WO2017025689A1 - Underwater method and facility for gas/liquid separation - Google Patents

Underwater method and facility for gas/liquid separation Download PDF

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WO2017025689A1
WO2017025689A1 PCT/FR2016/052058 FR2016052058W WO2017025689A1 WO 2017025689 A1 WO2017025689 A1 WO 2017025689A1 FR 2016052058 W FR2016052058 W FR 2016052058W WO 2017025689 A1 WO2017025689 A1 WO 2017025689A1
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Thibault DE SORBIER
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Abstract

The invention concerns a method and a facility for gas/liquid separation, in an underwater environment, of a multiphase hydrocarbon mixture. Said method comprises the following steps: a) installing a separation chamber (32) in a substantially vertical direction, said separation chamber (32) having a lower end (33) and an opposing upper end (35); b) extracting, from the seabed (10), a multiphase hydrocarbon mixture comprising at least one gas phase and at least one liquid phase; and, c) injecting said multiphase hydrocarbon mixture according to a tangential component into said separation chamber (32) in order to allow said at least one gas phase to flow towards said upper end (35), while said at least one liquid phase drains towards said lower end (33).

Description

Méthode et installation sous-marine de séparation gaz/liquide  Underwater gas / liquid separation method and installation
La présente invention se rapporte à une méthode et à une installation sous-marine de séparation gaz/liquide d'un mélange multiphasique d'hydrocarbures et d'eau. The present invention relates to a method and an underwater installation for gas / liquid separation of a multiphase mixture of hydrocarbons and water.
Un domaine d'application envisagé est celui de l'extraction des hydrocarbures situés dans les fonds marins.  One area of application envisaged is the extraction of hydrocarbons located in the seabed.
Certains types de gisements d'hydrocarbures contiennent à la fois des hydrocarbures liquides et des hydrocarbures gazeux, et lorsqu'ils sont extraits depuis les fonds marins, ils contiennent au surplus de l'eau. Partant, il est nécessaire de séparer les phases gazeuse et liquides de ce mélange de fluides afin de pouvoir exploiter et traiter séparément les différents hydrocarbures.  Some types of hydrocarbon deposits contain both liquid hydrocarbons and gaseous hydrocarbons, and when they are extracted from the seabed, they contain in addition water. Therefore, it is necessary to separate the gaseous and liquid phases of this mixture of fluids in order to be able to separately exploit and treat the different hydrocarbons.
En outre, ce mélange de fluides, lorsqu'il remonte depuis le fond marin vers la surface, subit une chute de pression préjudiciable. Au surplus, plus la hauteur d'eau est grande, et plus la contre-pression hydrostatique du poids de la colonne de fluide à remonter vers l'installation de surface est importante, et donc, moins la mise en production est aisée. Partant, le potentiel de récupération des hydrocarbures du gisement est limité. Plusieurs artifices permettent de faciliter la mise en production, par exemple, l'injection de gaz ou le pompage multiphasique sous-marin, ou bien encore, la séparation gaz/liquide sous-marine du mélange de fluides.  In addition, this mixture of fluids, when it rises from the seabed to the surface, undergoes a detrimental pressure drop. In addition, the higher the water height, and the greater the hydrostatic back pressure of the weight of the fluid column to go back to the surface installation is important, and therefore, less production is easy. As a result, the oil recovery potential of the deposit is limited. Several devices make it easier to put into production, for example, gas injection or underwater multiphase pumping, or even the underwater gas / liquid separation of the fluid mixture.
Ainsi, il a été imaginé de séparer par gravité la phase gazeuse contenant les hydrocarbures gazeux de la phase liquide contenant les hydrocarbures liquides et l'eau, dans le milieu sous-marin avant de la remonter en surface. Ainsi, l'installation comporte d'une part un conduit d'alimentation sous-marin du mélange multiphasique d'hydrocarbures et d'eau, provenant du gisement d'hydrocarbures, et d'autre part, une chambre de séparation longitudinale installée sensiblement verticalement dans le fond marin sur une structure porteuse solidement ancré dans ledit fond marin. Pour ce faire, le sol du fond marin doit être préparé avant d'installer la structure porteuse au moyen d'un bateau de pose spécifique, dédié à ce type de travaux. La chambre de séparation est ensuite installée sur la structure porteuse au moyen de ce même bateau de pose spécifique. La chambre de séparation présente une extrémité inférieure et une extrémité supérieure opposée, et le conduit d'alimentation sous-marin est raccordé à la chambre de séparation entre les deux extrémités inférieure et supérieure. Le diamètre de la chambre de séparation étant largement supérieur à celui des conduits d'alimentation sous-marin et l'architecture interne de la chambre étant complexe, il est impossible de procéder à un nettoyage de ce type d'installation par des dispositifs de raclage conventionnels au moyen d'un « PIG », acronyme de « Pipeline Intervention Gadget » en langue anglaise. Thus, it has been imagined to separate by gravity gas phase containing gaseous hydrocarbons from the liquid phase containing liquid hydrocarbons and water, in the underwater environment before going back to the surface. Thus, the installation comprises on the one hand a submarine feed pipe of the multiphase mixture of hydrocarbons and water, from the hydrocarbon deposit, and on the other hand, a longitudinal separation chamber installed substantially vertically. in the seabed on a supporting structure firmly anchored in said seabed. To do this, the floor of the seabed must be prepared before installing the supporting structure by means of a specific laying boat, dedicated to this type of work. The separation chamber is then installed on the support structure by means of this same specific laying boat. The separation chamber has a lower end and an opposite upper end, and the subsea feed duct is connected to the separation chamber between the two lower and upper ends. Since the diameter of the separation chamber is much greater than that of the submarine feed ducts and the internal architecture of the chamber is complex, it is impossible to clean this type of installation by scraping devices. conventionally by means of a "PIG", acronym for "Pipeline Intervention Gadget" in English.
Aussi, le mélange de fluide contient éventuellement des impuretés solides et notamment du sable. La phase gazeuse du mélange multiphasique d'hydrocarbures et d'eau s'échappe alors vers l'extrémité supérieure de la chambre de séparation, tandis que la phase liquide, contenant éventuellement du sable, s'évacue vers l'extrémité inférieure. Aussi, la phase liquide est généralement biphasique puisque c'est un mélange non miscible d'hydrocarbures et d'eau. L'extrémité inférieure de la chambre de séparation est reliée, de préférence, à une conduite de récupération des deux phases liquides par l'intermédiaire d'une pompe usuellement dénommée pompe de relevage ; la conduite de récupération s'étendant alors jusqu'à la surface. Quant à l'extrémité supérieure de la chambre de séparation, elle est reliée à une conduite d'échappement qui s'étend également jusqu'à la surface pour pouvoir récupérer la phase gazeuse du mélange.  Also, the fluid mixture optionally contains solid impurities and in particular sand. The gas phase of the multiphase mixture of hydrocarbons and water then escapes towards the upper end of the separation chamber, while the liquid phase, possibly containing sand, is evacuated towards the lower end. Also, the liquid phase is generally biphasic since it is an immiscible mixture of hydrocarbons and water. The lower end of the separation chamber is preferably connected to a pipe for recovering the two liquid phases via a pump usually referred to as a lifting pump; the recovery pipe then extending to the surface. As for the upper end of the separation chamber, it is connected to an exhaust pipe which also extends to the surface to be able to recover the gaseous phase of the mixture.
La pompe de relevage est asservie au débit du mélange multiphasique d'hydrocarbures et d'eau dans le conduit d'alimentation sous-marin de manière à pouvoir optimiser la séparation des phases gazeuse et liquides, ci-après séparation gaz/liquide, dans la chambre de séparation. Notamment, on vient ajuster le niveau de l'interface entre la phase gazeuse et les phases liquides par rapport au conduit d'injection du mélange à l'intérieur de la chambre de séparation, en contrôlant le débit opératoire de la pompe de relevage. Plusieurs pompes de relevage peuvent être mises en œuvre.  The lifting pump is slaved to the flow rate of the multiphase mixture of hydrocarbons and water in the subsea supply duct so as to optimize the separation of the gaseous and liquid phases, hereinafter gas / liquid separation, in the separation chamber. In particular, it adjusts the level of the interface between the gas phase and the liquid phases relative to the injection pipe of the mixture inside the separation chamber, by controlling the operating flow of the lifting pump. Several lift pumps can be implemented.
Néanmoins, la séparation gaz/liquide n'est pas parfaite et les phases liquides entraînent avec elles une certaine quantité de gaz. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de pouvoir améliorer l'efficacité de la séparation gaz/liquide à l'intérieur de la chambre de séparation. L'invention a également pour objectif de fournir une installation facilement installable par des moyens conventionnels et dont le nettoyage par des dispositifs de raclage conventionnels est facilité. Nevertheless, the gas / liquid separation is not perfect and the liquid phases carry with them a certain amount of gas. Also, a problem that arises and that aims to solve the present invention is to be able to improve the efficiency of the gas / liquid separation inside the separation chamber. The invention also aims to provide an easily installable installation by conventional means and whose cleaning by conventional scraping devices is facilitated.
Dans ce but, la présente invention propose, selon un premier objet, une méthode de séparation gaz/liquide en milieu sous-marin, d'un mélange multiphasique d'hydrocarbures, ladite méthode étant du type comprenant les étapes suivantes : a) on installe une chambre de séparation longitudinale au droit d'un fond marin, et on oriente ladite chambre de séparation selon une direction opposée audit fond marin, ladite chambre de séparation présentant une extrémité inférieure et une extrémité supérieure opposée ; b) on extrait dudit fond marin un mélange multiphasique d'hydrocarbures comprenant une phase gazeuse et au moins une phase liquide ; et, c) on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation pour autoriser ladite au moins une phase gazeuse à s'échapper vers ladite extrémité supérieure, tandis que ladite au moins une phase liquide s'évacue vers ladite extrémité inférieure. Et, à l'étape c), on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures selon une composante tangentielle de ladite chambre de séparation, de manière à provoquer la rotation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation.  For this purpose, the present invention proposes, according to a first object, a gas / liquid separation method in a submarine environment, of a multiphasic mixture of hydrocarbons, said method being of the type comprising the following steps: a) one installs a longitudinal separation chamber in line with a seabed, and said separation chamber is oriented in a direction opposite to said seabed, said separation chamber having a lower end and an opposite upper end; b) extracting from said seabed a multiphase hydrocarbon mixture comprising a gaseous phase and at least one liquid phase; and, c) injecting said multiphase hydrocarbon mixture into said separation chamber to allow said at least one gas phase to escape to said upper end, while said at least one liquid phase is evacuated to said lower end. And, in step c), said multiphase mixture of hydrocarbons is injected in a tangential component of said separation chamber, so as to cause rotation of said multiphase hydrocarbon mixture within said separation chamber.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en mouvement du mélange multiphasique d'hydrocarbures, à l'intérieur de la chambre de séparation, de manière à favoriser les échanges gazeux à l'interface entre la phase gazeuse et les phases liquides. En effet, en provoquant la formation d'un vortex à l'intérieur de la chambre de séparation on vient non seulement augmenter les dimensions de l'interface entre la phase gazeuse et les phases liquides, mais au surplus, augmenter la convection à l'intérieur du mélange multiphasique d'hydrocarbure, et par conséquent, la diffusion de la phase gazeuse vers l'interface gaz/liquide. Le mélange multiphasique d'hydrocarbures contient également de l'eau. Préférentiellement, la chambre de séparation présente une symétrie cylindrique de révolution, de manière à favoriser la rotation du mélange multiphasique d'hydrocarbures et d'eau. Thus, a feature of the invention lies in the setting in motion of the multiphase hydrocarbon mixture, inside the separation chamber, so as to promote gas exchange at the interface between the gas phase and the liquid phases . Indeed, causing the formation of a vortex inside the separation chamber not only increases the dimensions of the interface between the gas phase and the liquid phases, but moreover, increase the convection to the interior of the multiphase hydrocarbon mixture, and therefore the diffusion of the gas phase to the gas / liquid interface. The multiphase hydrocarbon mixture also contains water. Preferably, the separation chamber has a cylindrical symmetry of revolution, so as to promote the rotation of the multiphase mixture of hydrocarbons and water.
Avantageusement, on récupère ladite au moins une phase gazeuse à ladite extrémité supérieure. Cette année gazeuse peut ensuite être remontée à la surface pour être traitée.  Advantageously, said at least one gaseous phase is recovered at said upper end. This gasy year can then be brought to the surface to be treated.
En outre, selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, on aspire ladite au moins une phase liquide à travers ladite extrémité inférieure. Ainsi, grâce à l'aspiration, que l'on peut contrôler, on vient ajuster la position verticale de l'interface gaz/liquide à l'intérieur de la chambre de séparation par rapport à la position relative de l'injection du mélange multiphasique d'hydrocarbures et de la chambre de séparation.  In addition, according to a particularly advantageous feature of the invention, said at least one liquid phase is drawn through said lower end. Thus, thanks to the suction, which can be controlled, the vertical position of the gas / liquid interface within the separation chamber is adjusted with respect to the relative position of the injection of the multiphasic mixture. of hydrocarbons and the separation chamber.
Préférentiellement, on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures selon, en outre, une composante axiale de ladite chambre de séparation. Grâce à cette caractéristique, on favorise plus encore les transferts de la phase gazeuse à travers l'interface gaz/liquide.  Preferably, said multiphase mixture of hydrocarbons is injected according to, in addition, an axial component of said separation chamber. Thanks to this characteristic, the transfers of the gaseous phase through the gas / liquid interface are further promoted.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse, on suspend ladite chambre de séparation dans le milieu sous-marin. On simplifie ainsi son installation, puisque l'on s'affranchit d'une structure porteuse au niveau du fond marin et par là-même, du travail de préparation dudit fond marin pour recevoir ladite structure porteuse ainsi que du temps d'installation de ladite structure porteuse.  According to yet another advantageous characteristic, said separation chamber is suspended in the underwater environment. This simplifies its installation, since it frees itself from a bearing structure at the seabed and thereby the preparation work of said seabed to receive said carrier structure and the installation time of said supporting structure.
Selon un autre aspect, la présente invention propose une installation sous-marine de séparation gaz/liquide d'un mélange multiphasique d'hydrocarbures, ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures comprenant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide, ladite installation comprenant, d'une part un conduit d'alimentation sous-marin dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures, et d'autre part, une chambre de séparation longitudinale destinée à être installée sensiblement verticalement, ladite chambre de séparation présentant une extrémité inférieure et une extrémité supérieure opposée, ledit conduit d'alimentation sous-marin débouchant à l'intérieur de ladite chambre de séparation de manière à autoriser ladite au moins une phase gazeuse à s'échapper vers ladite extrémité supérieure de ladite chambre de séparation, tandis que ladite au moins une phase liquide s'évacue vers ladite extrémité inférieure. Ledit conduit d'alimentation sous- marin débouche à l'intérieur de ladite chambre de séparation selon une composante tangentielle de ladite chambre de séparation de manière à provoquer la rotation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation. According to another aspect, the present invention provides an underwater gas / liquid separation plant of a multiphase hydrocarbon mixture, said multiphase hydrocarbon mixture comprising at least one gaseous phase and at least one liquid phase, said installation comprising on the one hand, an underwater supply duct of said multiphase hydrocarbon mixture, and, on the other hand, a longitudinal separation chamber intended to be installed substantially vertically, said separation chamber having a lower end and an upper end. opposite, said submarine feed duct opening into said separation chamber so as to allow said at least one gaseous phase to escape towards said upper end of said separation chamber, while said at least one liquid phase is evacuated towards said lower end. Said submarine feed duct opens into said separation chamber in a tangential component of said separation chamber so as to cause said multiphase hydrocarbon mixture to rotate within said separation chamber.
L'installation ainsi définie permet de mettre en œuvre la méthode de séparation objet de l'invention et décrite ci-dessus. Elle permet ainsi de favoriser les échanges gazeux à travers l'interface gaz/liquide de la chambre de séparation.  The installation thus defined makes it possible to implement the separation method that is the subject of the invention and described above. It thus promotes gas exchange through the gas / liquid interface of the separation chamber.
Préférentiellement, l'installation comprend une conduite d'échappement de ladite au moins une phase gazeuse s'étendant dans le prolongement de ladite extrémité supérieure. La conduite d'échappement rejoint par exemple une installation de surface pour pouvoir traiter la phase gazeuse, laquelle renferme généralement plusieurs types d'hydrocarbures.  Preferably, the installation comprises an exhaust pipe of said at least one gaseous phase extending in the extension of said upper end. The exhaust pipe joins for example a surface installation to be able to treat the gas phase, which generally contains several types of hydrocarbons.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite chambre de séparation et ladite conduite d'échappement forment une seule et même conduite. Ainsi, la chambre de séparation peut être ménagée à l'intérieur d'une conduite montante sous-marine classique, par exemple une conduite flexible ou bien une conduite rigide, permettant généralement de transporter les hydrocarbures entre le fond marin et la surface. Aussi, on simplifie considérablement la mise en œuvre de l'installation, puisque la conduite d'échappement, définissant la chambre de séparation, peut être installée par l'intermédiaire d'un bateau de pose conventionnelle, et notamment être dévidée au travers du puits central de certains bateaux de pose conventionnels. En outre, et de manière plus générale, les dimensions compactes de la chambre de séparation, intégrée à la conduite d'échappement, permettent de faire passer ladite conduite d'échappement au travers des tensionneurs et des clamps d'un bateau de pose conventionnels et de tout autre dispositif de pose utilisé traditionnellement pour l'installation de conduite rigide ou flexible du type conduit d'alimentation sous-marin, « flowline » en langue anglaise, ou du type conduite montante sous-marine, « riser » en langue anglaise. Les coûts d'installation sont par conséquent bien inférieurs à la mise en œuvre d'une installation sous-marine ancrée dans le fond marin, conformément à l'art antérieur. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, said separation chamber and said exhaust pipe form a single pipe. Thus, the separation chamber can be formed inside a conventional underwater riser, for example a flexible pipe or a rigid pipe, generally for transporting hydrocarbons between the seabed and the surface. Also, it considerably simplifies the implementation of the installation, since the exhaust pipe, defining the separation chamber, can be installed via a conventional laying boat, and in particular be reeled through the well central of some conventional laying boats. In addition, and more generally, the compact dimensions of the separation chamber, integrated into the exhaust pipe, allow said exhaust pipe to pass through the tensioners and clamps of a conventional laying boat and any other laying device traditionally used for the installation of a rigid or flexible conduit of the submarine feed duct type, "flowline" in the English language, or of the underwater riser type, "riser" in the English language. Installation costs are therefore much lower than the implementation of an underwater installation anchored in the seabed, according to the prior art.
Selon un mode de réalisation particulier, l'installation comprend une conduite de récupération de ladite au moins une phase liquide s'étendant dans le prolongement de ladite extrémité inférieure. Ainsi, la conduite de récupération, raccordée à l'extrémité inférieure, rejoint par exemple l'installation de surface de manière à pouvoir traiter et stocker le mélange de phases liquides. Préférentiellement, ladite chambre de séparation et ladite conduite de récupération de ladite au moins une phase liquide forment une seule et même conduite. Il est ainsi possible d'installer l'ensemble conduite d'échappement et conduite de récupération, de la même manière qu'une conduite sous-marine conventionnelle, grâce aux moyens usuels d'installation de conduite sous- marine décrits précédemment. Plus avantageusement encore, la conduite d'échappement, la chambre de séparation et la conduite de récupération forment ensemble une seule et même conduite étendue en U jusque dans le fond marin, la chambre de séparation étant ménagée près du fond marin. Un tel agencement diminue considérablement les coûts de mise en œuvre de l'installation sous-marine conforme à l'invention.  According to a particular embodiment, the installation comprises a pipe for recovering said at least one liquid phase extending in the extension of said lower end. Thus, the recovery line, connected to the lower end, for example joins the surface installation so as to process and store the mixture of liquid phases. Preferably, said separation chamber and said pipe for recovering said at least one liquid phase form a single pipe. It is thus possible to install the exhaust pipe assembly and recovery pipe, in the same way as a conventional underwater pipe, thanks to the usual submarine pipe installation means described above. More preferably, the exhaust pipe, the separation chamber and the recovery pipe together form a single U-shaped pipe extending into the seabed, the separation chamber being formed near the seabed. Such an arrangement considerably reduces the costs of implementation of the underwater installation according to the invention.
Selon un autre mode de réalisation, l'installation comprend en outre une pompe de relevage de ladite au moins une phase liquide raccordée à ladite extrémité inférieure de la chambre de séparation. De la sorte, ladite au moins une phase liquide du mélange multiphasique d'hydrocarbures séparé est aspirée par ladite au moins une pompe de relevage de manière à pouvoir entraîner ladite au moins une phase liquide jusqu'à l'installation de surface. Ladite au moins une phase liquide est entraînée via la conduite de récupération, sans que ladite au moins une phase liquide s'accumule au niveau d'un orifice d'injection de l'élément de distribution. Dans le cas contraire, en s'accumulant au niveau de l'orifice d'injection de l'élément de distribution, ladite au moins une phase liquide risquerait de diminuer le débit du mélange multiphasique d'hydrocarbures projeté par ladite ouverture et donc par la même, risquerait de diminuer le débit du mélange multiphasique d'hydrocarbures s'écoulant dans le conduit d'alimentation sous-marin. Au surplus, la ou les pompes de relevage permettent de mieux réguler la position verticale de l'interface gaz/liquide dans la chambre de séparation. According to another embodiment, the installation further comprises a pump for lifting said at least one liquid phase connected to said lower end of the separation chamber. In this way, said at least one liquid phase of the separated multiphase hydrocarbon mixture is sucked by said at least one lift pump so as to be able to drive said at least one liquid phase to the surface installation. Said at least one liquid phase is entrained via the recovery line, without said at least one liquid phase accumulating at an injection orifice of the dispensing element. In the opposite case, by accumulating at the injection orifice of the dispensing element, said at least one liquid phase could reduce the flow rate of the multiphase hydrocarbon mixture projected by said opening and therefore by the Similarly, it may reduce the flow rate of the multiphase hydrocarbon mixture flowing in the subsea feed line. At Moreover, the lift pump or pumps can better regulate the vertical position of the gas / liquid interface in the separation chamber.
De plus, et de manière avantageuse, ledit conduit d'alimentation sous- marin débouche à l'intérieur de ladite chambre de séparation selon, en outre, une composante axiale de ladite chambre de séparation. De la sorte, on favorise l'effet de vortex à l'intérieur de la chambre de séparation et partant, les possibilités d'échanges gazeux à l'interface entre phases liquides et phase gazeuse.  In addition, and advantageously, said submarine feed duct opens inside said separation chamber according to, in addition, an axial component of said separation chamber. In this way, it promotes the vortex effect inside the separation chamber and thus the potential for gas exchange at the interface between liquid phases and gas phase.
De manière préférée, ladite chambre de séparation comprend des organes de déviation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures pour favoriser la séparation gaz/liquide. De tels organes sont par exemple formés d'hélices.  Preferably, said separation chamber comprises deflection members of said multiphase hydrocarbon mixture to promote gas / liquid separation. Such bodies are for example formed of propellers.
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 :  Other features and advantages of the invention will emerge on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which:
- la Figure 1 est une vue schématique illustrant l'installation sous-marine conforme à l'invention selon une première configuration ;  - Figure 1 is a schematic view illustrating the underwater installation according to the invention in a first configuration;
- la Figure 2 est une vue schématique illustrant l'installation sous-marine conforme à l'invention selon une deuxième configuration ;  - Figure 2 is a schematic view illustrating the underwater installation according to the invention in a second configuration;
- la Figure 3 est une vue schématique de premiers éléments de détail de l'installation telle que représentée sur la Figure 1 ;  Figure 3 is a schematic view of first details of the installation as shown in Figure 1;
- la Figure 4 est une vue schématique montrant des deuxièmes éléments de détail illustrés sur la Figure 1 et 2, selon une première variante de réalisation ;  - Figure 4 is a schematic view showing second detail elements illustrated in Figure 1 and 2, according to a first embodiment;
- la Figure 5 est une vue schématique de détail en coupe transversale selon le plan A-A représenté sur la Figure 4 ;  Figure 5 is a diagrammatic cross-sectional detail view along the plane A-A shown in Figure 4;
- la Figure 6 est une vue schématique montrant des deuxièmes éléments de détail illustrés sur les Figures 1 et 2, selon une seconde variante de réalisation ;  - Figure 6 is a schematic view showing second detail elements illustrated in Figures 1 and 2, according to a second embodiment;
- la Figure 7 est une vue schématique de détail de la Figure 2 ; et,  Figure 7 is a schematic detail view of Figure 2; and,
- la Figure 8 est une vue schématique en coupe transversale selon le plan E-E représenté sur la Figure 7. Des références identiques seront utilisées d'une figure à l'autre pour désigner des éléments identiques ou similaires. - Figure 8 is a schematic cross-sectional view along the EE plane shown in Figure 7. Identical references will be used from one figure to another to designate identical or similar elements.
Les Figures 1 et 2 illustrent un milieu marin s'étendant verticalement depuis un fond marin 10 jusqu'à une surface marine 12. A la surface marine 12 flotte une installation de surface 14, tandis que vient s'étendre sur le fond marin 10, sensiblement jusqu'à l'aplomb de ladite installation de surface, un conduit d'alimentation sous-marin 16 relié en amont à un gisement d'hydrocarbures, non représenté, situé dans le sous-sol du fond marin 10.  Figures 1 and 2 illustrate a marine environment extending vertically from a seabed 10 to a marine surface 12. At the marine surface 12 floats a surface installation 14, while extends on the seabed 10, substantially up to the plumb of said surface installation, a submarine feed duct 16 connected upstream to a hydrocarbon deposit, not shown, located in the subsoil of the seabed 10.
Le gisement d'hydrocarbures peut être un gisement de pétrole ou un gisement de gaz naturel, ou encore un mélange des deux. L'installation de surface 14 peut notamment être du type FPSO (pour « Floating Production Storage and Offloading » en langue anglaise, soit une unité flottante de production, de stockage et de déchargement), FLNG (pour « Floating Liquefied Natural Gas » en langue anglaise, soit une unité flottante dédié au gaz naturel liquéfié), SPAR (pour « Single Point Anchor Réservoir » en langue anglaise, soit une plateforme réservoir à point d'ancrage unique), Semi-Submersibles, etc. Bien évidemment, dans certaines circonstances, les puits ménagés dans les gisements d'hydrocarbures peuvent être éloignés de l'aplomb de l'installation de surface 14, et partant, le conduit d'alimentation sous-marin 16 également, ou à tout le moins, le conduit d'alimentation sous-marin 16 peut comporter une extrémité rapprochée de l'aplomb de l'installation de surface 14 à partir de laquelle ledit conduit d'alimentation sous-marin s'étend de manière à s'éloigner de l'aplomb jusqu'à rejoindre le gisement d'hydrocarbures.  The hydrocarbon deposit may be an oil deposit or a natural gas deposit, or a mixture of both. The surface installation 14 can in particular be of the FPSO type (for "Floating Production Storage and Offloading" in English, or a floating unit for production, storage and unloading), FLNG (for "Floating Liquefied Natural Gas" in French). English, a floating unit dedicated to liquefied natural gas), SPAR (for Single Point Anchor Tank), Semi-Submersibles, etc. Of course, in certain circumstances, the wells in the hydrocarbon deposits can be moved away from the surface installation 14, and thus the underwater supply duct 16 as well, or at the very least the submarine feed duct 16 may have an end close to the plumb of the surface installation 14 from which said subsea feed duct extends so as to move away from the steady to reach the hydrocarbon deposit.
Le gisement d'hydrocarbures contient un mélange multiphasique d'hydrocarbures comprenant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide carbonée.  The hydrocarbon deposit contains a multiphase hydrocarbon mixture comprising at least one gaseous phase and at least one carbonaceous liquid phase.
L'installation de surface 14 peut également être une plate-forme fixe reliée au fond marin 10, ou bien encore une plate-forme située à terre, les gisements d'hydrocarbures se situant en mer à proximité des côtes. Le conduit d'alimentation sous-marin 16 est posé sur le fond marin 10 ou bien est ensouillé, et il peut s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres.  The surface installation 14 may also be a fixed platform connected to the seabed 10, or a platform located on the ground, the hydrocarbon deposits lying in the sea near the coast. The submarine feed duct 16 is placed on the seabed 10 or is buried, and it can extend over several tens of kilometers.
Aussi, peut s'ajouter à la phase liquide carbonée, une phase aqueuse. Un mélange de phase gazeuse et de phases liquides, ci-après dénommé mélange multiphasique d'hydrocarbures, circule ainsi à l'intérieur du conduit d'alimentation sous-marin 16. Des impuretés telles que, des sédiments et du sable peuvent également être en suspension dans le mélange multiphasique d'hydrocarbures. Also, may be added to the carbonaceous liquid phase, an aqueous phase. A mixture of gaseous phase and liquid phases, hereinafter referred to as a mixture This multiphase hydrocarbon circulates inside the subsea feed duct 16. Impurities such as sediment and sand can also be suspended in the multiphase hydrocarbon mixture.
En outre, les Figures 1 et 2 illustrent une installation sous-marine 18 de séparation gaz/liquide, destinée précisément à venir séparer la phase gazeuse des phases liquides. L'installation sous-marine 18 présente une conduite d'échappement 20 à laquelle est relié le conduit d'alimentation sous-marin 16. Elle comprend également une conduite de récupération 22.  In addition, Figures 1 and 2 illustrate an underwater installation 18 gas / liquid separation, intended precisely to come separate the gas phase of the liquid phases. The subsea installation 18 has an exhaust pipe 20 to which the underwater supply duct 16 is connected. It also comprises a recovery pipe 22.
La conduite d'échappement 20 peut être rigide et par conséquent être réalisée en métal et par exemple en acier. La conduite d'échappement 20 peut se présenter sous la forme d'une conduite à simple paroi ou encore d'une conduite à double parois dite «pipe in pipe » en langue anglaise. La conduite d'échappement 20 peut alors comporter un liner métallique ou en matériau polymère. La conduite d'échappement 20 peut également être flexible. On entend par conduite flexible une conduite constituée d'une pluralité de couches de fils d'armure réalisée en métal, et par exemple en acier, et une ou plusieurs gaines en matériau polymère. Dans tous les cas, la conduite d'échappement 20 peut comporter une isolation et/ou une protection extérieure. La longueur de la conduite d'échappement 20 est essentiellement limitée par la profondeur du fond marin 10. En pratique, la conduite d'échappement 20 présente par exemple un diamètre de 10 pouces, soit 24,5 cm. La conduite d'échappement 20 présente également une longueur supérieure à 500 m et pouvant aller jusqu'à 5000 m, ou plus. L'extrémité supérieure 15 de la conduite d'échappement 20 peut s'étendre ou non au-dessus de la surface marine 12. En particulier, l'extrémité supérieure 15 de la conduite d'échappement 20 peut s'étendre de 1 m à 200 m au-delà de la surface marine 12 de manière à être connectée à l'installation de surface 14. La conduite d'échappement 20 peut être installée selon plusieurs configurations :  The exhaust pipe 20 may be rigid and therefore be made of metal and for example steel. The exhaust pipe 20 may be in the form of a single-wall pipe or a double pipe pipe called "pipe in pipe" in English. The exhaust pipe 20 may then comprise a metal liner or a polymer material. The exhaust pipe 20 may also be flexible. By flexible pipe means a pipe consisting of a plurality of layers of armor son made of metal, for example steel, and one or more sheaths of polymeric material. In any case, the exhaust pipe 20 may comprise an insulation and / or an external protection. The length of the exhaust pipe 20 is essentially limited by the depth of the seabed 10. In practice, the exhaust pipe 20 has for example a diameter of 10 inches, or 24.5 cm. The exhaust pipe 20 also has a length greater than 500 m and up to 5000 m or more. The upper end 15 of the exhaust pipe 20 may or may not extend above the marine surface 12. In particular, the upper end 15 of the exhaust pipe 20 may extend from 1 m to 200 m beyond the marine surface 12 so as to be connected to the surface installation 14. The exhaust pipe 20 can be installed in several configurations:
- une configuration rigide montante en chaînette dite SCR pour Steel Catenary Riser en anglais représentée sur la Figure 2, a string-like high rise configuration known as SCR for Steel Catenary Riser in English shown in FIG. 2,
- une configuration hybride montante en chaînette dite HCR pour Hybrid Catenary Riser en anglais, non représentée, - une configuration hybride montante tendue dite FSHR pour Free Standing Hybrid Riser, représentée sur la Figure 1 . a Hybrid Catenary Riser hybrid configuration in English, not shown, a tense rising hybrid configuration called FSHR for Free Standing Hybrid Riser, represented in FIG.
On observera que la conduite de récupération 22 peut également être installée selon les configurations précitées. Aussi, la conduite d'échappement 20 peut être installée selon une configuration hybride montante tendue, tandis que la conduite de récupération 22 est installée selon une configuration hybride montante en chaînette ou bien une configuration rigide montante en chaînette, ou toute autre combinaison de configuration.  It will be observed that the recovery pipe 22 can also be installed according to the aforementioned configurations. Also, the exhaust duct 20 may be installed in a tautly mounted hybrid configuration, while the recovery duct 22 is installed in a chain-mounted hybrid configuration or a chain-mounted rigid configuration, or any other combination of configurations.
Dans une configuration rigide montante en chaînette (SCR), représenté sur la Figure 2, la conduite d'échappement 20 est suspendue par son extrémité supérieure 15. L'extrémité inférieure 17 de la conduite d'échappement 20 repose au niveau du fond marin 10. Dans une configuration rigide montante en chaînette (SCR), la conduite d'échappement 20 est soumise à des mouvements verticaux importants induit par le mouvement de pilonnement de l'installation de surface 14 sous l'effet de la houle lorsque ladite installation de surface est flottante. Ces mouvements verticaux de la conduite d'échappement 20, qui ont en pratique une amplitude de quelques centimètres à plusieurs mètres, induisent des contraintes mécaniques sévères et complexes dans ladite conduite d'échappement, notamment au niveau de la partie incurvée et au niveau de la zone de contact entre ladite conduite d'échappement et le fond marin 10. Ainsi, les caractéristiques mécaniques et la masse de la conduite d'échappement 20 doivent être réparties de la façon la plus homogène possible et le plus uniformément possible le long de ladite conduite d'échappement. La conduite d'échappement 20 étant suspendue à l'installation de surface 14, la masse de ladite conduite d'échappement 20 tend à s'opposer à la flottabilité de ladite installation de surface et à la tracter vers le fond. Dès lors, une configuration rigide montante en chaînette (SCR) sera peu adaptée aux grandes profondeurs supérieures à environ 3000 m. La conduite de récupération 22 peut être reliée en U dans le fond marin 10 à la conduite d'échappement 20. La pompe de relevage 24 peut être agencée directement entre la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22, ou encore être agencée sur un circuit de dérivation. Dans le cas où la pompe de relevage 24 est directement agencée entre la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22, la pompe de relevage 24 est en pratique d'abord fixée sur le fond marin par l'intermédiaire d'une pile d'ancrage, puis la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 sont posées l'une après l'autre et reliées à la pompe de relevage par des brides, des connecteurs, des raccords flexibles ou rigides, ou tout autre moyen de raccord conventionnel. In a rigid chain-mounted configuration (SCR), shown in FIG. 2, the exhaust pipe 20 is suspended by its upper end 15. The lower end 17 of the exhaust pipe 20 rests at the level of the seabed 10 In a rigid chain-mounted configuration (SCR), the exhaust pipe 20 is subjected to significant vertical movements induced by the heave movement of the surface installation 14 under the effect of the swell when said surface installation is floating. These vertical movements of the exhaust pipe 20, which in practice have an amplitude of a few centimeters to several meters, induce severe and complex mechanical stresses in said exhaust pipe, in particular at the level of the curved portion and at the level of the zone of contact between said exhaust pipe and the seabed 10. Thus, the mechanical characteristics and the mass of the exhaust pipe 20 must be distributed in the most homogeneous manner possible and as uniformly as possible along said pipe exhaust. Since the exhaust pipe 20 is suspended at the surface installation 14, the mass of said exhaust pipe 20 tends to oppose the buoyancy of said surface installation and to pull it towards the bottom. As a result, a rigid configuration ascending in chain (SCR) will be poorly suited to great depths greater than about 3000 m. The recovery pipe 22 may be connected in a U-shape to the seafloor 10 to the exhaust pipe 20. The lift pump 24 may be arranged directly between the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22, or may be arranged on a branch circuit. In the case where the lifting pump 24 is directly arranged between the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22, the lifting pump 24 is in practice first fixed to the seabed via a battery anchoring, then the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 are laid one after the other and connected to the lift pump by flanges, connectors, flexible or rigid connectors, or any other means conventional fitting.
Dans le cas où la pompe de relevage 24 est agencée sur un circuit de dérivation, ce dernier est connecté à la conduite d'échappement 20 et à la conduite de récupération 22 par l'intermédiaire de raccords en T montés sur lesdites conduites d'échappement et de récupération. Une vanne montée entre la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 permet d'obstruer le chemin direct reliant ladite conduite d'échappement à ladite conduite récupération de manière à forcer le passage du fluide dans le circuit de dérivation. La conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 peuvent alors être reliées de manière à former ensemble une seule et même conduite et ainsi être installées d'un seul tenant dans le fond marin, à partir d'un bateau de pose conventionnel. L'ensemble peut, par exemple, être dévidé à travers les tensionneurs des tours de poses conventionnelles, des clamps, d'un puits central ou de tout dispositif de pose d'un bateau de pose conventionnel. La pompe de relevage 24 est en pratique fixée sur le fond marin par l'intermédiaire d'une pile d'ancrage. Partant, la mise en œuvre de l'installation de séparation selon l'invention peut être réalisée par des moyens usuels et par conséquent à des coûts avantageux. On retrouve sur la Figure 2, la conduite d'échappement 20 et en parallèle la conduite de récupération 22 réunies ensemble en formant un U 26.  In the case where the lifting pump 24 is arranged on a bypass circuit, the latter is connected to the exhaust pipe 20 and to the recovery pipe 22 via T-fittings mounted on said exhaust pipes. and recovery. A valve mounted between the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 makes it possible to obstruct the direct path connecting said exhaust pipe to said recovery pipe so as to force the passage of the fluid in the bypass circuit. The exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 can then be connected so as to form together a single pipe and thus be installed in one piece in the seabed, from a conventional laying boat. The assembly can, for example, be unwound through the tensioners of conventional laying towers, clamps, a central well or any laying device of a conventional laying boat. The lifting pump 24 is in practice fixed on the seabed by means of an anchoring stack. Therefore, the implementation of the separation plant according to the invention can be achieved by usual means and therefore at advantageous costs. In Figure 2, the exhaust pipe 20 and in parallel the recovery pipe 22 joined together forming a U 26.
Dans une configuration hybride montante tendue (FSHR), telle que représentée sur la Figure 1 , la conduite d'échappement 20 est suspendue par son extrémité supérieure 15 par une bouée de tension 19 et est relié à l'installation de surface 14 via une conduite flexible supérieur 21 . L'extrémité inférieure 17 de la conduite d'échappement 20 est agencée mobile en rotation sur une fondation 23 fixée sur le fond marin 10 et reliée à l'extrémité du conduit d'alimentation sous-marin 16 via une conduite d'injection 34, flexible ou rigide. Ainsi, la conduite d'échappement 20, initialement orientée verticalement, est mobile en rotation en son extrémité inférieure 17 et peut donc s'incliner sous l'effet du courant marin. Lorsque la conduite d'échappement 20 s'incline, la bouée de tension 19, en exerçant un effort verticale sur l'extrémité supérieure 15 de ladite conduite d'échappement, tend à ramener ladite conduite d'échappement en position verticale. Ainsi, la conduite d'échappement 20 en s'inclinant légèrement avec les variations de courant marin subit des contraintes nettement inférieures à celles qu'elle subirait si son orientation était fixe. Cette capacité d'inclinaison minimisant les contraintes permet de fournir une conduite d'échappement 20 dont le diamètre extérieur peut varier sur sa longueur, notamment au niveau de la chambre de séparation 32 qui peut comporter un diamètre supérieur à celui du reste de ladite conduite d'échappement 20. Egalement, plus le diamètre interne de la partie supérieure 27 de la conduite d'échappement 20 située au-dessus de la chambre de séparation 32 présente un diamètre réduit, plus la phase gazeuse séparée tend à s'échapper rapidement vers l'installation de surface 14. Ainsi, moins la phase gazeuse séparée séjourne dans la conduite d'échappement 20, moins la phase gazeuse n'a le temps de se refroidir par échange thermique avec le milieu marin, et donc plus le risque de formation d'hydrate diminue. Il doit néanmoins être pris en considération que le diamètre interne de la partie supérieure 27 de la conduite d'échappement 20 ne doit pas être exagérément réduit au point qu'il génère trop de perte de charge par friction et donc une baisse naturelle de température de la phase gazeuse par effet dît de Joule-Thomson. Egalement, lorsque l'on utilise un dispositif de chauffage de la conduite d'échappement 20, tel que décrit plus loin : In a tense rising hybrid configuration (FSHR), as shown in FIG. 1, the exhaust pipe 20 is suspended by its upper end 15 by a tension buoy 19 and is connected to the surface installation 14 via a pipe upper flexible 21. The lower end 17 of the exhaust pipe 20 is arranged mobile in rotation on a foundation 23 fixed on the seabed 10 and connected to the end of the submarine feed pipe 16 via an injection pipe 34. flexible or rigid. Thus, the exhaust pipe 20, initially oriented vertically, is rotatable at its lower end 17 and can therefore tilt under the effect of the marine current. When the exhaust pipe 20 tilts, the tension buoy 19, exerting a vertical force on the upper end 15 of said exhaust pipe, tends to bring said exhaust pipe back to the vertical position. Thus, the exhaust pipe 20 slightly tilting with the changes in the sea current undergoes stresses much lower than those it would suffer if its orientation was fixed. This tilting capacity minimizing the stresses makes it possible to provide an exhaust pipe 20 whose outside diameter may vary along its length, in particular at the level of the separation chamber 32 which may comprise a diameter greater than that of the rest of said pipe. Exhaust 20. Also, the greater the inner diameter of the upper portion 27 of the exhaust pipe 20 above the separation chamber 32 has a reduced diameter, the more the separated gas phase tends to escape quickly to the Thus, the less the separated gaseous phase remains in the exhaust pipe 20, the less the gaseous phase has time to cool by heat exchange with the marine environment, and therefore the risk of formation of water. hydrate decreases. It must nevertheless be taken into consideration that the internal diameter of the upper part 27 of the exhaust pipe 20 must not be excessively reduced to the point that it generates too much frictional pressure drop and therefore a natural temperature drop of the gas phase by the effect of Joule-Thomson. Also, when using a heating device of the exhaust pipe 20, as described below:
- les dimensions réduites de ladite conduite d'échappement permettent de fournir un dispositif de chauffage comportant des éléments aux dimensions également réduites,  the reduced dimensions of said exhaust duct make it possible to provide a heating device comprising elements with equally reduced dimensions,
- le volume et la surface à chauffer réduits permettent de limiter les coûts énergétiques.  - The reduced volume and the surface to be heated make it possible to limit the energy costs.
Cette configuration hybride montante tendue (FSHR) possède également l'avantage de fournir une conduite d'échappement 20 sensiblement verticale et droite contrairement à une configuration rigide montante en chaînette (SCR) dans laquelle la conduite d'échappement 20 est incurvée. Dans une telle configuration hybride montante tendue (FSHR), la ou les phases liquides séparées, retombant après projection par l'orifice d'injection 29 de l'élément de distribution 28, s'écouleront de façon équilibrée sur le pourtour de la paroi interne de la chambre de séparation 32 située en dessous de l'orifice d'injection 29. Cet écoulement équilibré permet d'optimiser plus encore la séparation gaz/liquide. La conduite d'échappement 20 orientée sensiblement verticalement, par exemple moins de 5° d'inclinaison par rapport à la verticale, induit la régularité de l'écoulement des phases liquides, et maximise par la même l'efficacité des organes de déviation internes, que l'on décrira ci-après. This tighter rising hybrid configuration (FSHR) also has the advantage of providing a substantially vertical and straight exhaust duct 20 contrary to a rigid chain-mounted configuration (SCR). wherein the exhaust pipe 20 is curved. In such a tighter rising hybrid configuration (FSHR), the separated liquid phase (s) falling after projection through the injection orifice (29) of the distribution element (28) flow in a balanced manner around the periphery of the inner wall. the separation chamber 32 located below the injection port 29. This balanced flow can further optimize the gas / liquid separation. The exhaust duct 20 oriented substantially vertically, for example less than 5 ° of inclination with respect to the vertical, induces the regularity of the flow of the liquid phases, and thus maximizes the efficiency of the internal deflection members, which will be described below.
Encore un avantage de cette configuration hybride montante tendue (FSHR) est que le poids est entièrement supporté par la fondation et la bouée, et ne contraint donc pas l'installation de surface 14. Cette configuration hybride montante tendue (FSHR) est donc adaptée quelle que soit la profondeur du fond marin 10.  Yet another advantage of this tense rising hybrid configuration (FSHR) is that the weight is fully supported by the foundation and the buoy, and therefore does not constrain the surface installation 14. This tense rising hybrid configuration (FSHR) is therefore adapted to regardless of the depth of the seabed 10.
Dans une configuration hybride montante en chaînette (HCR), non représentée, la conduite d'échappement 20 est suspendue par son extrémité supérieure 15 via une première conduite flexible ou rigide reliée à l'installation de surface 14. L'extrémité inférieure 17 de la conduite d'échappement 20 est reliée à l'extrémité du conduit d'alimentation sous-marin 16 via une seconde conduite flexible. Cette configuration permet de fournir, comme pour une configuration hybride montante tendue (FSHR), une conduite d'échappement 20 sensiblement droite, et possède donc tous les avantages qui en découlent.  In a hybrid chain-mounted (HCR) configuration, not shown, the exhaust pipe 20 is suspended by its upper end 15 via a first flexible or rigid pipe connected to the surface installation 14. The lower end 17 of the exhaust pipe 20 is connected to the end of the submarine supply pipe 16 via a second flexible pipe. This configuration makes it possible to provide, as for a tense rising hybrid configuration (FSHR), a substantially straight exhaust pipe 20, and therefore has all the advantages that result therefrom.
Selon la variante de réalisation illustrée sur la Figure 1 , la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 rejoignent sensiblement parallèlement l'installation de surface 14, tandis que la variante de réalisation illustrée sur la Figure 2 montre la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 qui se rejoignent au sein d'une conduite à double parois, laquelle rejoint l'installation de surface 14.  According to the variant embodiment illustrated in FIG. 1, the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 meet substantially parallel to the surface installation 14, while the variant embodiment illustrated in FIG. 2 shows the exhaust pipe 20 and the recovery line 22 which meet in a double-walled pipe, which joins the surface installation 14.
La Figure 7 illustre plus en détail la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 qui vient s'étendre annulairement autour de la conduite d'échappement 20. Elles constituent ainsi une conduite à double parois, dite « pipe in pipe » en langue anglaise, et qui rejoint directement l'installation de surface. Comme représenté sur la Figure 8, une ou plusieurs cales de centrage 38, ou entretoises, peuvent s'étendre dans l'espace annulaire de la conduite à double parois de manière à maintenir en position la conduite d'échappement 20 au centre de la conduite de récupération 22. La ou les cales de centrage 38 comportent un ou plusieurs orifices 39 permettant la circulation de la ou des phases liquides le long de l'espace annulaire. Ce mode de mise en œuvre permet de simplifier l'installation. Il est également envisagé, dans une autre variante de réalisation, que la phase gazeuse emprunte l'annulaire, tandis que la phase liquide s'écoule dans la partie centrale. Figure 7 illustrates in more detail the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 which extends annularly around the exhaust pipe 20. They thus constitute a pipe with double walls, called "pipe in pipe" in English language, and who joins directly the surface installation. As shown in FIG. 8, one or more centering shims 38, or spacers, can extend into the annular space of the double-walled pipe so as to hold the exhaust pipe 20 in position at the center of the pipe 22. The centering or shim (s) 38 comprise one or more orifices 39 for the circulation of the liquid phase (s) along the annular space. This implementation mode simplifies the installation. It is also contemplated, in another variant embodiment, that the gaseous phase passes through the ring, while the liquid phase flows into the central part.
En se rapportant à nouveau aux Figures 1 et 2, le conduit d'alimentation sous-marin 16 est relié à un élément de distribution 28 par l'intermédiaire d'un conduit d'injection 34. L'élément de distribution 28, présenté en détail sur les Figures 4 à 6, débouche dans une portion inférieure 30, de la conduite d'échappement 20 via un orifice d'injection 29 ; la portion inférieure 30 formant une chambre de séparation 32. En pratique, le conduit d'alimentation sous- marin 16 et le conduit d'injection 34 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un FLET, acronyme de «Flow Line End Termination » en langue anglaise. Le conduit d'alimentation sous-marin 16 et le conduit d'injection 34 peuvent être fixés sur le FLET par l'intermédiaire de connecteurs mâle-femelle, au moyen de brides ou bien de soudures. En outre, le débit dans le conduit d'alimentation sous-marin 16 peut par exemple varier entre 1000 m3 /heure et 1500 m3/heure. Referring again to FIGS. 1 and 2, the subsea feed duct 16 is connected to a dispensing element 28 via an injection conduit 34. The dispensing element 28, shown in FIG. detail in Figures 4 to 6, opens into a lower portion 30 of the exhaust pipe 20 via an injection port 29; the lower portion 30 forming a separation chamber 32. In practice, the subsea feed duct 16 and the injection duct 34 are interconnected via an FLET, acronym for "Flow Line End Termination" In the English language. The subsea feed duct 16 and the injection duct 34 may be fixed to the FLET via male-female connectors, by means of flanges or welds. In addition, the flow rate in the subsea feed duct 16 may for example vary between 1000 m 3 / hour and 1500 m 3 / hour.
La conduite d'échappement 20, telle qu'illustrée sur les Figures 1 , 2 et 4 à 6, définit donc une chambre de séparation 32. La chambre de séparation 32 peut s'étendre sur une partie ou sur la totalité de la longueur de ladite conduite d'échappement 20. Dès lors que la longueur de la conduite d'échappement 20 est essentiellement limitée par la profondeur du fond marin 10, il est possible de tirer parti de cette dimension disponible pour faire s'étendre la chambre de séparation 32 sur une grande longueur. En effet, la conception de la chambre de séparation 32 est faite de manière à favoriser un ratio longueur sur diamètre particulièrement élevé, par exemple un ratio longueur sur diamètre supérieur à cinquante. En particulier la chambre de séparation 32 peut avoir une longueur d'une centaine de mètres à plusieurs centaines de mètres. De plus, le diamètre maximum de la conduite d'échappement 20, notamment au niveau de la chambre de séparation 32, est dimensionné de manière à permettre l'installation de la conduite d'échappement 20 de façon conventionnelle, c'est- à-dire que ledit diamètre est dimensionné de manière à ce que ladite conduite d'échappement puisse passer au travers des équipements de pose disponibles sur les bateaux de pose conventionnels, en particulier au travers des tours d'installation, des tensionneurs, des puits d'installation, de la même manière que passerait une conduite montante sous-marine classique (« riser » en langue anglaise). The exhaust pipe 20, as illustrated in FIGS. 1, 2 and 4 to 6, therefore defines a separation chamber 32. The separation chamber 32 may extend over part or the entire length of the said exhaust pipe 20. As long as the length of the exhaust pipe 20 is essentially limited by the depth of the seabed 10, it is possible to take advantage of this available dimension to extend the separation chamber 32 on a great length. Indeed, the design of the separation chamber 32 is made so as to promote a particularly long length-to-diameter ratio, for example a length to diameter ratio greater than fifty. In particular the separation chamber 32 may have a length of a hundred meters to several hundred meters. In addition, the maximum diameter of the exhaust pipe 20, in particular at the level of the separation chamber 32, is dimensioned to allow the installation of the exhaust pipe 20 in a conventional manner, that is to say that said diameter is dimensioned so that said exhaust pipe can pass to through laying equipment available on conventional laying boats, in particular through installation towers, tensioners, installation wells, in the same way as a conventional underwater riser would English language).
La chambre de séparation 32 présente ainsi une extrémité inférieure 33 reliée à la pompe de relevage 24 et une extrémité supérieure opposée 35. Les extrémités inférieure 33, et supérieure 35, de la chambre de séparation 32, sont situées de part et d'autre de l'orifice d'injection 29 de l'élément de distribution 28. Une section de conduite peut relier l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32 à la pompe de relevage 24. Cette section de conduite est, soit un raccord de conduite flexible, soit le prolongement de la conduite d'échappement 20, soit le prolongement de la conduite de récupération 22.  The separation chamber 32 thus has a lower end 33 connected to the lifting pump 24 and an opposite upper end 35. The lower 33 and upper 35 ends of the separation chamber 32 are located on either side of the the injection port 29 of the dispensing element 28. A pipe section can connect the lower end 33 of the separation chamber 32 to the lifting pump 24. This section of pipe is either a pipe connection flexible, the extension of the exhaust pipe 20, or the extension of the recovery pipe 22.
On observera que la portion inférieure 30 est de géométrie cylindrique à directrice circulaire, aux défauts près de fabrication. L'élément de distribution 28 permet de relier, conformément au mode de réalisation présenté ici, le conduit d'injection 34 à la portion inférieure 30 de la conduite d'échappement It will be observed that the lower portion 30 is of cylindrical geometry with circular direction, defects near manufacture. The distribution element 28 makes it possible to connect, in accordance with the embodiment presented here, the injection duct 34 to the lower portion 30 of the exhaust pipe
20 selon une direction sensiblement perpendiculaire. 20 in a substantially perpendicular direction.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, et ainsi que l'illustre plus précisément les Figures 4 à 6, l'élément de distribution 28 débouche à l'intérieur de ladite chambre de séparation 32 selon une composante tangentielle de la chambre de séparation 32. Autrement dit, l'injection est réalisée dans une direction écartée de l'axe central de la chambre de séparation 32.  According to an essential characteristic of the invention, and as is more particularly illustrated in FIGS. 4 to 6, the dispensing element 28 opens into said separation chamber 32 in a tangential component of the separation chamber 32 In other words, the injection is carried out in a direction away from the central axis of the separation chamber 32.
Aussi, selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, la connexion entre la conduite d'injection 34 et la chambre de séparation 32 est réalisée au moyen d'un élément de distribution 28 fait d'une ou plusieurs pièces, moulées ou bien usinées, par exemple en métal. L'élément de distribution 28 présente un corps cylindrique dont le diamètre intérieur est sensiblement égal à celui du diamètre intérieur de la portion inférieure 30 de la conduite d'échappement 20. L'élément de distribution 28 présente également un manchon d'entrée tangentiel 31 débouchant tangentiellement à l'intérieur du corps cylindrique de l'élément de distribution 28. Le manchon d'entrée tangentiel 31 présente préférentiellement un diamètre inférieur à la moitié du diamètre du corps cylindrique de l'élément de distribution 28. Le manchon d'entrée tangentiel 31 peut s'étendre selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du corps cylindrique de l'élément de distribution 28, ou selon un angle pouvant varier entre 0° et 80° par rapport à ladite perpendiculaire à l'axe dudit corps cylindrique. La portion inférieure 30 de la conduite d'échappement 20 est alors sectionnée en deux demi-portions, l'élément de distribution 28 étant agencé entre les deux demi-portions de manière à relier l'intérieur des deux dites demi- portions entre elles et assurer la continuité de la portion inférieure 30 conduite d'échappement 20. Les demi-portions sont fixées sur l'élément de distribution 28 par soudure, par fixation mécanique du type connecteurs, brides ou autres. Also, according to an exemplary implementation of the invention, the connection between the injection pipe 34 and the separation chamber 32 is made by means of a distribution element 28 made of one or more molded parts or well machined, for example metal. The dispensing element 28 has a cylindrical body whose internal diameter is substantially equal to that of the internal diameter of the lower portion 30 of the exhaust pipe 20. The distribution element 28 also has a tangential inlet sleeve 31 opening tangentially inside the cylindrical body of the dispensing element 28. The sleeve tangential inlet 31 preferably has a diameter less than half the diameter of the cylindrical body of the dispensing element 28. The tangential inlet sleeve 31 may extend in a direction substantially perpendicular to the axis of the cylindrical body of the distribution member 28, or at an angle that can vary between 0 ° and 80 ° relative to said perpendicular to the axis of said cylindrical body. The lower portion 30 of the exhaust pipe 20 is then divided into two half-portions, the distribution element 28 being arranged between the two half-portions so as to connect the inside of the two said half-portions between them and ensure the continuity of the lower portion 30 exhaust pipe 20. The half-portions are fixed on the distribution member 28 by welding, mechanical fastening type connectors, flanges or other.
Le manchon d'entrée tangentiel 31 s'étend en saillie de l'élément de distribution 28.  The tangential inlet sleeve 31 protrudes from the dispensing element 28.
L'élément de distribution 28 peut comprendre, un revêtement de surface interne (« liner » en langue anglaise) préférentiellement réalisé en inconel mais pouvant être réalisé en acier inoxydable ou autre. Le revêtement de surface interne est configuré pour résister à la corrosion mais également à l'érosion généré par les particules de sable et les impuretés présente dans le mélange multiphasique d'hydrocarbure. L'élément de distribution 28 peut également comprendre, un liner et une couche d'isolation et le cas échéant, une protection extérieure et des éléments de chauffage et de contrôle.  The dispensing element 28 may comprise an inner surface coating ("liner" in English) preferably made of inconel but may be made of stainless steel or other. The inner surface coating is configured to resist corrosion but also erosion generated by the sand particles and impurities present in the multiphase hydrocarbon mixture. The dispensing element 28 may also comprise a liner and an insulation layer and optionally an outer protection and heating and control elements.
Aussi, l'élément de distribution 28 peut être préinstallé sur la conduite d'échappement 20 en surface, et être raccordé ensuite au conduit d'alimentation sous-marin 16 au moyen de la conduite d'injection 34. Le conduit d'alimentation sous-marin 16, provenant d'un gisement d'hydrocarbures est installé indépendamment et il est alors raccordé à la conduite d'échappement 20 et plus précisément à sa portion inférieure 30, lorsque les conduites d'échappement et de récupération 20, 22 sont dévidées vers le fond marin. On observera, que dans certaines situations, par exemple lorsque le fond marin est accidenté, la portion en U 26 réunissant la conduite d'échappement 20 et la conduite de récupération 22 peut être maintenue suspendue à l'installation de surface 14 au-dessus du fond marin. Also, the dispensing element 28 can be pre-installed on the exhaust pipe 20 at the surface, and then connected to the subsea feed duct 16 by means of the injection pipe 34. The supply duct under -marine 16, from a hydrocarbon deposit is installed independently and it is then connected to the exhaust pipe 20 and more precisely to its lower portion 30, when the exhaust pipes and recovery 20, 22 are unwound towards the seabed. It will be observed that in certain situations, for example when the seabed is The U-shaped portion 26 joining the exhaust pipe 20 and the recovery pipe 22 can be held suspended at the surface installation 14 above the seabed.
S'agissant des avantages techniques résultants de l'installation sous- marines 18 conforme à l'invention, et notamment de la position relative de l'élément de distribution 28 et de la portion inférieure 30 de la conduite d'échappement 20, ils sont de plusieurs ordres. Ainsi que l'illustre les Figure 4 à 6, le mélange multiphasique d'hydrocarbures s'écoule dans le conduit d'injection 34 selon la flèche F vers la portion inférieure 30 et débouche tangentiellement à l'intérieur de la chambre de séparation 32. De la sorte, le mélange multiphasique d'hydrocarbures est entraîné en rotation à l'intérieur de la chambre de séparation 32. Un tel mouvement du mélange multiphasique d'hydrocarbures accroît la séparation gaz/liquide; la phase gazeuse s'échappant verticalement dans le conduit d'échappement 20 pour rejoindre l'installation de surface 14, et les phases liquides étant aspirées par la pompe de relevage 24 puis refoulées à travers la conduite de récupération 22 pour rejoindre l'installation de surface 14 également.  With regard to the technical advantages resulting from the subsea installation 18 according to the invention, and in particular from the relative position of the distribution element 28 and the lower portion 30 of the exhaust pipe 20, they are several orders. As illustrated in FIGS. 4 to 6, the multiphasic mixture of hydrocarbons flows in the injection duct 34 along the arrow F towards the lower portion 30 and opens out tangentially inside the separation chamber 32. In this way, the multiphase hydrocarbon mixture is rotated within the separation chamber 32. Such movement of the multiphase hydrocarbon mixture increases the gas / liquid separation; the gaseous phase escaping vertically in the exhaust duct 20 to join the surface installation 14, and the liquid phases being sucked by the lifting pump 24 and then discharged through the recovery pipe 22 to join the installation of surface 14 also.
On peut alors distinguer deux zones de séparation ; une zone de séparation primaire 36, et une zone de séparation secondaire 37.  We can then distinguish two zones of separation; a primary separation zone 36, and a secondary separation zone 37.
La zone de séparation primaire 36 s'étend de l'orifice d'injection 29 vers l'interface de gaz/liquide. Dans la zone de séparation primaire 36, s'effectuent une première séparation combinant :  The primary separation zone 36 extends from the injection port 29 to the gas / liquid interface. In the primary separation zone 36, there is a first separation combining:
- une séparation par gravité, les phases liquides plus dense que la phase gazeuse s'écoulant vers le bas sous l'effet de la gravité alors que les phases gazeuses tendent à s'échapper vers le haut en direction de l'extrémité supérieure 35 de la chambre de séparation 32 ; et,  a separation by gravity, the liquid phases being denser than the gaseous phase flowing downwards under the effect of gravity, whereas the gaseous phases tend to escape upwards towards the upper end of the the separation chamber 32; and,
- une séparation par force centrifuge, les phases liquides plus dense que la phase gazeuse, étant plaquées contre la paroi interne de la chambre de séparation 32, tandis que la phase gazeuse moins dense va être expulsée de la ou des phases liquides pour se retrouver dans une zone centrale. En outre, en ce plaquant contre la paroi interne de la chambre de séparation 32, le mélange multiphasique d'hydrocarbures prend la forme d'une lame hélicoïdale descendante offrant une grande interface d'échange avec la zone centrale d'échappement de la phase gazeuse. Ainsi, plus cette interface d'échange est grande, plus la phase gazeuse sera susceptible de se séparer des phases liquides. Cette interface d'échange augmente notamment lorsque la distance _d entre l'interface gaz/liquide et l'orifice d'injection 29 augmente. a separation by centrifugal force, the liquid phases being denser than the gaseous phase, being pressed against the inner wall of the separation chamber 32, whereas the less dense gaseous phase will be expelled from the liquid phase or phases to end up in a central area. In addition, by pressing against the inner wall of the separation chamber 32, the multiphasic mixture of hydrocarbons takes the form of a downward helical blade providing a large exchange interface with the central zone. exhaust gas phase. Thus, the larger the exchange interface, the more likely the gaseous phase will be separated from the liquid phases. This exchange interface increases especially when the distance _d between the gas / liquid interface and the injection port 29 increases.
Au surplus, on prévoit de mettre en œuvre des organes de déviation des hélices à l'intérieur de la chambre de séparation 32 afin d'améliorer plus encore la séparation phase gazeuse/phases liquides.  In addition, provision is made to implement propeller deflection members inside the separation chamber 32 to further improve the separation gas phase / liquid phase.
Selon un mode particulier de réalisation représenté sur la Figure 6, l'organe de déviation peut être un organe de déviation hélicoïdale 25 se présentant sous la forme d'une lame agencée en hélice à l'intérieur de la zone de séparation primaire 36 de la chambre de séparation 32. En pratique, en retombant, la ou les phases liquides vont s'écouler sur la face supérieure de la lame. Dans le même temps, le reste de la phase gazeuse encore mélangé à la ou aux phases liquides dans le mélange multiphasique d'hydrocarbures premièrement séparé, en se séparant de ladite ou desdites phases liquides, tend à remonter jusqu'à entrer en contact avec la face inférieure de la lame. Ainsi, se créer une lame de phase gazeuse sous la face inférieure de la lame créant un chemin de passage préférentiel pour la remonter de la phase gazeuse séparée vers la l'extrémité supérieur de la chambre de séparation 32 tout en minimisant le risque de réentrainement de ladite phase gazeuse séparée par la ou les phases liquides descendant vers la zone de séparation secondaire 37. L'organe de déviation hélicoïdal 25, est configuré pour :  According to a particular embodiment shown in FIG. 6, the deflection member may be a helical deflection member 25 in the form of a blade arranged in a helix inside the primary separation zone 36 of the separation chamber 32. In practice, in falling, the liquid phase (s) will flow on the upper face of the blade. At the same time, the remainder of the gaseous phase still mixed with the liquid phase or phases in the multiphase mixture of hydrocarbons firstly separated, while separating from the said liquid phase or phases, tends to rise until it comes into contact with the lower face of the blade. Thus, creating a gaseous phase plate under the lower face of the blade creating a preferential path of passage to go up the separate gaseous phase to the upper end of the separation chamber 32 while minimizing the risk of re-training of said gas phase separated by the liquid phase (s) descending to the secondary separation zone 37. The helical deflection member 25 is configured to:
- limiter la hauteur de chute de la ou des phases liquides projetées par l'orifice d'injection 29 et donc de limiter le risque de moussage ;  limiting the drop height of the liquid phase or phases projected by the injection orifice 29 and thus limiting the risk of foaming;
- maximiser la surface libre de la ou des phases liquides s'écoulant le long de la lame agencée en hélice, la séparation gaz/liquide s'opérant au niveau de la dite surface libre, l'efficacité de ladite séparation gaz/liquide augmentant avec les dimensions de ladite surface libre ; maximizing the free surface of the liquid phase (s) flowing along the blade arranged in a helix, the gas / liquid separation taking place at the level of the said free surface, the effectiveness of the said gas / liquid separation increasing with the dimensions of said free surface;
- amplifier l'efficacité de la séparation gaz/liquide par centrifugation du mélange multiphasique d'hydrocarbures.  - Increase the efficiency of the gas / liquid separation by centrifugation of the multiphase hydrocarbon mixture.
La lame de l'organe de déviation hélicoïdal 25 peut être agencée orthogonalement, ou de manière inclinée, par rapport à la surface interne de la chambre de séparation 32, et préférentiellement inclinée de sorte que la périphérie de la lame soit positionnée en-dessous de la partie intérieure. La lame peut s'étendre sur la moitié de la largeur de la zone de séparation primaire 36 ou sur seulement une partie de cette moitié de largeur. La lame peut s'étendre seulement dans la zone de séparation primaire 36, seulement dans la zone de séparation secondaire 37, ou encore s'étendre dans les deux dites zones de séparation primaire et secondaire. Le pas de l'organe de déviation hélicoïdal 25 peut être continu ou variable et par exemple diminuer au fur et à mesure que l'on se dirige vers l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32. Le pas d'hélice a une dimension configurée pour permettre la formation de la lame de phase gazeuse et donc permettre la remonté de la phase gazeuse séparée à contre-courant de la ou des phases liquides. The blade of the helical deflection member 25 may be arranged orthogonally, or in an inclined manner, with respect to the internal surface of the separation chamber 32, and preferably inclined so that the periphery of the blade is positioned below the inner part. The blade may extend half the width of the primary separation zone 36 or only a portion of this half width. The blade may extend only into the primary separation zone 36, only into the secondary separation zone 37, or may extend into both said primary and secondary separation zones. The pitch of the helical deflection member 25 may be continuous or variable and for example decrease as one moves towards the lower end 33 of the separation chamber 32. The pitch of the helix has a dimension configured to allow the formation of the gaseous phase plate and thus allow the recovery of the separate gaseous phase countercurrent to the liquid phase or phases.
Préférentiellement, l'organe de déviation hélicoïdal 25 pourra avoir un pas d'hélice d'au moins 1 m. L'organe de déviation hélicoïdal 25 peut comporter plusieurs lames en hélice agencées en parallèle ou encore comporter plusieurs lames agencées en série et formant ainsi plusieurs tronçons d'hélices.  Preferably, the helical deflection member 25 may have a helix pitch of at least 1 m. The helical deflection member 25 may comprise a plurality of helical blades arranged in parallel or may comprise several blades arranged in series and thus forming several sections of propellers.
Selon une variante de réalisation de l'invention, illustrée sur les Figures 4 et 5, où l'on retrouve une portion de la chambre de séparation 32 située dans la zone de séparation secondaire 37, l'organe de déviation peut se présenter sous la forme d'une ou plusieurs rainures hélicoïdales 42 pratiquée dans l'épaisseur de la paroi de la chambre de séparation 32.  According to an alternative embodiment of the invention, illustrated in Figures 4 and 5, where there is a portion of the separation chamber 32 located in the secondary separation zone 37, the deflection member may be in the form of one or more helical grooves 42 formed in the thickness of the wall of the separation chamber 32.
De tels organes de déviation permettent d'autoriser le passage d'un dispositif de raclage (« PIG » pour « Pipeline Intervention Gadget » en anglais) à l'intérieur de la chambre de séparation 32. Le pas de chaque rainure hélicoïdale 42 peut être continu ou variable et par exemple diminuer au fur et à mesure que l'on se dirige vers l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32. Préférentiellement, les rainures hélicoïdales 42 pourront avoir un pas d'hélice d'au moins 1 m. Les rainures hélicoïdales 42 peuvent s'étendre seulement dans la zone de séparation primaire 36, seulement dans la zone de séparation secondaire 37, ou encore s'étendre dans les deux dites zones de séparation primaire et secondaire.  Such deflection members allow the passage of a scraping device ("PIG" for "Pipeline Intervention Gadget" in English) inside the separation chamber 32. The pitch of each helical groove 42 can be continuous or variable and for example decrease as one moves towards the lower end 33 of the separation chamber 32. Preferably, the helical grooves 42 may have a helical pitch of at least 1 m . The helical grooves 42 may extend only into the primary separation zone 36, only into the secondary separation zone 37, or extend into both said primary and secondary separation zones.
Il est également possible d'améliorer cette séparation, en inclinant le manchon d'entrée tangentiel 31 de l'élément de distribution 28, selon une composante axiale par rapport à la chambre de séparation 32, et orientée vers la pompe de relevage 24. En pratique l'angle d'inclinaison peut varier de 0° à 80°, et sera préférentiellement de 30°. De la sorte, le mélange multiphasique d'hydrocarbures, en entrant dans la chambre de séparation 32, emprunte un chemin tangentiel, selon un cercle osculateur présentant un rayon de courbure plus grand que s'il était projeté sans composante axiale. Cette courbure moins franche permet de faciliter l'entraînement en rotation du mélange multiphasique d'hydrocarbures et de diminuer les contraintes mécaniques exercées par ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures sur la paroi de la chambre de séparation 32. It is also possible to improve this separation, by tilting the tangential inlet sleeve 31 of the dispensing element 28, according to an axial component relative to the separation chamber 32, and directed towards In practice, the angle of inclination may vary from 0 ° to 80 °, and will preferably be 30 °. In this way, the multiphase mixture of hydrocarbons, entering the separation chamber 32, takes a tangential path in an osculating circle having a greater radius of curvature than if it were projected without axial component. This looser curvature makes it possible to facilitate the rotation of the multiphase hydrocarbon mixture and to reduce the mechanical stresses exerted by said multiphase hydrocarbon mixture on the wall of the separation chamber 32.
La première séparation gaz/liquide peut être partielle. Ainsi, à l'issue de la première séparation gaz/liquide, il est possible qu'une partie de la phase gazeuse soit restée emprisonnée dans la ou les phases liquides. Dès lors, la zone de séparation secondaire 37 peut ne pas contenir uniquement la ou les phases liquides, mais un mélange multiphasique d'hydrocarbures résultant de la première séparation gaz/liquide, ci-après nommé mélange multiphasique d'hydrocarbures premièrement séparé.  The first gas / liquid separation may be partial. Thus, after the first gas / liquid separation, it is possible that part of the gas phase has remained trapped in the liquid phase or phases. Therefore, the secondary separation zone 37 may not contain only the liquid phase or phases, but a multiphase mixture of hydrocarbons resulting from the first gas / liquid separation, hereinafter referred to as a first-phase multiphase hydrocarbon mixture.
La zone de séparation secondaire 37, plus basse que la zone de séparation primaire 36, se situe au niveau de l'interface gaz/liquide.  The secondary separation zone 37, lower than the primary separation zone 36, is located at the gas / liquid interface.
Une seconde séparation gaz/liquide est alors réalisée dans la zone de séparation secondaire 37, par décantation du mélange multiphasique d'hydrocarbures premièrement séparé. L'évacuation de la phase gazeuse est favorisée par la zone centrale d'échappement formée par le mouvement tangentiel du mélange multiphasique d'hydrocarbures dans la zone de séparation primaire 36. La deuxième séparation gaz/liquide peut être partielle. Ainsi, à l'issus de la deuxième séparation gaz/liquide, il est possible qu'une partie de la phase gazeuse soit restée emprisonnée dans la ou les phases liquides. Dès lors, en sortie de la zone de séparation secondaire, le fluide peut ne pas contenir uniquement la ou les phases liquides, mais un mélange multiphasique d'hydrocarbures résultant de la deuxième séparation gaz/liquide, ci-après nommé mélange multiphasique d'hydrocarbures deuxièmement séparé.  A second gas / liquid separation is then performed in the secondary separation zone 37, by decantation of the multiphase mixture of hydrocarbons firstly separated. The evacuation of the gas phase is favored by the central exhaust zone formed by the tangential movement of the multiphase hydrocarbon mixture in the primary separation zone 36. The second gas / liquid separation may be partial. Thus, at the end of the second gas / liquid separation, it is possible that part of the gas phase has remained trapped in the liquid phase or phases. Therefore, at the outlet of the secondary separation zone, the fluid may not contain only the liquid phase or phases, but a multiphase mixture of hydrocarbons resulting from the second gas / liquid separation, hereinafter referred to as a multiphase hydrocarbon mixture. secondly separated.
En pratique, la distance entre le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 et l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32 est configurée de manière à permettre un temps de séjour du mélange multiphasique d'hydrocarbures premièrement séparé suffisamment important pour que la coalescence des bulles de phase gazeuse soit optimale. Cette distance entre le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 et l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32 est préférentiellement supérieur à 10 m. In practice, the distance between the nominal level of the gas / liquid interface 41 and the lower end 33 of the separation chamber 32 is configured from so as to allow a residence time of the multiphase hydrocarbon mixture firstly separated sufficiently large for the coalescence of the gas phase bubbles to be optimal. This distance between the nominal level of the gas / liquid interface 41 and the lower end 33 of the separation chamber 32 is preferably greater than 10 m.
De même, la distance entre l'orifice d'injection 29 et l'extrémité supérieure 35 de la chambre de séparation 32 est configurée de manière à permettre, aux condensais et aux fines gouttelettes de phases liquides qui pourraient être entraînées avec la phase gazeuse séparée, de se déposer sur la paroi interne de la chambre de séparation 32, et retombent par gravité pour être finalement évacuées avec les phases liquides. La qualité de la phase gazeuse produite est donc améliorée. De façon identique, des condensais et de fines gouttelettes de phases liquides peuvent se déposer sur la paroi interne de la partie supérieur 27 de la conduite d'échappement 20 et retomber par gravité.  Similarly, the distance between the injection port 29 and the upper end 35 of the separation chamber 32 is configured to allow condensates and fine liquid phase droplets to be entrained with the separate gas phase. , to be deposited on the inner wall of the separation chamber 32, and fall by gravity to be finally discharged with the liquid phases. The quality of the gas phase produced is thus improved. Similarly, condensates and fine droplets of liquid phases can be deposited on the inner wall of the upper portion 27 of the exhaust pipe 20 and fall by gravity.
Le diamètre de la partie supérieure 27 de la conduite d'échappement 20 peut être inférieure au diamètre de la chambre de séparation 32 de manière à ce que la phase gazeuse séparée subisse une accélération. Un organe de déviation supérieur, non représenté, peut être agencé à l'extrémité supérieure 35 de la chambre de séparation 32. L'organe de déviation supérieur est configuré pour imposer à la phase gazeuse séparée un chemin indirect, préférentiellement en chicane. L'organe de déviation supérieur peut, en outre, être configuré de manière à autoriser également la retombée, dans la chambre de séparation 32, des potentielles fines gouttelettes de phases liquides qui auraient été entraînées dans la partie supérieure 27 du conduit d'échappement 20 mais qui se seraient condensées sur les parois dudit conduit d'échappement avant d'atteindre l'installation de surface 14.  The diameter of the upper portion 27 of the exhaust pipe 20 may be smaller than the diameter of the separation chamber 32 so that the separated gas phase undergoes acceleration. An upper deflection member, not shown, can be arranged at the upper end 35 of the separation chamber 32. The upper deflection member is configured to impose the separate gas phase an indirect path, preferably in a baffle. The upper deflection member may, in addition, be configured to also allow the fallout, in the separation chamber 32, potential thin droplets of liquid phases that would have been entrained in the upper part 27 of the exhaust duct 20 but which would have condensed on the walls of said exhaust duct before reaching the surface installation 14.
Le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 , c'est-à-dire le niveau désiré de l'interface gaz/liquide en fonctionnement nominal se situe entre l'orifice d'injection 29 de l'élément de distribution 28, et un point bas situé entre l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32 et ledit orifice d'injection 29. Dès lors que la longueur de la chambre de séparation 32, peut être importante, comme explicité précédemment, la longueur de la zone de séparation secondaire 37 peut être dimensionnée de manière à aménager une zone tampon entre l'orifice d'injection 29 de l'élément de distribution 28 et le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 dans la chambre de séparation 32 en fonctionnement nominal. La zone tampon est configurée pour stocker les surplus momentanés de phases liquides pendant les régimes d'écoulement par à-coup (ou « slug flow » en langue anglaise). En tout état de cause, la longueur de la chambre de séparation 32 est préférentiellement dimensionnée de manière à ce que, dans les cas d'écoulement par à-coup les plus défavorables, les phases liquides ne puissent sortir de ladite chambre de séparation par son extrémité supérieure 35. The nominal level of the gas / liquid interface 41, that is to say the desired level of the gas / liquid interface in nominal operation is between the injection orifice 29 of the distribution element 28, and a low point located between the lower end 33 of the separation chamber 32 and said injection port 29. Since the length of the separation chamber 32, may be important, as explained above, the length of the zone secondary partition 37 can be dimensioned so as to arrange a buffer zone between the injection port 29 of the distribution element 28 and the nominal level of the gas / liquid interface 41 in the separation chamber 32 in nominal operation. The buffer zone is configured to store the momentary surpluses of liquid phases during the flow regime by jerk (or "slug flow" in English). In any case, the length of the separation chamber 32 is preferably dimensioned so that, in the most unfavorable flow-through cases, the liquid phases can not leave said separation chamber by its upper end 35.
On observera que la position de l'interface entre phase gazeuse et phases liquides, est ajustée au moyen de la pompe de relevage 24, dont on peut faire varier le débit. Des capteurs peuvent ainsi être installés à l'intérieur de la chambre de séparation 32 pour pouvoir contrôler la pompe de relevage 24.  It will be observed that the position of the interface between the gaseous phase and the liquid phases is adjusted by means of the lifting pump 24, the flow rate of which can be varied. Sensors can thus be installed inside the separation chamber 32 to be able to control the lifting pump 24.
Aussi, grâce à la ou les pompes de relevage 24, il est aisé d'ajuster le niveau de l'interface gaz/liquide réelle 40 illustrée sur les Figures 4 et 6, entre la phase gazeuse et la ou les phases liquides à l'intérieur de la chambre de séparation 32. La position verticale de cette interface gaz/liquide réelle 40 vis-à- vis de l'orifice d'injection 29 est en effet déterminante pour optimiser la séparation gaz/liquide. En outre, des capteurs reliés aux câbles électriques et/ou optiques sont mis en œuvre afin de pouvoir asservir la ou les pompes de relevage 24. Ces capteurs permettent de déterminer, soit le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40, soit la pression au niveau de la ou les pompes de relevage 24, laquelle témoigne de la hauteur de la colonne de phases liquides.  Also, thanks to the lifting pump or pumps 24, it is easy to adjust the level of the actual gas / liquid interface 40 illustrated in FIGS. 4 and 6, between the gaseous phase and the liquid phase or phases at the same time. The vertical position of this actual gas / liquid interface 40 vis-à-vis the injection port 29 is indeed decisive for optimizing the gas / liquid separation. In addition, sensors connected to the electrical and / or optical cables are implemented in order to be able to slave the lifting pump or pumps 24. These sensors make it possible to determine either the actual level of the gas / liquid interface 40, or the pressure at the lift pump or pumps 24, which indicates the height of the column of liquid phases.
En fonctionnement nominal, l'interface gaz/liquide est positionnée à une distance d prédéterminée de l'orifice d'injection 29 de l'élément de distribution 28. La distance d prédéterminée est préférentiellement dimensionnée de manière à ce que le volume tampon de la zone tampon soit compris entre 5 m3 et 20 m3. En pratique, la distance d prédéterminée est généralement supérieure à 50 m. Le contrôle du débit de la ou les pompes de relevage 24 permet de réguler la position du niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 dans la chambre de séparation 32 pour qu'il coïncide avec le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 désiré. Un ou plusieurs capteurs, non représentés, agencés à l'intérieur ou l'extérieur de l'installation sous-marine 18, sont configurés pour mesurer en temps réel, ou à intervalle régulier, le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 dans la chambre de séparation 32. Ce ou ces capteurs peuvent, par exemple, être des capteurs de pression, agencés sous le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 et configurés pour déterminer le niveau réel de ladite interface gaz/liquide 40 à partir de la pression mesurée exercée par la colonne de liquides située entre ladite interface gaz/liquide et ledit capteur de pression. Une unité de commande est configurée pour : In nominal operation, the gas / liquid interface is positioned at a predetermined distance d from the injection orifice 29 of the dispensing element 28. The predetermined distance d is preferably dimensioned so that the buffer volume of the buffer zone is between 5 m 3 and 20 m 3 . In practice, the predetermined distance d is generally greater than 50 m. Controlling the flow rate of the lift pump (s) 24 makes it possible to regulate the position of the actual level of the gas / liquid interface 40 in the separation chamber 32 so that it coincides with the nominal level of the gas / liquid interface. 41 desired. One or more sensors, not shown, arranged inside or outside the subsea installation 18, are configured to measure in real time, or at regular intervals, the actual level of the gas / liquid interface 40 in the separation chamber 32. This or these sensors may, for example, be pressure sensors, arranged under the nominal level of the gas / liquid interface 41 and configured to determine the actual level of said gas / liquid interface 40 to from the measured pressure exerted by the liquid column located between said gas / liquid interface and said pressure sensor. A control unit is configured to:
- augmenter le débit de la ou les pompes de relevage 24 lorsque le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 est au-dessus du niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 désiré, increasing the flow rate of the lifting pump or pumps 24 when the actual level of the gas / liquid interface 40 is above the nominal level of the desired gas / liquid interface 41,
- diminuer le débit de la ou les pompes de relevage 24 lorsque le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 est au-dessous du niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 désiré.  - Decrease the flow rate of the lift pump or pumps 24 when the actual level of the gas / liquid interface 40 is below the nominal level of the desired gas / liquid interface 41.
Un ou plusieurs capteurs de pression sont préférentiellement situés à l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32, et/ou en amont de la ou les pompes de relevage 24. En particulier, les capteurs de pression installés de série avec les pompes de relevage dans les schémas d'installation conventionnels peuvent en particulier être utilisés pour la mesure du niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 en plus de leur utilisation normal de manière à éviter l'installation d'un capteur de pression supplémentaire sur l'installation sous-marine 18.  One or more pressure sensors are preferably located at the lower end 33 of the separation chamber 32, and / or upstream of the lifting pump or pumps 24. In particular, the pressure sensors installed in series with the pumps of in conventional installation diagrams can in particular be used for measuring the actual level of the gas / liquid interface 40 in addition to their normal use so as to avoid the installation of an additional pressure sensor on the underwater installation 18.
L'utilisation d'un capteur de pression possède l'avantage, par rapport à des capteurs optiques, que son fonctionnement reste inaltéré dans un environnement salissant comme celui des hydrocarbures, contrairement aux capteurs optiques qui sont sujet à l'encrassement et pour lesquels la mesure peut être perturbée en présence d'écoulements turbulents ou de mousse.  The use of a pressure sensor has the advantage, compared to optical sensors, that its operation remains unchanged in a dirty environment such as that of hydrocarbons, unlike optical sensors that are subject to fouling and for which the measurement may be disturbed in the presence of turbulent flows or foam.
L'utilisation d'un ou plusieurs capteurs de pression secondaires, agencés dans la partie supérieure de la chambre de séparation 32, préférentiellement au niveau de l'extrémité supérieure 35, peut permettre de compléter la mesure de pression en calculant le différentiel de pression entre ce ou ces capteurs de pression secondaires et le ou les capteurs de pression agencés sous le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 . Plus le différentiel de pression mesuré est grand, plus le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 peut être déterminé précisément. Dès lors, plus la hauteur de la colonne de phases liquides, se situant en amont du capteur de pression agencé sous le niveau nominal de l'interface gaz/liquide 41 , est grande plus le différentiel de pression sera grand. Ainsi, la longueur de la chambre de séparation 32 est donc déterminée de manière à permettre, en fonctionnement nominal, d'avoir une hauteur de colonne de phases liquides au moins égale à 1 0 m. The use of one or more secondary pressure sensors, arranged in the upper part of the separation chamber 32, preferably at the level of the upper end 35, can make it possible to complete the pressure measurement by calculating the pressure differential between this or these secondary pressure sensors and the pressure sensor or sensors arranged under the level nominal of the gas / liquid interface 41. The greater the measured pressure differential, the more accurately the actual level of the gas / liquid interface 40 can be determined. Therefore, the higher the height of the liquid phase column, located upstream of the pressure sensor arranged below the nominal level of the gas / liquid interface 41, is large plus the pressure differential will be large. Thus, the length of the separation chamber 32 is thus determined so as to allow, in nominal operation, to have a column height of liquid phases at least equal to 1 m.
En particulier, les capteurs de pression installés de série avec la vanne d'arrivée de la conduite d'échappement 20, et agencés au niveau de l'installation de surface 14 dans les schémas d'installation conventionnels, peuvent être utilisés pour la mesure du niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 en plus de leur utilisation normale de manière à éviter l'installation d'un capteur de pression supplémentaire sur l'installation sous-marine 18.  In particular, the pressure sensors installed in series with the inlet valve of the exhaust pipe 20, and arranged at the level of the surface installation 14 in the conventional installation diagrams, can be used for the measurement of the actual level of the gas / liquid interface 40 in addition to their normal use so as to avoid the installation of an additional pressure sensor on the underwater installation 18.
En particulier, l'ajout de capteurs supplémentaires nécessite généralement pour leur fixation, de percer localement les conduites. Or ces perçages tendent à créer des points de fragilité sur les conduites qui induisent des risques sécuritaires majeurs au regard de l'exposition desdites conduites à des pressions de fonctionnement, à des mouvements de torsions et de flexion, ainsi qu'à des vibrations, très importants.  In particular, the addition of additional sensors generally requires for their fixation, to drill locally the pipes. However, these holes tend to create points of weakness on the pipes which induce major security risks with regard to the exposure of said pipes to operating pressures, to torsion and bending movements, as well as vibrations, very important.
En outre, la hauteur importante de la colonne de phases liquides génère une pression importante au niveau de l'aspiration de la ou des pompes de relevage 24. Cette pression importante induit un phénomène de rétro- condensation des bulles de gaz entraînées avec les phases liquides. On entend par rétro-condensation le fait que le gaz se re-liquéfie sous l'effet de la pression élevée. Ainsi, la fraction volumique apparente de gaz mélangée à l'intérieur de la ou des phases liquides au niveau de l'aspiration de la ou les pompes de relevage 24 est réduite de manière significative. En outre, plus la fraction volumique apparente de gaz diminue plus l'efficacité de la ou les pompes de relevage 24 augmente. En effet, plus de gaz est mélangé avec la ou les phases liquides, plus le mélange multiphasique d'hydrocarbures est compressible, et plus l'efficacité de la ou les pompes de relevage 24 diminue. Egalement, la colonne de phases liquides tend, sous l'effet de la gravité, à s'écouler au travers de la ou les pompes de relevage 24 et accroît de fait l'efficacité de ladite ou lesdites pompes de relevage. Ainsi, une grande gamme de pompes de relevage sous-marines conventionnelles est sélectionnable. In addition, the large height of the column of liquid phases generates a high pressure at the suction of the lift pump or pumps 24. This significant pressure induces a phenomenon of retro-condensation of the gas bubbles entrained with the liquid phases. . Retro-condensation means that the gas is re-liquefied under the effect of the high pressure. Thus, the bulk volume fraction of gas mixed within the liquid phase (s) at the suction of the lift pump (s) 24 is significantly reduced. In addition, the higher the bulk volume fraction of gas decreases the more the efficiency of the lift pump (s) 24 increases. Indeed, more gas is mixed with the liquid phase or phases, plus the multiphase hydrocarbon mixture is compressible, and the efficiency of the lifting pump or pumps 24 decreases. Also, the column of liquid phases tends, under the effect of gravity, to flow through the or lifting pumps 24 and increases the effectiveness of said one or more lift pumps. Thus, a wide range of conventional underwater lifting pumps is selectable.
Aussi, lorsque de la mousse se forme au niveau de la zone de séparation secondaire 37, la distance séparant la partie supérieure de la mousse et la ou les pompes de relevage 24 est telle que si une colonne de mousse de cette taille venait à se former, la mousse se décomposerait en liquide sous son propre poids. Ainsi, il est impossible que de la mousse atteigne la ou les pompes de relevage 24 et soit aspirée par cette dernière, évitant ainsi les risques de désamorçage, d'endommagement voire de destruction de ladite ou lesdites pompes de relevage.  Also, when foam forms at the level of the secondary separation zone 37, the distance separating the upper part of the foam and the lifting pump or pumps 24 is such that if a foam column of this size were to form foam would decompose into liquid under its own weight. Thus, it is impossible for the foam to reach the lifting pump or pumps 24 and be sucked by the latter, thus avoiding the risk of defusing, damaging or even destruction of said lifting pump or pumps.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, un capteur de pression amont est installé en amont ou au niveau de l'orifice d'injection 29. Ce capteur de pression amont permet de détecter un potentiel engorgement provisoire de la zone tampon. Dans un tel cas d'engorgement provisoire, le niveau réel de l'interface gaz/liquide 40 se situerait au-dessus de l'orifice d'injection 29. Un tel cas d'engorgement est indésirable et induit la dégradation des performances de la séparation gaz/liquide. Dès lors, lorsque le capteur de pression amont détecte un cas d'engorgement de la zone tampon, l'unité de commande peut :  In an advantageous embodiment of the invention, an upstream pressure sensor is installed upstream or at the injection orifice 29. This upstream pressure sensor makes it possible to detect a potential temporary congestion of the buffer zone. In such a case of temporary waterlogging, the actual level of the gas / liquid interface 40 would be above the injection port 29. Such a case of clogging is undesirable and induces the degradation of the performance of the gas / liquid separation. Therefore, when the upstream pressure sensor detects a case of clogging of the buffer zone, the control unit can:
- soit commander l'augmentation du débit de la ou les pompes de relevage 24 en conséquence,  - either control the increase of the flow rate of the lifting pumps 24 accordingly,
- soit, dans certain cas où il y a un risque d'endommagement de l'installation sous-marine 18, commander l'arrêt de dispositifs situés en amont ou en aval de ladite installation sous-marine ainsi que l'arrêt de la ou les pompes de relevage 24.  or, in certain cases where there is a risk of damaging the underwater installation 18, controlling the shutdown of devices located upstream or downstream of said underwater installation and the shutdown of the lifting pumps 24.
Afin d'éviter l'accumulation et l'adhérence de condensais solidifiés, par exemple des paraffines, du gel, des glaces, ou des hydrates qui viendraient adhérer aux parois internes de la chambre de séparation 32, il est prévu de mettre en œuvre des éléments chauffants le long de la chambre de séparation 32. Ainsi, le réchauffement de ces condensais solidifiés provoque leur fonte. Les éléments chauffants peuvent alors être alimentés par une alimentation électrique s'étendant le long de la chambre de séparation 32 et commandés et contrôlés, par exemple par l'intermédiaire de fibres optiques étendues également le long de la chambre de séparation 32. In order to avoid the accumulation and adhesion of solidified condensates, for example paraffins, gel, ice, or hydrates which would adhere to the internal walls of the separation chamber 32, it is intended to implement heating elements along the separation chamber 32. Thus, the warming of these solidified condensates causes them to melt. The heating elements can then be powered by a power supply extending along the separation chamber 32 and controlled and controlled, for example by means of extended optical fibers also along the separation chamber 32.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, notamment lorsque les profondeurs d'eau sont importantes et que donc l'environnement de l'installation sous-marine 18 est froid, les conduites d'échappement 20 et de récupération 22 présentent un revêtement externe d'isolation de manière à éviter les transferts thermiques de l'intérieur vers l'extérieur desdites conduites d'échappement 20 et de récupération 22 et donc à limiter la diminution de température de la phase gazeuse et des phases liquides circulant dans lesdites conduites d'échappement et de récupération. Le cas échéant, et de façon identique à la chambre de séparation 32, la conduite d'échappement 20, la conduite de récupération 22 ainsi que tout autre équipement de l'invention, peuvent être équipés, en partie ou en totalité, de moyen de chauffage actif, direct ou indirect. Ce moyen de chauffage actif peut comprendre des câbles électriques chauffants agencés autour de la conduite d'échappement 20, et/ou de la conduite de récupération 22 et/ou de tout autre équipement, et configurés pour chauffer la ou les phases liquides et gazeuse à l'intérieur desdites conduites ou desdits équipements. Selon une variante de réalisation, le moyen de chauffage actif peut comprendre un dispositif d'induction d'un courant dans le corps métallique de la conduite d'échappement 20, et/ou de la conduite de récupération 22 et/ou de tout autre équipement de manière à créer au niveau de ladite conduite ou dudit équipement un dégagement de chaleur par effet joule et ainsi chauffer la ou les phases liquides et gazeuse à l'intérieur desdites conduites ou desdits équipements. Le moyen de chauffage actif peut également comprendre des moyens de mesure de la température des phases liquides et gazeuses. Ces moyens de mesure peuvent, par exemple, se présenter sous la forme de fibres optiques agencées autour de la conduite d'échappement 20, et/ou de la conduite de récupération 22 et/ou de tout autre équipement. Une unité de commande de la température peut alors être configurée pour réguler la température des phases liquides et gazeuse à une valeur désirée. Le maintien des phases liquides et gazeuse à une température désirée permet d'éviter la formation d'hydrates solides, de glace, de cire, ou autres, notamment pendant les phases d'arrêt de production. According to a particular embodiment of the invention, especially when the water depths are large and therefore the environment of the subsea installation 18 is cold, the exhaust pipes 20 and recovery 22 have a coating external insulation so as to avoid heat transfer from the inside to the outside of said exhaust pipes 20 and recovery 22 and thus to limit the temperature decrease of the gas phase and the liquid phases flowing in said ducts d exhaust and recovery. Where appropriate, and identically to the separation chamber 32, the exhaust pipe 20, the recovery pipe 22 and any other equipment of the invention may be equipped, in part or in whole, with active heating, direct or indirect. This active heating means may comprise heating electric cables arranged around the exhaust pipe 20, and / or the recovery pipe 22 and / or any other equipment, and configured to heat the liquid or gaseous phase (s) at inside said pipes or said equipment. According to an alternative embodiment, the active heating means may comprise a device for induction of a current in the metal body of the exhaust pipe 20, and / or the recovery pipe 22 and / or any other equipment. so as to create at the level of said pipe or said equipment a joule heat release and thus heat the liquid or gaseous phase or phases within said pipes or said equipment. The active heating means may also comprise means for measuring the temperature of the liquid and gaseous phases. These measuring means may, for example, be in the form of optical fibers arranged around the exhaust pipe 20, and / or the recovery pipe 22 and / or any other equipment. A temperature control unit can then be configured to control the temperature of the liquid and gaseous phases to a desired value. Maintaining the liquid and gaseous phases at a temperature desired avoids the formation of solid hydrates, ice, wax, or other, especially during production stop phases.
Cette possibilité de chauffe peut permettre d'éviter la formation d'hydrates solides ou encore les dépôts de cire notamment en phase d'arrêt de production mais peut également être utilisée de manière continue au cours des opérations normales de production.  This possibility of heating can make it possible to avoid the formation of solid hydrates or wax deposits, especially during the production stop phase, but can also be used continuously during normal production operations.
Comme représenté sur les Figures 1 à 4, l'installation sous-marine 18 est équipée d'un conduit de dérivation 1 1 muni d'une vanne d'arrêt 13 et qui relie le conduit d'alimentation sous-marin 16 et la conduite de récupération 22. En phase d'exploitation normale, la vanne d'arrêt 13 est en position de fermeture et s'oppose au passage du mélange multiphasique d'hydrocarbures au travers du conduit de dérivation 1 1 . En revanche, lors des opérations de maintenance et de raclage de la conduite de récupération 22 notamment, ou bien lorsque le mélange multiphasique d'hydrocarbures ne contient plus assez de gaz, on porte la vanne d'arrêt 13 en position d'ouverture de manière à permettre le passage des dispositifs de maintenance et/ou de raclage, et/ou le passage du mélange multiphasique d'hydrocarbure au travers du conduit de dérivation 1 1 de manière à dériver ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures directement dans la conduite de récupération 22, sans séparation gaz/liquide préalable. De surcroît, une autre vanne non représentée peut être installée au niveau de la jonction entre le conduit d'alimentation sous-marin 16 et la conduite d'injection 34 afin d'éviter les remontées de liquide, ou du dispositif de raclage (« PIG » pour « Pipeline Intervention Gadget » en langue anglaise) à l'intérieur lorsque la vanne d'arrêt est en position d'ouverture.  As represented in FIGS. 1 to 4, the underwater installation 18 is equipped with a bypass duct 11 equipped with a shut-off valve 13 and which connects the submarine supply duct 16 and the duct 22. In the normal operating phase, the stop valve 13 is in the closed position and opposes the passage of the multiphase hydrocarbon mixture through the bypass duct January 1. On the other hand, during the maintenance and scraping operations of the recovery line 22 in particular, or when the multiphase hydrocarbon mixture no longer contains enough gas, the shut-off valve 13 is brought to the open position in such a way that allowing the passage of the maintenance and / or scraping devices, and / or the passage of the multiphase hydrocarbon mixture through the bypass duct 1 1 so as to divert said multiphase hydrocarbon mixture directly into the recovery line 22 without prior gas / liquid separation. In addition, another valve not shown can be installed at the junction between the subsea feed duct 16 and the injection pipe 34 to prevent upwelling, or the scraper device ("PIG For "Pipeline Intervention Gadget" in English) inside when the shutoff valve is in the open position.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, non représenté, un ou plusieurs séparateurs en ligne peut être installé au niveau de la conduite de récupération 22, le plus généralement en amont de la ou les pompes de relevage 24, afin de séparer la phase gazeuse résiduelle du mélange multiphasique d'hydrocarbures deuxièmement séparé. Le séparateur en ligne se présente sous la forme d'un corps cylindre agencé dans l'axe de la conduite de récupération 22. Le séparateur en ligne comporte un moyen pour imposer un mouvement rotatif au mélange multiphasique d'hydrocarbures deuxièmement séparé. Par effet centrifuge, la ou les phases liquides plus denses que la phase gazeuse vont se plaquer sur les parois du corps cylindrique, tandis que la phase gazeuse moins dense va être expulsée de la ou des phases liquides pour se retrouver dans une zone centrale dudit corps cylindrique. Le séparateur en ligne comprend alors un conduit d'extraction de la phase gazeuse dont une première partie s'étend coaxialement au corps cylindrique de manière à ce que la phase gazeuse de la zone centrale dudit corps cylindrique pénètre à l'intérieur dudit conduit. Le diamètre du conduit d'extraction, généralement inférieur à la moitié du diamètre du corps cylindrique, est préférentiellement dimensionné de manière à extraire en sus de la phase gazeuse située dans la zone centrale dudit corps cylindrique, une fine couche de phase liquide de manière à s'assurer que la phase liquide sortant du séparateur en ligne est au maximum épuré de la phase gazeuse. Le conduit d'extraction comporte alors une deuxième partie s'étendant orthogonalement à la périphérie du corps cylindrique et traversant ledit corps cylindrique. Les première et deuxième parties du conduit d'extraction sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un coude. La ou les phases liquides, quant-à-elles s'écoulent autour du conduit d'extractions vers la conduite de récupération 22. La deuxième partie du conduit d'extraction est alors raccordée à la conduite d'échappement 20 pour y réinjecter la phase gazeuse nouvellement séparée, ou encore directement à l'installation de surface 14. Dans ce mode de réalisation particulier comportant un séparateur en ligne, il est possible de minimiser les dimensions de la conduite d'échappement 20, et notamment de la chambre de séparation 32, sans dégrader la séparation gaz/liquide globale. En effet, la minimisation les dimensions de la conduite d'échappement 20 tend à dégrader la première et la deuxième séparation gaz/liquide qui s'effectuent au niveau des zones de séparation primaire 36 et secondaire 37. L'adjonction d'un séparateur en ligne permet par alors une troisième séparation gaz/liquide de compenser la dégradation des première et deuxième séparations gaz/liquide. L'utilisation d'un séparateur en ligne agencé en aval de l'extrémité inférieure 33 de la chambre de séparation 32 est particulièrement avantageuse dans la mesure où la hauteur de la colonne de phases liquides dans la zone de séparation secondaire de ladite chambre de séparation génère : - une pression suffisante au niveau dudit séparateur en ligne pour permettre un écoulement naturel du mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur du séparateur en ligne. According to a particular embodiment of the invention, not shown, one or more line dividers can be installed at the recovery line 22, most generally upstream of the lifting pump or pumps 24, in order to separate the residual gas phase of the two-phase multiphase hydrocarbon mixture. The line separator is in the form of a cylinder body arranged in the axis of the recovery line 22. The in-line separator includes means for imposing rotational movement on the two-phase multiphase hydrocarbon mixture. By centrifugal effect, the liquid phase (s) more dense that the gaseous phase will be pressed on the walls of the cylindrical body, while the less dense gaseous phase will be expelled from the liquid phase or phases to end up in a central zone of said cylindrical body. The line separator then comprises a gas phase extraction duct, a first part of which extends coaxially with the cylindrical body so that the gaseous phase of the central zone of said cylindrical body penetrates inside said duct. The diameter of the extraction duct, generally less than half the diameter of the cylindrical body, is preferably dimensioned so as to extract in addition to the gas phase located in the central zone of said cylindrical body, a thin layer of liquid phase so as to ensure that the liquid phase leaving the in-line separator is at the most purified from the gas phase. The extraction duct then comprises a second portion extending orthogonally to the periphery of the cylindrical body and passing through said cylindrical body. The first and second parts of the extraction duct are connected to each other via a bend. The liquid phase (s), for their part, flow around the extraction duct towards the recovery line (22). The second part of the extraction duct is then connected to the exhaust duct (20) so as to reinject the phase gaseous newly separated, or directly to the surface installation 14. In this particular embodiment comprising an in-line separator, it is possible to minimize the dimensions of the exhaust pipe 20, including the separation chamber 32 , without degrading the overall gas / liquid separation. Indeed, the minimization of the dimensions of the exhaust pipe 20 tends to degrade the first and second gas / liquid separation which take place at the primary and secondary separation zones 36 and 37. The addition of a separator The line then allows a third gas / liquid separation to compensate for the degradation of the first and second gas / liquid separations. The use of an in-line separator arranged downstream of the lower end 33 of the separation chamber 32 is particularly advantageous insofar as the height of the column of liquid phases in the secondary separation zone of said separation chamber generates: a sufficient pressure at said on-line separator to allow a natural flow of the multiphase hydrocarbon mixture within the in-line separator.
- une pression de fonctionnement au niveau dudit séparateur en ligne supérieure à la pression de fonctionnement au niveau de la zone de séparation primaire de la chambre de séparation 32 pour permettre de réinjecter la phase gazeuse provenant de la troisième séparation gaz/liquide à l'intérieur de la conduite d'échappement 20, et ainsi éviter le risque que la phase gazeuse provenant de la première et deuxième séparation gaz/liquide ne s'échappe par le conduit d'extraction et se dirige vers le séparateur en ligne. Dans une telle configuration, la chambre de séparation 32 permet notamment l'absorption des éventuels bouchons de phases liquides pendant les régimes par à-coup et génère en entrée du séparateur en ligne un régime continu dépourvu d'à-coup, le régime par à-coup étant incompatible avec le bon fonctionnement dudit séparateur en ligne.  an operating pressure at said on-line separator greater than the operating pressure at the primary separation zone of the separation chamber 32 to allow reinjecting the gas phase from the third gas / liquid separation inside. the exhaust pipe 20, and thus avoid the risk that the gas phase from the first and second gas / liquid separation escapes through the extraction duct and goes to the line separator. In such a configuration, the separation chamber 32 notably allows the absorption of any liquid phase plugs during the jerk regimes and generates at input of the on-line separator a continuous regime devoid of jerk, the system by -coup being incompatible with the proper operation of said on-line separator.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Méthode de séparation gaz/liquide en milieu sous-marin, d'un mélange multiphasique d'hydrocarbures, ladite méthode étant du type comprenant les étapes suivantes : 1. A gas / liquid separation method in a submarine environment, of a multiphase hydrocarbon mixture, said method being of the type comprising the following steps:
a) on installe une chambre de séparation longitudinale (32) au droit d'un fond marin (10), et on oriente ladite chambre de séparation (32) selon une direction opposée audit fond marin, ladite chambre de séparation (32) présentant une extrémité inférieure (33) et une extrémité supérieure (35) opposée ;  a) a longitudinal separation chamber (32) is installed in line with a seabed (10), and said separation chamber (32) is oriented in a direction opposite to said seabed, said separation chamber (32) having a lower end (33) and an opposite upper end (35);
b) on extrait dudit fond marin (10) ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures comprenant une phase gazeuse et au moins une phase liquide ; et,  b) extracting from said seabed (10) said multiphase hydrocarbon mixture comprising a gaseous phase and at least one liquid phase; and,
c) on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32) pour autoriser ladite au moins une phase gazeuse à s'échapper vers ladite extrémité supérieure (35), tandis que ladite au moins une phase liquide s'évacue vers ladite extrémité inférieure (33) ;  c) injecting said multiphase hydrocarbon mixture into said separation chamber (32) to allow said at least one gaseous phase to escape to said upper end (35), while said at least one liquid phase is evacuated to said lower end (33);
caractérisée en ce qu'a l'étape c), on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures selon une composante tangentielle de ladite chambre de séparation (32), de manière à provoquer la rotation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32).  characterized in that in step c) said multiphase hydrocarbon mixture is injected in a tangential component of said separation chamber (32) to cause rotation of said multiphase hydrocarbon mixture within said separation chamber (32).
2. Méthode de séparation selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'on récupère ladite au moins une phase gazeuse à ladite extrémité supérieure (35).  2. Separation method according to claim 1, characterized in that said at least one gaseous phase is recovered at said upper end (35).
3. Méthode de séparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on aspire ladite au moins une phase liquide à travers ladite extrémité inférieure (33).  3. Separation method according to claim 1 or 2, characterized in that sucks said at least one liquid phase through said lower end (33).
4. Méthode de séparation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on suspend ladite chambre de séparation (32) dans le milieu sous-marin.  4. Separation method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that suspending said separation chamber (32) in the underwater environment.
5. Méthode de séparation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'à l'étape c), on injecte ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures selon, en outre, une composante axiale de ladite chambre de séparation (32). 5. Separation method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in step c), said multiphase mixture is injected hydrocarbon further according to an axial component of said separation chamber (32).
6. Installation sous-marine de séparation gaz/liquide d'un mélange multiphasique d'hydrocarbures, ledit mélange multiphasique d'hydrocarbures comprenant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide, ladite installation comprenant, d'une part un conduit d'alimentation sous-marin (16) dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures, et d'autre part, une chambre de séparation longitudinale (32) destinée à être installée sensiblement verticalement, ladite chambre de séparation (32) présentant une extrémité inférieure (33) et une extrémité supérieure (35) opposée, ledit conduit d'alimentation sous-marin (16) débouchant à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32) de manière à autoriser ladite au moins une phase gazeuse à s'échapper vers ladite extrémité supérieure (35) de ladite chambre de séparation, tandis que ladite au moins une phase liquide s'évacue vers ladite extrémité inférieure (33) ;  6. Subsea gas / liquid separation installation of a multiphase mixture of hydrocarbons, said multiphase hydrocarbon mixture comprising at least one gaseous phase and at least one liquid phase, said installation comprising, on the one hand, a conduit of subsea supply (16) of said multiphase hydrocarbon mixture, and secondly, a longitudinal separation chamber (32) to be installed substantially vertically, said separation chamber (32) having a lower end (33) and an opposite upper end (35), said subsea feed duct (16) opening into said separation chamber (32) so as to allow said at least one gas phase to escape to said end upper (35) of said separation chamber, while said at least one liquid phase is evacuated to said lower end (33);
caractérisée en ce que ledit conduit d'alimentation sous-marin (16) débouche à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32) selon une composante tangentielle de ladite chambre de séparation de manière à provoquer la rotation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32).  characterized in that said submarine feed duct (16) opens into said separation chamber (32) in a tangential component of said separation chamber so as to cause rotation of said multiphase hydrocarbon mixture to inside said separation chamber (32).
7. Installation sous-marine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une conduite d'échappement (20) de ladite au moins une phase gazeuse s'étendant dans le prolongement de ladite extrémité supérieure (35).  7. Underwater installation according to claim 6, characterized in that it comprises an exhaust pipe (20) of said at least one gaseous phase extending in the extension of said upper end (35).
8. Installation sous-marine selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite chambre de séparation (32) et ladite conduite d'échappement forment une seule et même conduite.  8. Underwater installation according to claim 7, characterized in that said separation chamber (32) and said exhaust pipe form a single pipe.
9. Installation sous-marine selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une conduite de récupération (22) de ladite au moins une phase liquide s'étendant dans le prolongement de ladite extrémité inférieure (33). 9. Underwater installation according to any one of claims 6 to 8, characterized in that it comprises a recovery line (22) of said at least one liquid phase extending in the extension of said lower end (33). ).
10. Installation sous-marine selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite chambre de séparation (32) et ladite conduite de récupération (22) de ladite au moins une phase liquide forment une seule et même conduite. 10. Subsea installation according to claim 9, characterized in that said separation chamber (32) and said recovery line (22) of said at least one liquid phase form a single pipe.
1 1 . Installation sous-marine selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pompe de relevage 1 1. Underwater installation according to any one of claims 6 to 10, characterized in that it further comprises a lifting pump
(24) de ladite au moins une phase liquide raccordée à ladite extrémité inférieure (33). (24) of said at least one liquid phase connected to said lower end (33).
12. Installation sous-marine selon l'une quelconque des revendications 6 à 1 1 , caractérisée en ce que ledit conduit d'alimentation sous-marin (16) débouche à l'intérieur de ladite chambre de séparation (32) selon, en outre, une composante axiale de ladite chambre de séparation (32).  12. Underwater installation according to any one of claims 6 to 11, characterized in that said submarine feed duct (16) opens into said separation chamber (32) according to, furthermore an axial component of said separation chamber (32).
13. Installation sous-marine selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisée en ce que ladite chambre de séparation (32) comprend des organes de déviation dudit mélange multiphasique d'hydrocarbures pour favoriser la séparation desdites phases gazeuses et liquides.  13. Underwater installation according to any one of claims 6 to 12, characterized in that said separation chamber (32) comprises deflecting members of said multiphase mixture of hydrocarbons to promote the separation of said gaseous and liquid phases.
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