Brevet FR2333939A1 — publié le 19770701

La présente invention se rapporte aux installations de forage pétro- lieras en général et plus particuliàrement aux installations de forage en mer où des puits de pétrole ou de gaz sont groupés sur des emplacements exposés situés à un niveau relativement profond, par exemple, au-delà de 100 m, comme c est le cas dans la mer du Nord. Selon l'invention une installation de puits de pétrole ou de gaz sousmarine comprend une plate-forme supportée à une certaine distance au-dessus du fond de l'eau et à une certaine distance au-dessous de la surface de celle-ci sur une charpente comprenant un certain nombre de tubes verticaux étayés les uns par rapport aux autres et dont les extrémités inférieures reposent pratiquement sur le fond de la mer, des tubes-guides s'étendant respectivement dans les tubes verticaux, cependant que leurs extrémités inférieures sont fixées dans le fond, les extrémités supérieures des tubes-guides et des tubes verticaux étant fixées à la plate-forme, des têtes de puits montées sur la plate-forme, têtes qui sont reliées aux puits forés par les tubes-guides, un tube d'accès ayant une partie inférieure agrandie qui est fixée de façon étanche à laplate-forme et qui forme avec celle-ci une chambre logeant lesdites têtes de puits, l'extrémité supérieure dudit tube d'accès étant au-dessus de la surface de liteau et portant un pont pour le personnel. Pendant le forage des puits, la charpente sert de gabarit pour centrer correctement les tubes-guides sur le fond et par la suite, il continue de les protéger contre les forces latérales exercées par les marées et les courants. Les tubes-guides servent à ancrer la charpente au fond de liteau. Selon une particularité préférée de l'invention, le tube d'accès a -un joint articulé situé, de préférence, juste au-dessus de la partie agrandie de l'extrémité inférieure du tube. La chambre est destinée à être placée à 60 ou 90 m sous le niveau de l'eau où les vagues de la surface ne produisent pratiquement aucun mouvement, et le joint articulé permet aux parties supérieures du tube d'accès de se déplacer sous l'action de la marée, des vagues et du vent sans imposer une contrainte excessive à la charpente de support.Le tube d'accès pourrait renfermer des chambres de sustentation contribuant à le maintenir vertical, à contrôler les forces de compression s 1exerçant sur l'installation et pour permettre un certain contrôle du tube d'accès pendant son installation et son enlèvement éventuel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure. illustre une installation pétrolière complète ; - les figures 2 à 7 illustrent les différentes étapes de mise en place de la charpente de support de l'installation représentée sur la figure I - - les figures 8 à il montrent les étapes successives du montage du tube d'accès de l'installation ; et, - la figure 12 illustre la chambre de celle-ci. En se référant d'abord à la figure 1, on voit une installation qui comprend une charpente de support 10, une chambre 11 et un tube d'accès 12 dont l'extrémité supérieure s 'élève au-dessus de la surface 5 de l'eau et qui porte un pont 13 sur lequel sont érigées les installations pour le personnel, une aire de service et une aire d'atterrissage pour hélicoptères 14. Le Le châssis 10 se compose d'un certain nombre de tubes 15 dont les extrémités inférieures reposent sur le fond de la mer. Le nombre des tubes est, au moins, égal à celui des puits devant être forés au lieu de l'installation et, vue en plan, la disposition relative de P ces tubes correspond à celle de ces puits. Les extrémités supérieures des tubes 15 sont fixes à une plateforme 16, dans l'alignement des ouvertures de celle-ci, et des tubes d'entretoisement 17 sont soudés aux tubes 15. La plate-forme a la forme d'un pont cellulaire extrêmement robuste conçu pour résister aux contraintes imposées par la pression de l'eau sur sa surface inférieure quand, comme sur la figure 1, ce pont forme la paroi inférieure d'une chambre renfermant les arbres de Noël.Cette structure cellulaire peut aussi offrir des facilités pour stocker de l'eau potable, du carburant diesel et d'autres liquides dont on peut avoir besoin. Dans ce mode de réalisation, le cercle de tubes 15 est entouré d'un cercle extérieur de guides verticaux tubulaires 18 par lesquels les piles sont enfoneces ou fixées d'une autre maniere dans le fond de la mer. Les guides 18 et les piles s'élèvent moins haut au-dessus du fond que les tubes 15. D'autres tubes d'entretoisement 17 s'étendent entre les tubes 15 et les guide-piles 18, renforçant ainsi l'ensemble et l'empêehant de se déplacer latéralement. Des tubes-guides, qui ne sont pas visibles sur la figure 1, traversent les tubes 15 et s'enfoncent dans le fond de la mer, les extrémités supérieures de ceux-ci étant fixées à la plate-forme et isolées hermétiquement par rapport aux ouvertures de cette dernière. Les tubes-guides servent de piles pour ancrer la charpente 10 au fond, en contribuant ainsi à la stabilité de cette dernière. La chambre Il est formée conjointement par la plate-forme 16 et par une partie agrandie 19 de l'extrémité inférieure du tube d'accès 12. Le tube d'accès comporte, immédiatement au-dessus de la chambre 11, un joint articulé 20 qui offre un certain degré de liberté aux parties supérieures du tube d'accès, afin d'éviter la transmission de forces latérales excessives à la charpente 10. Le tube d'accès renferme'des chambres de sustentation qui peuvent être disposées en un ou plusieurs points déterminés de sa longueur maisqui sont plus particulièrement disposées dans ses parties supérieures de façon à le solliciter vers une attitude verticale et pour permettre de contrôler les forces de compression s'exerçant sur la charpente. Des arbres de Noël ou des têtes de puits analogues 21 sont logés dans la chambre 11, comme représenté schématiquement sur la figure 12, tandis que des cheminées 22 équipées de panneaux étanches amovibles 23 sont prévues dans la partie agrandie 19 du tube d'accès, dans l'alignement des tubes-guides respectifs. Les têtes de puits 21 pourraient être interconnectées par un collecteur conduisant à une colonne montante de production 24 reliées, aux fin de support, à l'un des tubes 15 et qui s'abaisse vers le fond de la mer où elle est raccordée à une conduite d'hydrocarburés. La chambre Il pourrait comporter des cloisons 25 et des éléments de raidissement, au besoin. Des portes 26 donnent accès à la chambre depuis la partie inférieure du tube d'accès. On assemble l'installation, on fore les puits et on les surmonte ensuite, au besoin, d'une tour semi-submersible ; et on va décrire maintenant le procédé d'assemblage. La construction de la charpente 10, représentée sur les figures 2 à 7, incluant les guide-piles 18 et la plate-forme 16, est exécutée à terre, les extrémités supérieures des tubes 15 étant introduites et fixées dans les ouvertures de la plate-forme. On transporte ensuite la charpente dans une position horizontale au lieu de forage sur une barge. La charpente, convenablement lestee, est ensuite mise à l'eau (figure 3) et est amenée dans une position verticale en agissant sur le lest (figure 5). On manoeuvre ensuite la charpente pour l'amener sous les engins de levage de la tour de forage semi-submersible 30 (figure 6), puis au moyen des engins de levage et par un contrôle continu du lestage, on la descend au fond.Des jets d'eau pourraient être utilisés pour permettre d'enfoncer les piles dans le fond de la mer, à travers les guides 18. On utilise ensuite la tour pour descendre les tubes-guides-à travers les tubes verticaux 15 de la charpente dans le fond, et on fixe solidement leurs extrémités supérieures à la plate-forme afin d'ancrer effectivement la charpente 10 au fond de la mer. On voit que la charpente 10 sert de gabarit pour le forage des puits. Des joints sont interposés entre les tubes-guides et la plate-forme à l'endroit où les premiers traversent la seconde. On fore les puits à travers les tubes-guides, de la manière habituelle, la tour étant centrée à tour de roule au-dessus de chaque tube-guide, et on fixe les arbres de Noël au sommet des tubages des puits, sur la plate-forme, pour compléter les puits On installe ensuite le tube d'accès de la manière représentée sur les figures 8 à 11. Le tube d'accès, dont les caissons flottants ont été convenablement vidés, est remorqué au point de forage, est amené dans une position verticale (figure 9) en réglant la sustentation, puis est amené sous les engins de levage de la tour 30. En manoeuvrant les engins et en réglant la sustentation, on descend le tube d'accès et on le fixe à la plate-forme. On vide ensuite l'eau du tube d'acces au moyen d'une pompe, de sorte que les joints appropries prévus entre la plate-forme et l'extrémité inférieure du tube d'accès sont fermement comprimés par les forces hydrostatiques agissant sur les surfaces extérieures de la chambre, assurant ainsi l'étanchéité de cette dernière. Des installations provisoires d'éclairage, de ventilation et d'alimentation électrique sont ensuite établies, à partir de la tour de forage, pour permettre aux techniciens d'entrer dans la chambre par la cheminée d'acces en vue de procéder à l'installation de collecteurs sur les arbres de Noël, de raccorder la colonne de production 24 et pour établir des installations électriques permanentes, des tuyauteries pour des gaz inertes, etc. Des dispositions pourraient être prises pour transporter le pétrole ou le gaz du collecteur vers la surface afin de le charger sur des bateaux, au lieu de le diriger vers des tuyauteries. Pour finir, on installe le pont 13, préfabriqué en petits modules, à l'aide des grues équipant la tour de forage. On pompe l'eau des chambres de sustentation du tube d'accès dans la mesure qui convient pour régler convenablement les forces de compression agissant sur la charpente et pour maintenir le tube d'accès pratiquement vertical dans toutes les conditions ambiantes. Ensuite, la tour de forage peut être enlevée pour la transporter ailleurs. Quand l'installation a, par lasuite, besoin d'une réfection, on ramène la tour et on exécute les travaux qui s'imposent sur les puits par les cheminées 22, le tube d'accès et la chambre ayant été noyés et les panneaux 23 enlevés. La charpente est, de préférence, calculée pour que la plate-forme soit à 60 - ou 90 mètres sous liteau, de façon que les plongeurs puissent travailler sur elle sans difficulté. On voit que la charpente 10 constitue non seulement un gabarit pour le forage mais que, de plus, elle protège les tubes-guides contre les forces latérales exercées par les marées et par les courants. REYENDICATIONS 1. Installation de puits de pétrole ou de gaz sous marine caractérisée en ce qu'elle comprend,une plate-forme supportée à une certaine distance au-dessus du fond de l'eau et à une certaine distance sous la surface de l'eau sur une charpente de support qui comprend un certain nombre de tubes verticaux étayés l'un par rapport à l'autre et dont les extrémités inférieures reposent pratiquement sur le fond de la mer, des tubes-guides s'étendant respectivement dans les tubes verticaux et dont les extrémités inférieures sont fixées dans le fond de la mer, les extrémités supérieures des tubes-guides et des tubes verticaux étant fixéesà ladite plate-forme, des têtes de puits montées sur la plateforme, têtes qui sont reliées aux puits forés à travers les tubes-guides, un tube d'accès ayant une partie inférieure agrandie qui est fixée de manière étanche à la plate-forme et'qui forme avec cette dernière une chambre logeant lesdites têtes de puits, l'extrémité supérieure dudit tube d'accès étant audessus de la surface de l'eau et portant un pont pour le personnel 2. Installation pétrolière selon la revendication 1 caractérisée en ce que le tube d'accès comporte un joint articulé en un certain point de sa longueur. 3. Installation pétrolière selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit joint articulé est disposé juste au-dessus de la chambre. 4. Installation pétrolière selon l'une quelconque des revendications I à 3 caractérisée en ce que plusieurs piles verticales sont disposées autour du groupe de tubes verticaux et sont fixées dans le fond de la mer par leurs extrémités inférieures, les tubes verticaux étant ancrés à ces piles. 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que la charpente comporte un certain nombre de tubes de guidage verticaux qui sont disposés autour du groupe de tubes verticaux, les piles verticales s'étendant respectivement dans lesdits tubes de guidage, des étayages étant prévus entre les tubes verticaux et les tubes de guidage des piles. 6. Installation pétrolière selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la plate-forme a la forme d'un pont cellulaire conçu pour supporter les forces orientées vers le haut que la pression de l'eau exerce sur lui. 7. Installation pétrolière selon la revendication 5 caractérisée en ce que le pont cellulaire renferme des réservoirs pour le stockage de liquides. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que le tube d'accès comporte des chambres de sustentation. 9. Installation pétrolière selon la revendication 7 caractérisée en ce que certaines, au moins, des chambres de sustentation sont disposées dans les parties supérieures du tube d'accès.