible et peut être pilotée depuis un simple navire d'assistance (avec lequel elle est simplement reliée par un câble de puissance électrique). Quant à l'injection de gaz pour compenser le volume d'eau pompé, elle peut être réalisée par des moyens également submersibles ou bien embarqués à bord d'une structure de surface en ne prenant qu'une faible place sur celui-ci (la pression nécessaire à l'injection de gaz ne dépassant pas ici 50 bars, le dimensionnement d'une telle unité d'injection reste limité).Such a draining process requires a simple and compact installation which does not in particular require overly cluttering any neighboring surface structure (100 to 150 m ² instead of 800 to 1200 m ² ). Indeed, the pumping unit is submersible and can be controlled from a simple assistance vessel (with which it is simply connected by an electric power cable). As for the injection of gas to compensate for the volume of water pumped, it can be carried out by means also submersible or else on board a surface structure, taking up only a small space thereon (the pressure required for gas injection here not exceeding 50 bars, the dimensioning of such an injection unit remains limited).

Selon un mode de réalisation relatif à la vidange partielle de canalisations abandonnées sur le fond marin par grandes profondeurs afin de procéder ultérieurement à sa récupération afin de terminer son installation, le procédé comprend en outre l'arrêt du pompage de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée dès détection qu'un volume prédéterminé d'eau a été pompé par l'unité submersible de pompage en amont et en aval de celle-ci, et l'isolation de l'unité submersible de pompage.According to an embodiment relating to the partial emptying of pipes abandoned on the seabed by great depths in order to subsequently recover it in order to complete its installation, the method further comprises stopping the pumping of the water present at the interior of the submerged pipe upon detection that a predetermined volume of water has been pumped by the submersible pumping unit upstream and downstream thereof, and the isolation of the submersible pumping unit.

Dans ce mode de réalisation, le procédé peut comprendre en outre la dépressurisation de la canalisation immergée qui a été partiellement vidangée à une pression prédéterminée pour permettre son utilisation ultérieure comme canalisation de liaison fond-surface permanente une fois son installation terminée.In this embodiment, the method may further comprise depressurization of the submerged pipe which has been partially drained at a predetermined pressure to allow its later use as a permanent bottom-surface connection pipe once its installation has been completed.

Lorsque le point le plus haut de la canalisation à vidanger est proche d'une structure de surface, l'introduction de gaz sous pression dans la canalisation immergée peut être réalisée à partir d'un ensemble de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote qui est installé sur une structure de surface et raccordé au point haut de la canalisation par un flexible.When the highest point of the pipeline to be drained is close to a surface structure, the introduction of pressurized gas into the submerged pipeline can be carried out using a set of low-pressure compressors and generations of nitrogen which is installed on a surface structure and connected to the highest point of the pipeline by a flexible hose.

Alternativement, lorsque le point le plus haut de la canalisation à vidanger est loin de toute structure de surface (ou que celle-ci ne peut pas accueillir d'équipements dédiés à l'injection de gaz), l'introduction de gaz sous pression dans la canalisation immergée peut être réalisée à partir d'un ensemble submersible de bouteilles d'azote à haute-pression qui est déposé sur le fond marin et raccordé au point haut de la canalisation par un flexible.Alternatively, when the highest point of the pipe to be drained is far from any surface structure (or that it cannot accommodate equipment dedicated to gas injection), the introduction of pressurized gas into the submerged pipeline can be made from a submersible set of high-pressure nitrogen bottles which is deposited on the seabed and connected to the high point of the pipeline by a hose.

Dans ce mode de réalisation, l'introduction de gaz dans la canalisation immergée peut être réalisée à une pression relative estimée comprise entre 1 et 5 bars.In this embodiment, the introduction of gas into the submerged pipe can be carried out at an estimated relative pressure of between 1 and 5 bars.

Selon un autre mode de réalisation relatif à la vidange totale et définitive de la canalisation immergée, le procédé comprend :According to another embodiment relating to the total and final emptying of the submerged pipe, the method comprises:

le lancement de racleurs à l'intérieur de la canalisation immergée depuis un point haut et un point bas de celle-ci en les poussant l'un vers l'autre grâce à du gaz injecté sous pression à l'intérieur de la canalisation ;the launching of scrapers inside the submerged pipeline from a high point and a low point thereof by pushing them towards each other by means of gas injected under pressure inside the pipeline;

le pompage de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée par l'unité submersible de pompage raccordée en un point de la canalisation située entre le point haut et le point bas de celle-ci, le volume d'eau pompé à l'intérieur de la canalisation étant compensé par le gaz injecté sous pression dans la canalisation ;the pumping of the water present inside the pipeline submerged by the submersible pumping unit connected at a point in the pipeline located between the high point and the low point thereof, the volume of water pumped to the interior of the pipeline being compensated for by the gas injected under pressure into the pipeline;

dès détection de la présence de l'un des racleurs à une distance prédéterminée de l'unité submersible de pompage, l'arrêt de l'injection de gaz poussant ledit racleur et le début d'une dépressurisation de ladite canalisation par le point de la canalisation à partir duquel ledit racleur a été lancé ;upon detection of the presence of one of the pigs at a predetermined distance from the submersible pumping unit, stopping the injection of gas pushing said pig and the start of depressurization of said pipe by the point of the pipeline from which said scraper was launched;

dès détection de la présence de l'autre racleur à une distance prédéterminée de l'unité submersible de pompage, l'arrêt de cette dernière et sa mise en isolement par rapport à la canalisation, la vidange totale de la canalisation étant obtenue en continuant d'injecter du gaz sous pression pour pousser les racleurs.upon detection of the presence of the other scraper at a predetermined distance from the submersible pumping unit, the stopping of the latter and its isolation from the pipeline, the total draining of the pipeline being obtained by continuing d '' inject gas under pressure to push the scrapers.

Dans ce mode de réalisation, la pressurisation et dépressurisation conjointes de la canalisation se poursuit de préférence jusqu'à ce que les racleurs soient récupérés. De plus, les racleurs peuvent être lancés à l'intérieur de la canalisation immergée à partir d'au moins une structure de surface (un FPSO et/ou une plate-forme offshore) sur lequel est installé un ensemble de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote.In this embodiment, the joint pressurization and depressurization of the pipe preferably continues until the scrapers are recovered. In addition, the scrapers can be launched inside the submerged pipeline from at least one surface structure (an FPSO and / or an offshore platform) on which is installed a set of low-pressure compressors and nitrogen generation units.

Dans ce mode de réalisation, l'injection de gaz dans la canalisation immergée pour pousser les racleurs peut être réalisée à une pression relative comprise entre 5 et 50 bars.In this embodiment, the injection of gas into the submerged pipe to push the scrapers can be carried out at a relative pressure of between 5 and 50 bars.

L'invention a également pour objet une installation pour la mise en œuvre du procédé tel que défini précédemment, comprenant une unité submersible de pompage qui est déployée et pilotée par un navire d'assistance et des moyens d'injection de gaz sous pression.The invention also relates to an installation for implementing the method as defined above, comprising a submersible pumping unit which is deployed and controlled by an assistance vessel and means for injecting gas under pressure.

Les moyens d'injection de gaz sous pression peuvent comprendre au moins un ensemble de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote qui est installé sur au moins une structure de surface. Alternativement, ces moyens peuvent comprendre un ensemble submersible de bouteilles d'azote à haute-pression qui est déployé par le navire d'assistance.The means for injecting pressurized gas may comprise at least one set of low-pressure compressors and nitrogen generation units which is installed on at least one surface structure. Alternatively, these means may include a submersible assembly of high-pressure nitrogen bottles which is deployed by the assistance vessel.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate exemplary embodiments thereof without any limiting character. In the figures:

- les figures IA à IC montrent différentes étapes du procédé de vidange selon un mode de réalisation de l'invention ;- Figures IA to IC show different stages of the emptying process according to an embodiment of the invention;

- la figure 2 montre les étapes du procédé de vidange selon un autre mode de réalisation de l'invention ; et- Figure 2 shows the steps of the emptying process according to another embodiment of the invention; and

- la figure 3 montre les étapes du procédé de vidange selon une variante de réalisation de la figure 2.FIG. 3 shows the steps of the emptying process according to an alternative embodiment of FIG. 2.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

L'invention s'applique à la vidange (partielle ou complète) en immersion de toute canalisation sous-marine utilisée pour le transport de fluide (gaz ou liquide) qui est immergée et est remplie d'eau.The invention applies to the emptying (partial or complete) in immersion of any underwater pipe used for the transport of fluid (gas or liquid) which is submerged and is filled with water.

Les figures IA à IC représentent, de façon très schématique, différentes étapes de mise en œuvre du procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention pour vidanger de manière complète et définitive une canalisation 2 reposant au fond de la mer et qui a été remplie d'eau.FIGS. 1A to 1C represent, very schematically, different stages of implementation of the method according to a first embodiment of the invention for completely and definitively emptying a pipe 2 resting on the bottom of the sea and which has been filled with water.

La canalisation 2 à vidanger peut faire de quelques kilomètres à plusieurs centaines de kilomètres de long et reposer par des profondeurs pouvant aller de la surface jusqu'à plus de 3000m.Line 2 to be drained can be from a few kilometers to several hundred kilometers long and lie at depths which can range from the surface to more than 3000m.

Préalablement à sa vidange, la canalisation 2 peut avoir fait l'objet d'épreuves de tests, notamment d'étanchéité et de tenue à la pression. Une fois ces opérations de tests effectuées, il est alors nécessaire de vidanger la canalisation immergée de son eau de test afin de les mettre en production ou de récupérer une de ses extrémités du fond de la mer.Prior to emptying, the pipe 2 may have been subject to tests, in particular leakproofness and resistance to pressure. Once these test operations have been carried out, it is then necessary to drain the submerged pipe from its test water in order to put them into production or to recover one of its ends from the bottom of the sea.

A cet effet, le procédé selon l'invention prévoit de déployer sur le fond marin, à partir d'un navire d'assistance 4 (appelé MSV pour « Multi Service Vessel », c'est-à-dire navire multi-services) positionné en surface à proximité immédiate de la canalisation à vidanger, une unité submersible de pompage 6.To this end, the method according to the invention provides for deployment on the seabed, from an assistance vessel 4 (called MSV for "Multi Service Vessel", that is to say multi-service vessel) positioned on the surface in the immediate vicinity of the pipe to be drained, a submersible pumping unit 6.

L'unité de pompage 6 est reliée au navire d'assistance 4 par un câble de puissance électrique 8 et est pilotée par celui-ci pour venir se raccorder par un flexible 10 (ou bras de chargement) à la canalisation 2 au premier point de raccordement 12 disponible sur celle-ci. Une telle opération de raccordement est fréquemment utilisée dans le domaine de l'industrie pétrolière offshore et ne sera donc pas décrite en détails.The pumping unit 6 is connected to the assistance vessel 4 by an electric power cable 8 and is piloted by the latter to be connected by a hose 10 (or loading arm) to the pipeline 2 at the first point of connection 12 available on it. Such a connection operation is frequently used in the field of the offshore petroleum industry and will therefore not be described in detail.

L'unité de pompage 6 est une unité submersible comprenant par exemple une ou plusieurs pompes de type centrifuge et/ou de type à déplacement positif fonctionnant ici en aspiration et refoulant l'eau aspirée dans la canalisation directement dans la mer. Le débit peut être compris entre 50 et 1000m³/h.The pumping unit 6 is a submersible unit comprising for example one or more pumps of the centrifugal type and / or of the positive displacement type operating here as suction and pumping the water sucked into the pipeline directly into the sea. The flow can be between 50 and 1000m ³ / h.

Cette unité de pompage peut par exemple être la même (avec un fonctionnement inversé) que celle usuellement utilisée pour effectuer le remplissage et le raclage des canalisations en eau profonde en maintenant une certaine vitesse d'avance des racleurs (dans ce cas, l'unité de pompage a pour fonction d'aspirer l'eau au-dessus du niveau du fond marin pour l'injecter dans la canalisation et pousser les racleurs).This pumping unit can for example be the same (with reverse operation) as that usually used for filling and scraping the deep water pipes while maintaining a certain speed of advance of the scrapers (in this case, the unit pumping has the function of sucking the water above the seabed level to inject it into the pipeline and push the scrapers).

Par ailleurs, le point 14 de la canalisation 2 à vidanger qui est le plus bas (c'est-à-dire le plus profond) est raccordé à une première structure de surface 16, par exemple à une unité flottante de production, de stockage et de déchargement (FPSO), par l'intermédiaire d'une première conduite 17 (liaison fond-surface).Furthermore, the point 14 of the pipe 2 to be drained which is the lowest (that is to say the deepest) is connected to a first surface structure 16, for example to a floating production, storage unit. and unloading (FPSO), via a first pipe 17 (bottom-surface connection).

De même, le point 18 de la canalisation 2 à vidanger qui est le plus haut (c'est-à-dire le plus proche de la surface) est raccordé à une seconde structure de surface 20, par exemple à une plate-forme offshore, par l'intermédiaire d'une seconde conduite 21 (liaison fond-surface).Similarly, the point 18 of the pipe 2 to be drained which is highest (that is to say closest to the surface) is connected to a second surface structure 20, for example to an offshore platform , via a second pipe 21 (bottom-surface connection).

Ces opérations de raccordement de la canalisation immergée à des structures de surface sont fréquemment utilisées dans le domaine de l'industrie pétrolière offshore et ne seront donc pas décrites en détails.These operations of connecting the submerged pipeline to surface structures are frequently used in the field of the offshore petroleum industry and will therefore not be described in detail.

Le procédé de vidange prévoit alors de lancer un train de racleurs 22 (également appelés « pigs » en anglais) à l'intérieur de la canalisation immergée à partir de la première structure de surface 16 raccordée au point bas 14 de celle-ci.The emptying process then provides for launching a train of scrapers 22 (also called “pigs” in English) inside the submerged pipe from the first surface structure 16 connected to the low point 14 thereof.

De tels racleurs sont typiquement utilisés pour nettoyer les canalisations dans le cas de dépôts solides (tels la paraffine ou des hydrates) en agissant de manière très énergique et répétée sans endommager la surface interne des canalisations, ou bien afin de séparer différents fluides.Such scrapers are typically used to clean the pipes in the case of solid deposits (such as paraffin or hydrates) by acting very energetically and repeatedly without damaging the internal surface of the pipes, or else in order to separate different fluids.

Dans l'exemple de réalisation des figures IA à IC, ce train de racleurs comprend trois racleurs 22 espacés les uns des autres par des tampons d'eau douce 24 (et éventuellement de « MEG » pour Mono Éthylène Glycol, ou de tout autre fluide hydrophile communément utilisé en remplacement de celui-ci selon les besoins du projet) destinés à assurer une désalinisation et un conditionnement de la ligne à un point de rosée équivalent ou inférieur à -20°C à pression atmosphérique de la canalisation 2 à vidanger lors de leur passage à l'intérieur de celle-ci.In the embodiment of FIGS. 1A to 1C, this train of scrapers comprises three scrapers 22 spaced from one another by fresh water buffers 24 (and possibly “MEG” for Mono Ethylene Glycol, or any other fluid hydrophilic commonly used to replace it according to the needs of the project) intended to ensure desalination and conditioning of the line to a dew point equivalent to or lower than -20 ° C at atmospheric pressure from line 2 to be drained during their passage inside it.

Le train de racleurs 22 est poussé à l'intérieur de la canalisation 2 (depuis son point bas 14 en direction de son point haut 18) en injectant derrière celui-ci depuis la première structure de surface 16 du gaz comprimé (air ou azote). A cet effet, dans le cas d'utilisation d'azote, la première structure de surface comprend un ensemble 26 de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote relié à la première conduite 17 pour injecter à la suite des racleurs 22 de l'azote à une pression typiquement comprise entre 1 et 50 bars.The scraper train 22 is pushed inside the pipe 2 (from its low point 14 towards its high point 18) by injecting behind it from the first surface structure 16 of the compressed gas (air or nitrogen) . To this end, in the case of the use of nitrogen, the first surface structure comprises a set 26 of low-pressure compressors and nitrogen generation units connected to the first line 17 for injecting following the scrapers 22 of nitrogen at a pressure typically between 1 and 50 bars.

De la même façon, le procédé de vidange selon l'invention prévoit de lancer un radeur 28 à l'intérieur de la canalisation immergée 2 à partir de la seconde structure de surface 20 raccordée au point haut 18 de celle-ci.In the same way, the emptying method according to the invention provides for launching a heat sink 28 inside the submerged pipe 2 from the second surface structure 20 connected to the high point 18 thereof.

Ce racleur 28 est alors poussé à l'intérieur de la canalisation en direction de son point bas 14 grâce à l'injection de gaz comprimé (air ou azote) dans la seconde conduite 21 derrière le racleur. A cet effet, dans le cas d'utilisation d'azote, la seconde structure de surface 20 comprend également un ensemble 30 de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote relié à la seconde conduite 21 pour injecter de l'azote à une pression typiquement comprise entre 1 et 50 bars à la suite du racleur 28.This scraper 28 is then pushed inside the pipe in the direction of its low point 14 thanks to the injection of compressed gas (air or nitrogen) in the second pipe 21 behind the scraper. To this end, in the case of using nitrogen, the second surface structure 20 also includes a set 30 of low-pressure compressors and nitrogen generation units connected to the second pipe 21 for injecting nitrogen at a pressure typically between 1 and 50 bars following the scraper 28.

Une fois les racleurs 22, 28 lancés à l'intérieur de la canalisation selon des directions opposées, l'unité de pompage 6 raccordée à la canalisation 2 en un point de raccordement 12 situé entre le point bas 14 et le point haut 18 de celle-ci est activée.Once the scrapers 22, 28 have been launched inside the pipeline in opposite directions, the pumping unit 6 connected to the pipeline 2 at a connection point 12 located between the low point 14 and the high point 18 of that -this is activated.

L'eau présente dans la canalisation 2 et aspirée par l'unité de pompage 6 est directement refoulée dans la mer. Pendant cette opération, une même pression est maintenue des deux côtés de la canalisation (c'est-à-dire depuis son point bas 14 et son point haut 18 par les ensembles 26, 30 de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote) de sorte à compenser la perte de volume d'eau aspiré et à éviter ainsi tout phénomène de cavitation et de désamorçage de l'unité de pompage.The water present in the pipe 2 and sucked by the pumping unit 6 is directly discharged into the sea. During this operation, the same pressure is maintained on both sides of the pipe (that is to say from its point bottom 14 and its high point 18 by the sets 26, 30 of low-pressure compressors and nitrogen generation units) so as to compensate for the loss of volume of water sucked in and thus avoid any phenomenon of cavitation and deactivation of the pumping unit.

Dès que l'un des racleurs lancés à l'intérieur de la canalisation est détecté à une distance prédéterminée (par exemple comprise entre 200 et 500m) du point de raccordement 12 de l'unité de pompage 6 sur la canalisation, le procédé selon l'invention prévoit d'arrêter l'injection de gaz poussant ce racleur et de débuter une dépressurisation de la partie aval de la canalisation depuis l'extrémité correspondante de celle-ci.As soon as one of the pigs launched inside the pipeline is detected at a predetermined distance (for example between 200 and 500m) from the connection point 12 of the pumping unit 6 on the pipeline, the method according to the he invention plans to stop the injection of gas pushing this scraper and to start depressurization of the downstream part of the pipeline from the corresponding end thereof.

Ainsi, sur l'exemple représenté sur la figure IB, le racleur 28 lancé depuis la seconde structure de surface 20 est détecté au niveau d'un point 32 de la canalisation située à une distance prédéterminée du point de raccordement 12 de l'unité de pompage 6 sur la canalisation. Cette détection est par exemple réalisée au moyen d'émetteurs ultrason ou électromagnétique (voire de source radioactive) intégrés dans chacun des racleurs et qui sont localisés à l'aide des ROVs (pour « Remote Operated Véhiculé », ou robot sous-marin) du navire équipés de récepteurs spécifiques au type d'émetteurs utilisés.Thus, in the example shown in Figure IB, the scraper 28 launched from the second surface structure 20 is detected at a point 32 of the pipe located at a predetermined distance from the connection point 12 of the pumping 6 on the pipeline. This detection is for example carried out by means of ultrasonic or electromagnetic transmitters (or even radioactive source) integrated in each of the scrapers and which are located using the ROVs (for “Remote Operated Vehicle”, or underwater robot) of the ship fitted with receivers specific to the type of transmitters used.

Suite à cette détection, l'ensemble 30 de compresseurs bassepression et d'unités de générations d'azote installé sur la seconde structure de surface 20 est désactivé pour stopper la progression du ίο racleur et une dépressurisation commence à partir du point haut 18 de la canalisation.Following this detection, the set 30 of low pressure compressors and nitrogen generation units installed on the second surface structure 20 is deactivated to stop the progression of the scraper and depressurization begins from the high point 18 of the pipeline.

L'unité de pompage 6 continue à aspirer l'eau présente à l'intérieur de la canalisation 2 tant que la présence des autres racleurs 22 lancés depuis la première structure de surface 16 n'a pas été détectée à une distance prédéterminée (par exemple également comprise entre 200 et 500m suivant l'étude de la bathymétrie de la canalisation) du point de raccordement 12 de l'unité de pompage sur la canalisation.The pumping unit 6 continues to draw the water present inside the pipe 2 until the presence of the other scrapers 22 launched from the first surface structure 16 has not been detected at a predetermined distance (for example also between 200 and 500m depending on the study of the bathymetry of the pipeline) from the connection point 12 of the pumping unit on the pipeline.

Dès que le premier racleur 22 du train de racleurs lancés depuis la première structure de surface 16 a atteint un point 34 de la canalisation située à une distance prédéterminée du point de raccordement 12 (figure IC), l'unité de pompage 6 est arrêtée, isolée du système et récupérée par le navire d'assistance 4 sur son pont.As soon as the first scraper 22 of the train of scrapers launched from the first surface structure 16 has reached a point 34 of the pipeline situated at a predetermined distance from the connection point 12 (FIG. 1C), the pumping unit 6 is stopped, isolated from the system and recovered by the assistance vessel 4 on its deck.

Pendant cette opération, la vidange de la canalisation 2 continue en poursuivant l'injection de gaz sous pression depuis la première structure de surface 16, tout en maintenant la dépressurisation de la canalisation depuis la seconde structure de surface 20. La vidange de la canalisation se poursuit ainsi jusqu'à ce que les racleurs 22, 28 soient récupérés par la seconde structure de surface. La canalisation est alors totalement vidangée de son eau de test et est remplie à la place par de l'azote ou de l'air comprimé et est potentiellement conditionnée avec un point de rosée équivalent à -20°C à pression atmosphérique.During this operation, the draining of the pipe 2 continues by continuing the injection of gas under pressure from the first surface structure 16, while maintaining the depressurization of the pipe from the second surface structure 20. The draining of the pipe takes place continues in this way until the scrapers 22, 28 are recovered by the second surface structure. The pipeline is then completely drained of its test water and is instead filled with nitrogen or compressed air and is potentially conditioned with a dew point equivalent to -20 ° C at atmospheric pressure.

Les figures 2 et 3 illustrent les étapes d'un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention pour vidanger de manière partielle une canalisation 2 reposant au fond de la mer et qui a été remplie d'eau.Figures 2 and 3 illustrate the steps of another embodiment of the method according to the invention for partially emptying a pipe 2 lying at the bottom of the sea and which has been filled with water.

Le procédé de vidange selon cet autre mode de réalisation est semblable à celui décrit en liaison avec les figures IA à IC, à savoir qu'il consiste à pomper une partie de l'eau présente à l'intérieur de la canalisation immergée par une unité submersible de pompage raccordée en un point de la canalisation, le volume d'eau pompé à l'intérieur de la canalisation étant compensé par un gaz injecté sous pression dans la canalisation immergée en un point de celle-ci située plus haut que le point de raccordement à l'unité submersible de pompage. Ce procédé peut s'exécuter avec ou sans racleur pré-chargé dans l'extrémité la plus haute 18 (décision dépendant du profil bathymétrique de la canalisation, notamment présence d'un ou plusieurs point bas locaux).The draining method according to this other embodiment is similar to that described in conjunction with FIGS. 1A to 1C, namely that it consists in pumping part of the water present inside the pipe submerged by a unit pumping submersible connected at a point in the pipeline, the volume of water pumped inside the pipeline being compensated by a gas injected under pressure into the submerged pipeline at a point thereof situated higher than the point of connection to the submersible pumping unit. This process can be carried out with or without a pre-loaded scraper in the highest end 18 (decision depending on the bathymetric profile of the pipeline, in particular the presence of one or more local low points).

Le procédé illustré sur la figure 2 s'applique plus particulièrement à une configuration dans laquelle le point le plus haut de la canalisation 2 à vidanger (ou le premier point de raccordement le plus proche du point haut 18 de celle-ci) est proche d'une structure de surface 20 qui peut accueillir des équipements additionnels requis pour cette opération, typiquement une plate-forme offshore.The method illustrated in Figure 2 applies more particularly to a configuration in which the highest point of the pipe 2 to be drained (or the first connection point closest to the high point 18 thereof) is close to 'A surface structure 20 which can accommodate additional equipment required for this operation, typically an offshore platform.

Dans cette configuration, le navire d'assistance 4 (ou MSV) déploie sur le fond marin l'unité submersible de pompage 6 et vient la raccorder à la canalisation 2 au niveau du point bas 14 de celle-ci (ou du premier point de raccordement le plus proche du point bas) par l'intermédiaire d'un flexible 10 (ou d'un bras de chargement). L'unité de pompage 6 est alimentée et pilotée directement par le navire d'assistance 4 par l'intermédiaire du câble de puissance électrique 8.In this configuration, the assistance vessel 4 (or MSV) deploys on the seabed the submersible pumping unit 6 and comes to connect it to the pipe 2 at the low point 14 thereof (or the first point of connection closest to the lowest point) via a flexible hose 10 (or a loading arm). The pumping unit 6 is supplied and controlled directly by the assistance vessel 4 via the electric power cable 8.

Quant à l'introduction de gaz sous pression dans la canalisation immergée 2, elle est réalisée à partir d'un ensemble 36 de compresseurs basse-pression et d'unités de générations d'azote qui est installé sur la structure de surface 20 et qui est raccordé au point haut 18 de la canalisation par un flexible 38.As for the introduction of pressurized gas into the submerged pipe 2, it is carried out from a set 36 of low-pressure compressors and nitrogen generation units which is installed on the surface structure 20 and which is connected to the high point 18 of the pipe by a hose 38.

Une fois les tests prérequis effectués, une équipe présente sur la structure de surface 20 active l'ensemble 36 de compresseurs bassepression et d'unités de générations d'azote afin de compenser la perte de volume d'eau par de l'azote à une pression relative comprise typiquement entre 1 et 5 bars (mais pouvant éventuellement aller jusqu'à 50 bar si nécessaire).Once the prerequisite tests have been carried out, a team present on the surface structure 20 activates the set 36 of low pressure compressors and nitrogen generation units in order to compensate for the loss of water volume by nitrogen at a relative pressure typically between 1 and 5 bar (but possibly up to 50 bar if necessary).

Le navire d'assistance 4 active alors l'unité de pompage 6 qui vidange la canalisation (l'eau pompée est rejetée directement en mer) jusqu'à ce que le compteur de celle-ci indique qu'un volume prédéterminé d'eau a été pompé correspondant à une valeur prédéterminée de colonne d'eau résiduelle dans la canalisation (par exemple comprise entre 20 et 30m). L'unité de pompage 6 est alors arrêtée et le navire d'assistance isole celle-ci du système avant de la récupérer sur son pont.The assistance vessel 4 then activates the pumping unit 6 which empties the pipe (the pumped water is discharged directly into the sea) until the counter thereof indicates that a predetermined volume of water has been pumped corresponding to a predetermined value of column of residual water in the pipeline (for example between 20 and 30m). The pumping unit 6 is then stopped and the assistance vessel isolates it from the system before recovering it on its deck.

Par l'intermédiaire de l'ensemble 36 de compresseurs bassepression et d'unités de générations d'azote, les personnes présentes sur la structure de surface dépressurisent alors la canalisation 2 partiellement vidangée à une pression prédéterminée pour permettre sa récupération par un navire de pose de canalisation d'une manière contrôlée et sécurisée.By means of the assembly 36 of low pressure compressors and nitrogen generation units, the people present on the surface structure then depressurize the pipe 2 partially drained at a predetermined pressure to allow its recovery by a laying vessel piping in a controlled and secure manner.

Le procédé illustré sur la figure 3 est une variante du procédé précédemment décrit dans laquelle le point le plus haut de la canalisation 2 à vidanger (ou le premier point de raccordement le plus proche du point haut 18 de celle-ci) est loin de toute structure de surface (ou celle-ci ne peut pas accueillir des équipements additionnels requis pour cette opération).The method illustrated in FIG. 3 is a variant of the method previously described in which the highest point of the pipe 2 to be drained (or the first connection point closest to the high point 18 thereof) is far from any surface structure (or it cannot accommodate additional equipment required for this operation).

Dans cette variante de réalisation, l'introduction de gaz sous pression dans la canalisation immergée 2 est réalisée à partir d'un ensemble 40 submersible de bouteilles d'azote à haute-pression « marinisées » (ou d'un appareil sous-pression spécifiquement fabriqué selon le volume requis) qui est déposé sur le fond marin et raccordé au point haut 18 de la canalisation par un flexible 42 (ou un bras de chargement).In this alternative embodiment, the introduction of pressurized gas into the submerged pipe 2 is carried out using a submersible assembly 40 of “marinized” high-pressure nitrogen bottles (or of a pressurized device specifically manufactured according to the required volume) which is deposited on the seabed and connected to the high point 18 of the pipeline by a hose 42 (or a loading arm).

Plus précisément, cet ensemble 40 de bouteilles d'azote est préalablement déposé sur le fond marin et connecté au point 18 de la canalisation, par exemple par l'intermédiaire du navire d'assistance 4. Il s'agit d'un ensemble submersible adapté aux grandes profondeurs et dont les bouteilles renferment de l'azote à une très haute pression relative (typiquement de l'ordre de 200-300 bars). Ces bouteilles sont interconnectées au flexible 42 par l'intermédiaire d'un régulateur/détendeur spécifique qui a été préalablement taré en surface à une pression relative adéquate comprise typiquement entre 1 et 5 bars. Quant au flexible 42 (ou bras de chargement), il est bien entendu résistant à l'écrasement généré par la colonne d'eau.More specifically, this set 40 of nitrogen bottles is previously deposited on the seabed and connected to point 18 of the pipeline, for example by means of the assistance vessel 4. It is a suitable submersible assembly at great depths and whose bottles contain nitrogen at a very high relative pressure (typically of the order of 200-300 bars). These bottles are interconnected to the hose 42 by means of a specific regulator / regulator which has been previously tared at the surface at an adequate relative pressure typically between 1 and 5 bars. As for the flexible 42 (or loading arm), it is of course resistant to crushing generated by the water column.

Une fois les tests prérequis effectués, le navire d'assistance 4 active l'unité de pompage 6 qui vidange la canalisation (l'eau pompée est rejetée directement en mer) jusqu'à ce que le compteur de celle-ci indique qu'un volume prédéterminé d'eau a été pompé correspondant à une valeur prédéterminée de colonne d'eau résiduelle dans la canalisation (par exemple comprise entre 20 et 30m).Once the prerequisite tests have been carried out, the assistance vessel 4 activates the pumping unit 6 which empties the pipe (the pumped water is discharged directly into the sea) until the counter thereof indicates that a predetermined volume of water has been pumped corresponding to a predetermined value of the column of residual water in the pipeline (for example between 20 and 30 m).

Pendant cette opération, le volume d'eau pompé à l'intérieur de la canalisation 2 est compensé par l'azote provenant de l'ensemble 40 sous une pression relative de 1 à 5 bars. Aucune action particulière n'est nécessaire ici, le remplissage en azote s'effectuant automatiquement grâce au régulateur/détendeur préalablement taré.During this operation, the volume of water pumped inside the pipe 2 is compensated by the nitrogen coming from the assembly 40 under a relative pressure of 1 to 5 bars. No particular action is necessary here, the nitrogen filling taking place automatically thanks to the regulator / regulator previously tared.

L'unité de pompage 6 est alors arrêtée et le navire d'assistance 4 isole celle-ci du système avant de la récupérer sur son pont. Le navire 5 d'assistance retourne à l'autre extrémité de la canalisation pour isoler l'ensemble 40 de bouteilles d'azote avant de le récupérer également sur son pont.The pumping unit 6 is then stopped and the assistance vessel 4 isolates it from the system before recovering it on its deck. The assistance vessel 5 returns to the other end of the pipeline to isolate the assembly 40 of nitrogen bottles before also recovering it on its deck.

Claims

1. Method for emptying an underwater pipe (2) for transporting fluid which is submerged and filled with water, comprising pumping at least part of the water present inside the submerged pipe by a submersible pumping unit (6) connected at one point of the pipeline, the volume of water pumped inside the pipeline being compensated by a gas injected under pressure into the submerged pipeline at a point (18) of that - located higher than the connection point (12; 14) to the submersible pumping unit, the stopping of the pumping of the water present inside the submerged pipe as soon as a predetermined volume of water was pumped by the submersible pumping unit upstream and downstream of it, and sunshine from the submersible pumping unit.

2. The method of claim 1, further comprising depressurizing the submerged pipe which has been partially drained at a predetermined pressure to allow its subsequent use as a bottom-surface connecting pipe.

3. Method according to one of claims 1 and 2, wherein the introduction of pressurized gas into the submerged pipe is carried out from a set (36) of low-pressure compressors and generation units of nitrogen which is installed on a surface structure (20) and connected to a high point (18) of the pipeline by a hose (38).

4. Method according to one of claims 1 and 2, wherein the introduction of pressurized gas into the submerged pipe is carried out from a submersible assembly (40) of high pressure nitrogen bottles which is deposited on the seabed and connected to a high point (18) of the pipeline by a hose (42).

5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the introduction of gas into the submerged pipe is carried out at an estimated relative pressure between 1 and 5 bars.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, wherein the submersible pumping unit (6) connected at a point (10; 14) of the pipeline (2) via a ship of assistance (4) and is connected to it by an electric power cable (8).

7. Installation for implementing the method according to any one of claims 1 to 6, comprising a submersible pumping unit (6) which is deployed and piloted by an assistance vessel (4) and means (30; 36; 40) of pressurized gas injection.

8. Installation according to claim 7, wherein the means for injecting pressurized gas comprises at least one set (26, 30; 36) of low-pressure compressors and nitrogen generation units which is installed on the minus a surface structure (16, 20).

9. Installation according to claim 7, in which the means for injecting gas under pressure comprise a submersible assembly (40) of high-pressure nitrogen bottles which is deployed by the assistance vessel (4).