Brevet FR2243109A1 — publié le 19750404

La présente invention a pour objet un dispositif de plateforme marine. Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé par une section de plate-forme, une section de flottabilité, une section unitaire de fond, des premiers moyens de liaison, qui sont flexibles et servant à relier la section de fond à la section de flottabilité, et des seconds moyens rigides de connexion-de la section de plate-forme à la section de flottabilité, de sorte, qu'à l'utilisation, la section de fond est immergée et repose sur le fond de la mer, la section de flottabilité présentant une flottabilité effective et étant reliée à la section de fond par les premiers moyens de liaison et étant situéeau-dessous de la surface de la mer, et la section de plate-forme étant placée au-dessus de cette surface par les seconds moyens de liaison. Cette section de plate-forme peut présenter une flottabilité propre. De préférence, ces sections de plate-forme, de flottabilité et de fond sont agencées pour etre placées en contact mutuel afin de permettre au dispositif complet de flotter en surface,étant ainsi assemblé. Des dléments peuvent etre utiliser pour régler la flotta bilité de la section adéquate. De plus, ou en variante, le dispositif peut comprendre les éléments de réglage de la flottabilité de la section de fond. Les premiers moyens de liaison peuvent comprendre des câbles attachés aux extrémités de la section de fond et qui sont retenus par des éléments de blocage sur la section de flottabilité. De préférence, le dispositif comprend des éléments s'étendant depuis la section de fond, auxquels les premiers moyens de liaison sont attachés, lorsque la section de fond est à, ou voisine de, la surface de la mer, ces moyens d'étendant au-dessus de cette surface. Les seconds moyens de liaison peuvent comprendre des éléments supports fixés à, et s'étendant de, la section de flottabilité, tes moyens permettant la fixation de la section de plateforme dans une position déterminée par rapport aux éléments supports. Le dispositif peut comprendre des moyens de compensation de lrinclinaison de la section de fond, en utilisation. De plus, le dispositif peut comprendre des éléments d'ancrage reliés à la section de flottabilité. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation, et des dessins annexés sur lesquels - la figure I est une vue en élévation latérale d'un dispositif de plate-forme marine selon l'invention, en condition de déplacement; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, des éléments d'ancrage étant jetés depuis la section de flottabilité; - la figure 3 est une vue analogue aux figures précédentes, la section de fond reposant sur le fond de la mer; - la figure 4 est une vue en-plan de la section de fond du dispositif de la figure 1; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, la section de fond étant fixée au fond de la mer; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, la section de flottabilité étant en immersion;; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6, le dispositif étant en condition de fonctionnement; - la figure -8 est une vue en plan d'une variante de la section de fond de la figure 4; - la figure 9 est une vue schématique en plan du dispositif de la figure 1, celui-ci étant agencé pour compenser une inclinaison du fond de la mer; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 6 et représente schématiquement une variante de dispositif selon l'invention en condition de fonctionnement; et - la figure 11 est une vue analogue à la figure 10, le dispositif étant en condition de déplacement. La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de plate-forme marine selon l'invention en condition de déplacement. Ce dispositif peut être préfabriqué et entièrement équipé au sol et remorqué à l'emplacement d'utilisation, par exemple, comme installation de forage ou plate-forme de production. Ce dispositif est sensiblement circulaire, vu en plan, mais peut être de toute autre forme, par exemple triangulaire, carré, octogonal, etc. et est constitué essentiellement d'un pont de marrxuvre ai section de plateforme 10, d'un flotteur 11 et d'une section de fond 12. Lorsque ce dispositif est dans la condition de la figure 1, la section de plate-forme est superposée et est fixée au contact immédiat de la section 11 de flotta bilité. De même la section de fond 12 est au contact immédiat, et au dessous de la section 11 de flottabilité, étant mixe en place par des éléments d'indexation ila et bloquée par des éléments de verrouillage (non représentés).Sous cette forme, le dispositif de plate-forme peut être facilement remorqué à partir d'une cale jusqu'à l'emplacement d'utili sation ou entre des emplacements. Les sections de plate-forme, de flottabilité et de fond peuvent naturellement etre chacune. de toute forme nécessaire. La section de flottabilité peut par exemple être constituée par plusieurs (telsque quatre) éléments allongés de coque mutuellement reliés à l'aide, par exemple, d'un treillis ou charpente à jour. En variante, la section de flottabilité peut être constituée de plusieurs flotteurs sensiblement sphériques reliés de même à l'aide de treillis, de charpente, etc. La section de fond 12 est avantageusement lestée de manière que le dispositif entier présente la stabilité nécessaire. Pour améliorer cette stabilité, la section de plate forme elle-même est de préférence étanche plutôt que constituant une structure ouverte. Cette section présentera ainsi elle-in8me une flottabilité effective, assurant son maintien en surface le cas échéant. Le dispositif ayant été remorqué à ltemplacement déterminé, des ancres 13 (figure-2) sont jetées- de la section 11 de flottabilité à l'aide de remorqueurs, par exemple, et situées sur le fond marin. Un câble 14 de chacusede ces ancres traversent un conduit respectif 15,oa filoir, et un taquet ou cale 16 de la section de flotta6ilité, à partir de coffres d'amarrage et du filoir 17 dans la section de plate-forme 10, vers un treuil 18 de hisse placé sur le plancher 19 de manoeuvre de --la plate-forme. Les câbles 14 sont tirés de, et ramenés à, des coffres 20 de rangement. à immersion de la section de flottabilité, de sorte que l'assise du dispositif de plate-forme n'est pas sensiblement modifiée lorsque les câble 14 sont filés et rangés dans ces coffres 20. D'autres treuils a, montés sur le plancher 19 de manoeuvre de la plate-forme, commandent chacun un filin 22 de tension. Ces filins 22 ou autres éléments, (non représentes), supportent la section de fond au contact de la section de flottabilité lorsque la plate-forme est remorquée. Chaque filin 22 de tension traverse un conduit ou filoir 23 et un taquet d'amarrage 24 et ensuite passe sur un treuil respectif 21 pour aller au coffre 25 de rangement de la section de flottaison. Dès que les ancres 13 ont été mises en place et la tension des filins 14 relchée, les taquets 16 peuvent être bloqués sur les filins ou cablesrespectifs 14. la figure 3 représente la section de fond 12 abaissée et placée sur le fond marin. Plusieurs réservoirs de lestage 26 sont agencés dans cette section de fond et sont remplis ou vidés à distance depuis un tableau 27 de manoeuvre de pon; au plancher 19. Une liaison 28 de commande et d'actionnement s'détend entre le tableau 27 et un compartiment 29 d' entrée aux commandes de la section de fond. Cette section de fond est abaissée de sa position de contact avec la section 11, par la manoeuvre des treuils 21, les réservoirs 26 de lest étant suffisamment remplis pour assurer son immersion au fond. Lorsque cette section 12 repose enplace, le lestage complet est assuré par remplissage de tous les réservoirs 26.Eventuellementg le poids de cette section de fond peut etre augmenté par dépôt de masses solides dans des évidements (non représentés) de surface. La figure 4 est une vue en plan de la section 12 de fond. Cette section comporte un nombre (tel que 5 représentéS de points d'attache 30 à chacun desquels un ou plusieurs cables de tension 22 sont attachés. Cet agencement assure une marge de sécurité suffisante poux qulun cible de tension 22 soit enlevé pour être remplacé,tel qu'en cas de défaillance, sans que la stabilité de la section 11 soit affectée sensiblement. Entre les points voisins 30 d'attache de câble sont disposés des guides 31 de pieux. I1 est clair que tout nombre de points d'attache 30,et de guides 31 de pieux de consolidation, peut être utilisé. Cependant, si cette section de fond est suffisamment lourde, ces guides 31 peuvent etre supprimés et la section repose simplement sous son propre poids sur le fond marin. Le déplacement horizontal de la section de flottaison peut être limité par l'emploi de câbles inclinés 22a (figure 3 reliés à des prolongements 12a de la section de fond. Un plan de section de fond à exten sionsl2a est représenté sur la figure 8,où des points d'attache 30 et des guides 31 de pieux sont agencés. Alors que la section de plate-forme et la section de flottabilité sont encore fixées mutuellement, la tension et la longueur des câbles 14 sont réglées pour situer la position de i'iIpment 32 de porf (figure 5), sur les guides 31 de pieux eux-mêmes, pendant que les pieux 33 sont enfoncés, placés par forage ou par affouillement éventuellement. La stabilité de la section de fond 12 étant assurée avec sécurité sur le fond, temporairement par le remplissage des réservoirs 26, ou de manière permanente, à l'aide d'un pieu 33, la stabilisation de la section 12 de flottabilité et de la section 10 de plate-forme est effectuée comme suit. Tel que sur la figure 6, particulièrement dans le cas où la section de plate-forme nfa pas de flottabilité- effective, des réservoirs 35 de lestage de la section 11 de flotabilité sont remplis de manière contrôlée de sorte que cette section 11 reste suffisamment supportée pour appliquer la tension nécessaire auxc bles22 de tension.Ces câbles de tension sont verticaux et enroulés par les treuils 21, afin de maintenir l'assiette et la position de la section de flottabilité, -et de la submerger, en même temps que la section de plate-forme est soulevée, par exemple, à l'aide des montants ou jambes 36 de vérins hydrauliques (non représentés) ces montants étant fixés à la section de flottabilité et traversant des guides (non représentés) de la plate-forme afin de la maintenir par le dessous immédiatement au-dessus de la surface libre. Le maintien et l'orientation relative des sections de plate-forme, de flottabilité et de fond peuvent être commandés, relativement à des câbles métalliques de tension constante (non représentés) s'étendant entre la plate-forme et la section de fond.Ensuite la section de flottabilité étant immergée- au niveau d'utilisation, la plate-forme 10 est élevée à la hauteur nécessaire, au-dessus de la surface libre et à cette fin est de nouveau soulevée par les montants 36. Les taquets 24 sont ensuite bloqués sur les cibles de tension 22 de sorte que la section de flottabilité est reliée sûrement à la section de fond par les cibles de tension. Dans le cas d'une plate-forme de production, par exemple, les câbles 22a doivent être tendus entre la section de fond et la section de flottabilité lorsque celle-ci est au niveau de fonctionnement. Les montants 36 peuvent être pleins, tels que représentés ou en treillis où charpente à jour, afin de réduire la résistance aux coups de mer. les réservoirs 35 de lest peuvent-alors être,aumoins partiellement vidés de sorte que la section de flottabilité assure la tension nécessaire des câbles 22 et le support de la section de plate-forme, et ainsi de suite. En variante de l'élévation de la section de plate-forme, celle-ci peut avoir une flottabilité effective, à l'immersion de la section 11. Lorsque cette section atteint la position recherchée relativement aux montants 36, les plate-forme et montants sont rigidement fixés mutuellement par des éléments (non représentés). Ensuite, la section de flottabilité 11 est au moins partiellement délestée pour s'élever, jusqu'à ce que le plancher ait atteint le niveau requis au-dessus de la surface libre, en donnant aux câbles la tension nécessaire. La figure 7 représente le dispositif de plate-forme à flot relativement au fond, la section de plate-forme étant élevée par rapport à la section de flottabilité, de sorte que le plancher de manoeuvre 19 est très au-dessus de la hauteur attendue des vagues dans la région. Comme représenté sur la figure 7, l'équipement 32 de travail, c'est-à-dire une installation de forage peut être utilisé soit à travers des ouvertures centrales de' sections de plate-forme, de flottabilité et de fond, soit sur le caté pour étendre la zone de forage (derrick en porte à faux). L'effet des vents et marées, flottabilité,produira un déplacement latéral relativement à la section de fond. Si cette section de fond repose horizontalement, la section de flottabilité lui étant exactement parallèle, un déplacement latéral en résultera, ce qui réalisera un déplacement en parallelogramme du plancher de manoeuvre 19 qui restera horizontal dans les limites du mouvement autorisé par les câbles 22. Un déplacement vertical de second ordre apparaît également du fait de cette modification en parallélogramme. Mais, le fond de mer pouvant être incliné, un déplacement latéral apparaîtra dans ce cas et modifiera l'horizontalitd du plancher~l9. En conséquence, les taquets 24 de blocage de la tension des câbles 22 peuvent être agencés afin de compenser hydrauliquement les variations d'inclinaison de ce plancher, qui apparaîtraient autrement. La figure 9 représente un agencement des taquets 24,destiné. à compenser les défauts d'horizontalité et à assurer le rétablissement du plancher 19 à l'horizontale. Un taquet A est calé rigidement sur son câble respectif de tension 22 dela section de flottabilité. Le taquet B est bloqué sur son câble 22 et est monté dans un coulisseau vertical, qui peut être déplacé hydrauliquement relativement à la section de flottabilité. Le niveau du taquet B peut être réglé à celui du taquet A, en réponse à des signaux de commande dérivés de détecteurs (non représentés), placés en ligne entre les taquets A et B, cette ligne étant fixée comme référence horizontale relativement à la section de flottabilité.De même le niveau d'un taquet D, bloqué sur son câble respectif et monté dans un coulisseau vertical, est dé- placé hydrauliquement de sorte que la ligne de ce taquet D à un point Z, situe à mi-chemin des taquets A- et B soit horizontale. Les taquets C et E travaillent avec un agencement de compensation de pression tel que la répartition de la charge est assurée entre les taquets A, B, D et eux-mêmes. Il est clair que, si le dispositif de plate-forme était utilisé comme base, ou equipement,temporaire de support, le processus défini ci-dessus pourrait etre inversé et la plate-forme utilisée dans les conditions de la figure 1. I1 est possible que la section de fond, étant stabilisée au sol de support, doive être dégagée à force avant d'être soulevée vers le dessous de la section de flottabilité. Ce résultat peut être assuré en réalisant le dessous de cette section de fond avec une structure cellulaire ouverte vers le fond, ou avec un équipement de quilles. De l'air comprimé ou de l'eau sous pression peut alors être amené sur le dessous de cette section pour la dégager du fond.Ce dessous,étant ainsi réalisé, cet agencement permet de faciliter sa mise à l'horizontale sur un fond de profil irrégulier. Il est clair que divers disposw ifs souswrar ns peuvent être agencés dans la section de fond, par exemple dans le but de permettre l'inspection du fond marin ou d'un trou foré. Des vérins hydrauliaues-, des montants ou autres éléments (non représentés) peuvent être disposés en dessous de cette section, afin de faciliter son assise correcte selon des données précises sur le fond et les conditions géologiques. Le personnel d'équipage normal peut être logé sur la section de plate-forme, mais en des eirconstances critiques,il il lui est possible de se retirer dans la section de flottabilité. L'accès du personnel et des services entre ces sections de 212te-fonle et de fs^ttabilité doit évidemment être prévu de ce fait. En plus des situations exposées ci-dessus, le dispositif de plate-forme peut être utilisé comme navire ou péniche semi-submersible de forage, auquel cas, un- grand cloisonnement vertical et étanche peut être réalisé à travers la section de flottabilité s'étendant jusqu'à la plate-forme, avec une ouverture convenable étanche à l'eau,agencée sur le dessous de la section de flottabilité, et où des conduits classiques de connexion et des tubes de forage peuvent passer. Le dispositif de plate-forme peut également être utilisé comme péniche semi-submersible de pose de conduits, ou d'intervention sous-marine. La structure de plate-forme peut également être utilisée comme mouillage classique isolé, pour la mise en cale et le chargement de navire', par exemple de pétroliers. Le dispositif de plate-forme peut de plus être utilisé comme équipement semi-submersible de sondage. A ceetefin une ou des parties de la section de flottabilité peuvent être libérables, entre des éléments de guidage, par exemple, des montants 36 de support en charpente dégagée, afin d'assurer la flottabilité de surface, et la section de fond peut être remplacée par un disque circulaire ou polygonal lourd et rétractable, à ouverture centrale le traversant, ce disque étant suspendu à la section de flottabilité qui peut être soulevée ou abaissée afin d'assurer la stabilité nécessaire. Le dispositif de plate-forme peut être réglisé, au moins partieilement, en béton armé. Le dispositif décrit plus haut présente avantage de pouvoir être facilement déplacé d'une base à une autre et d'être assemblé en place de manière suffisamment rapide. De plus, le dispositif peut être adapté à toute profondeur d'eau, simplement par augmen tation de longueur des câbles 22. Des éléments flexibles autres que des tables peuvent être utilisés pour maintenir la section de flottabilité elativement à ia section de fond, ces- éléments étant par exemple des cordagues charnels, montants télescopiques. tiges ou tubes d'acier reliés atuellement par des raccords convenables etc.En fait, les câbles 22 peuvent être remplacés par tout élément suffisamment élastique, pouvant recevoir les efforts de tension. La dispositif de plate-forme peut également être muni d'éléments (non représentés) de réglage des câbles 22 et, éventuellement, la sec ion de flottabilité peut être réglée pour tout niveau nécessaire du plancher de manoeuvre, au-dessus de la surface de la mer. La section 12 de fond peut outre dventuellement constituée en deux ou plusieurs parties mutuellement urLLculdes . Cet agencement rrésente l'avantage de permettre à cette section, au moins dans certaines limites, de suivre le contour du fond de mer.De même, les sections de plate-forme et de flottabilité peuvent être constituées chacune en plusieurs parties qui sont assemblées et reliées rigidement avant la mise en position d'utilisation du -dispositif Les sections de fond et de flottabilité peuvent éventuellement être de même nature que la section de fond représentée sur la figure 8 avec des prolongements horizontaux etlou verticaux 12a. La section de fond peut être constituée en plusieurs segments en forme de dôme, prévus pour supporter des pressions d immersion par exemple à 350 m ou davantage. Ces segments peuvent être reliés mutuellement, soit rigidement soit par- articulation en groupS avant abaissement de la. section de fond à son emplacement d'immersion. La figure 10 représente schématiquement une autre réalisation de dispositif de plate-forme marine selon l'invention, en condition d'utilisation, et la figure 11 représente ce même dispositif en condition de déplacement. Les éléments analogues des figures 10 et 11 sont indiqués par les mêmes références que ceux des figures 1 à 8. La section de fond 12 comporte plusieurs, par exemple quatre ou davantage, montants 40, Ces montants 40 ont une hauteur telle lorsque le dispositif de plate-forme est en condition de déplacement, qu'ils fassent saillie au-dessus de la surface libre. Entre ces montants 40 et les points d'attache 41 de section de flottåbilitX sont attachés les câbles 22 de tension. I1 est clair que les câbles 22 peuvent être attachés sans utilisation d'intermédiaire du fait que les deux points d'attache, c'est-à-dire les montants 40 et les points d'attache 41 sont au-dessus de la surface libre lorsque le dispositif est en condition de déplacement. La figure 10 représente un agencement dans lequel les câbles 22 sont triangulés c'est-à-dire que tous les câbles ne sont pas mutuellement parallèles. La triangulation de ces câbles assure liavantage que les sections de flottabilité-et de fond réalisent une structure plus rigide qu'avec le parallélisme des câbles. Cependant, il est avantageux qu'un déplacement limité, par exemple de 2 à 5 , soit autorisé, entre les sections de flottabilité et de fond afin de réduire ou d'éviter les dommages causés par les vagues, les courants, etc. Les montants 40 peuvent être de forme permettant d'insérer des barrières de pontons entre les paires voisines de montants. Si l'ouverture d'accès central de la section de fond était refermée par des éléments convenables, il en résulterait que cette section constituerait une coque dans laquelle les sections de plate-forme et de flottabilité seraient disposées. Cet agencement peut être utilisé en cas de nécessité ou pour faciliter le déplacement du dispositif de plate-forme. De très grands ensembles de réservoirs d'emmagasinage de pétrole, destinés à l'emploi en Mer du Nord, notamment, et constitués par des réservoirs interconnectés entourés par une structure à jour pour former un brise-lame, étant endommagés par exemple du fait d'explosion, de collision ou de sabotage, créent des risques de pollutionscooteuses et difficiles à surmonter dans le cas d'un équipement classique. Afin de réduire ou d'éviter ces risques, avec un dispositif selon l'invention, une enceinte peut être agencée de manière à pouvoir être abaissée de la surface de l'eau, ou soulevée de la section de fond ou de la section de flottabilité, en entourant complètement le dispositif de plate-forme à un niveau voisin de la surface libre. Cette enceinte peut être flexible, étanche à l'eau avantageusement réfractaire. En variante, l'enceinte peut être constituée par des segments rigides, qui,étant mutuellement bloqués, assurent l'étanchéité. De cette manière le périmètre extérieur du dispositif de plate-forme peut être étanchéifié, et l'eau ou de l'eau, contaminée ou autre liquide contenu dans l'enceinte, peut alors être refoulé pour permettre l'inspection par exemple,de la section de plateforme ou des réservoirs d'emmagasinage associés. L'enceinte peut être supportée par une couronne flottante entourant le dispositif de plate-forme. Cette couronne peut comporter une paroi rigide s'étendant vers le haut, qui augmente la hauteur de l'enceinte au-dessus de la surface de la mer et qui réduit ou évite le passage des vagues. Cette paroi rigide s'étendant vers le haut, peut être constituée en matériau réfrataire tel par exemple de l'amiante. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de plate-forme marine > caractérisé par une section- de plate-forme, une section de flottabilité, une section unitaire de fond, des premiers moyens de liaison, qui sont flexibles et servant à relier la section de fond à la section de flottabilité, et des seconds moyens rigides de connexion de la section de plate-forme à la section de flottabilité, de sorte qu'sur l'utilisation la section de fond est immergée. et repose sur le fond de la mer, la section de flottabilité présentant une flottabilité effective et étant reliée à la section de fond par les premiers moyens de liaison et étant située au-dessous de la surface de la mer, et la section de plate-forme étant placée au-dessus de cette surface par les seconds moyens de liaison. 2. Dispositif selon la revendication X caractérisé en ce que la section de plate-forme a une flottabilité effective. 3. Disposfftif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sections de plate-forme, de flottabilité et -de fond sont agencées de manière à pouvoir être mises en contact mutuel pour permettre au dispositif de flotter en surface. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par des moyens permettant de régler la flottabilité de la section de flottabilité. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des moyens permettant de régler la elottabilité de la section de fond. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de liaison comprennent des câbles reliés par une extrémité à la section de fond et retenus par des éléments de blocage sur la section de flottabilité 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes et caractérisé par des éléments s'étendant de la section de fond, auxquels sont-attachés lesdits premiers moyens de liaison, et s'étendant au-dessus de la surface de la mer lorsque la section de fond est à > ou voisine de, cette surface. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de liaison comprennent des supports fixés à > et s'étendant de, la section de flottabilité, des elé- ments permettant de fixer la section de plate-forme dans une position diétermiaFe par rapport à ces supports. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dents, caractérise par des moyens servant à compenser l'inclinaison de -la section de fond dans sa position d'utilisation. 10. Dispositif selon l1une quelconque des revendications précédentes- caractérisé par des éléments d'ancrage de fond reliés à la section de flottabilité.