Brevet FR2356772A1 — publié le 19780127

L'invention concerne un procédé érection d'édifices fixes en milieu aquatique, par exemple en mer,lac Qu lagune, ces édifices étant fondés sur ou dans le sol marin. Bien entendu l'invention a également pour objet les édificesréalisés conformément au susdit procédé. D'une manière générale on sait que les édifices actuellement réalisés ou en cours de réalisation comprennent une infrastructure fondée sur le sol sous-marin et dont la partie supérieure émerge au-dessus du plan d'eau. Cette infrastructure est destinée à supporter des installations pouvant être de construction classique, ou bien modulaire ou encore intégrée dans des ponts. A l'heure actuelle il existe deux modes principaux érection d'édifices tels que précédemment définis - selon un premier mode d'érection, l'infrastructure est amenée sur le site par remorquage soit sur barge, soit en flottaison. L'infrastructure est alors positionnée et épinglée dans le fond de la mer. Les installations qu'elle supporte sont soit de construction modulaire, soit classique, intégrée dans des ponts. La mise en place de ces installations sur la partie émergée de l'infrastructure est effectuée à l'aide de harges et de grues flottantes, ce qui impose à la fois des moyens importants et des conditions océanométéorologiques favorables durant des périodes de temps assez longues. - selon un second mode d'érection. Les infrastructures sont construites partiellement à terre et partiellement en flottaison dans des sites abrités. Elles sont alors équipées partiellement ou totalement des installations qu'elles doivent supporter. Elles sont alors remorquées en flottaison et coulées par débalastage ou par d'autres moyens sur le site choisi. Là enmre, des moyens importants, des sites de construction très particuliers et des conditions océano-météorologiques favorables durant des périodes de temps assez longues sont nécessaires, Dans les deux modes d'érection précédemment décrits, l'expé- rience montre qu'une bonne partie des installations fixees sur le support doivent être installées en mer, dans des conditions parfois difficiles, mais toujours extrSmement coûteuses. Par ailleurs, l'infrastructure, les superstructures et les installations qu'elles supportent sont totalement ou partiellement solidarisées En conséquence, toute transformation ultérieure neces site des moyens de levage et de transport lourds et des travaux en mer importants conduisant å des coûts élevés ou des impossibilités de transformation ou d'adaptation. De plus, toute la partie de l'infrastructure et de ce qu'elle contient,par exemple les cuvelages, dans le Ces d'exploitation pétrolière en mer soumise aux conditions océano-météorologiques les plus dures, c'est-à-dire, dans la tranche d'eau et d'atmosphère avoisinant la surface, ne peut en aucun cas, etre remplacée ou réparée en cas d'avarie, corrosion ou érosion par des moyens simples et fiables. Ceci conduit doncà desarrets intempestifs, voir des incidents graves et des coûts de réparation importants. L'invention a pour but de supprimer les inconvénients pré'ce demment mentionnés, et, en particulier d'éviter - Les moyens de levage lourds en mer. - Le renforcement des structures nécessité par les efforts générés par le levage en mer. - Une grande partie des travaux en mer, les installations supportes pouvant être réceptionnées et testées sur le site de construction. Elle se propose en outre d'apporter les aventages suivants - Meilleure approche par le calcul de la structure coque. - Possibilité d'améliorer considérablement la résistance au feu. - Possibilité de remise à l'eau de tout, ou partie de la su- perstructure, à tout moment, pour réparation, entretien ou transformation et ceci dans un site favorable, Si nécessaire. - PossiQilité de montage d'installation dans des eåux plus profondes, pour une infrastructure de hauteur donnée. - Diminution des efforts au niveau du plan d'eau, par diminution de la surface exposée aux effets des vagues et de la houle. - La possibilite de déconnecter ou éventuellement de changer dans le cas ou la superstructure supporte des puits, la partie supérieure des puits, qui est soumise à une corrosion intense, la partie inférieure desdits puits restant solidaire de l'infrastructure. - La possibilité de renifler la superstructure à tous moments, dans le cas ou l'infrastructure ne peut pas être parfaitement nivelée, ou dans lléventualité de tassements différentiels pendant la mise en place ou durant la vie de l'installation, et - L'élimination des limitations de poids, d'encombrement et de temps imposées par des moyens de levage et leur éventuelle dis ponihilité, ainsi que des frais correspondants d'amenée, d'attente et de repli. Pour parvenir à ce résultat, le procédé selon l'invention consiste d'une part à réaliser et à disposer sur le site,de façon connue, une infrastructure d'un genre analogue à celle actuellement utilisé,mais dont la partie supérieure est au moins en partie immergea et d'autre part,à réaliser,par exemple à terre et/ou en flottaison dans des sites choisis, au moins une superstructure supportant et ahritant des volumes fonctionnels, à amener cette superstructure au-dessus de ladite partie immergée de l'infrastructure, à assembler cette superstructure sur ladite infrastructure à l'aide d'au moins un pied ou support intermédiaire, et à soulever ladite super structure sur son ou ses pieds de manière à la mettre hors d'eau. L'infrastructure peut être mise en place par tous moyens nécessaires. La partie supérieure reste au moins en partie immergée à une profondeur telle, par rapport au plan d'eau, qu'elle manage un tirantd1eauaumoins suffisant, pour permettre à la superstructure de venir se positionner au-dessus d'elle par flottaison. La super structure bénéficie d'une flottabilité suffisante de part sa propre construction, ou par l'adjonction de moyens de flottaison annexés, pour naviguer, soit par autopropulsion, soit en utilisant un moyen annexe ou extérieur de propulsion, depuis son ou ses lieux de construction, jusqu'à son ou ses lieux d'érection. Cette superstructure peut être constituée par un ou plusieurs éléments aboutés entre eux à tout moment, entre celui de la construction et celui de la mise en service. Les(oule) supports intermédiaires pourront être installés dans la superstructure soit au moment de l'assemblage de celle-ci soit a' tout autre moment précédent l'érection de la superstructure. Lléquipement(ou les équipements) de translation verticale de la superstructure pourra être installé dans la superstructure soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit à tout autre moment précédant érection de la superstructure. Cet équipement(ou ces équipementsXpourra être laissé à poste fixe, démonté, ou remonté à tout moment auprès érection de la superstructure. La superstructure équipée de son ou de ses supports et du système (ou des systèmes)-de translation verticale vient, par flot taison, se positionner au-dessus de l'infrastructure, le sport (oul supports)est descendu jusqu'à assurer un appui sur l'infrastruture. La superstructure est ensuite élevée au-dessus du plan d'eau par le moyen du système (ou des systèmes)de translation verticale qui agit sur le support (ou les supports)intermédiaire jusqu'au niveau requis. Les supports intermédiaires pourront être liaisonnés ou verrouillés soit par des soudures ou au moyen de verrous, Si l'on désire obtenir une liaison démontable; a)- & l'infrastructure & tout moment,avant,pendant,ou après la translation verticale de la superstructure. La liaison du, ou des supports intermédiaires à l'infrastructure pourra être réalisée, soit par un système indémontable,soit par un système déconnectable. b)- à la superstructure, à tout moment après la translation verticale de la superstructure, soit par un système indémontable, soit par un système déconnectable,et ceci,afin de permettre le démontage éventuel de ,ou des équipements, de translation verticale Il importe de noter que si,pour une raison quelconque, l apparaissait intéressant de déplacer la superstructure, celle-ci pourra être remise flot après deconnection de sa,ou ses liaisons, sur le ou ,les supports intermediaires en utilisant l'équipement ou les equpements de translation verticale et en déconnectant également la ou les liaisons avec l'infrastructure.La superstructure avec Cou sans) le ou les supports intermédiaires et l'équipement ou les équipements de translation verticale se déplace par les mêmes moyens que ceux mentionnés ci-avant. bas modes de réalisation de l'invention seront décrits ci apyres, à titres d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe verticale d'une plate-forme deS=age- production,erigée conformément au procédé selon l'invention. La figure 2 représente sohematiquement une superstructure en cours de remorquage. Les figures 3, 4 et 5 représentent schematiquement trois types d'infrastructure pouvant être utilisés selon l'invention. Avec référence à la figure 1, la plate-forme de forage-production comprend tout d'abord une infrastructure 1 épinglée ou assise sur le fond sous-marin 2. Cette infrastructure 1 qui peut présenter une structure classique, peut être réalisée à terre, remorquée sur le site, puis coulée par débalastace ou par d'autres moyens. Sa particularité essentielle réside dans le fait que, contrairement aux infrastructures couramment utilisées, elle est totalement immergée et comprend, dans sa partie supérieure 3,des moyens 4 sur lesquels peuvent venir prendre appui et outre fixées sur les supports intermédiaires 5 ou pieds de la superstructure 6. La superstructure 6 est réalisée de manière à pouvoir flotter soit de par sa propre construction, soit par l'adjonction de moyens annexes temporaires ou définitiEs. Cette superstructure doit pouvoir être remorquée, comme représente figure 2, depuis son lieu d'assemblage Jusqu'à son site d'installation. Elle peut ega- lement comprendre des moyens lui permettant de naviguer par ses propres moyens, ou grâce a' l'adjonction de propulseurs annexés. Il est bon de préciser également que la superstructure peut être fractionnÉe en éléments autonomes de faucon 2 pouvoir être acheminée par des voies d'eau à gabarit limitÉ. Dans ce cas, la superstructure peut être assemblée à tout moment avant, pendant, ou après érection. De même ces éléments autonomes peuvent être conçus pour être adaptés et installés successivement sur des édifices et sur des sites différents. Les supports intermédiaires 5 ou pieds équipant la superstruc ture,peuvent être installés dans la superstructure 6,soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit à tout moment précédant érection de la superstructure. Ces supports intermédiaires 5, sont destinés à venir prendre appui et être liaisonnés, de façon fixe ou démontable sur l'infrastructure immergée 1 et sont associes à des systèmes de translation verticale 7. Ces systoles de translation verticale 7 permettent notamment un mouvement relatif ascendant ou descendant des supports intermédiaires 5 par rapport à la superstructure 6. On notera à ce sujet que les systèmes de translation verticale 7 peuvent être à action directe ou amortie pour compenser l'action des éléments naturels sur la superstructure 6 et sur les supports intermédiaires 5 au moment de l'appui et du levage de celle-ci. - Ces systèmes de translation verticale 7 peuvent être installes de façon définitive ou non dans la superstructure 6, soit au moment de 1-' assemblage, soit F tout rament avant l'érection de la superstructure 6. Ils peuvent être également démontables après connection des supports intermédiaires 5 à la superstructure 6 et à l'infrastructure immergée 1. Lessystèmesde translation verticale 7 peuvent être réinstallés à tout moment. Ils peuvent être utilisés pour reniveler la superstructure 6 à tout moment et adapter son niveau par rapport au plan d'eau à l'altitude souhaitée, Ils peuvent au contraire, après utilisation, être remplacés par un système permettant la fixation des supports intermédiaires 5 sur la superstructure 6. Pour autant que les supports intermédiaires 5 soient prévus en nombre suffisant, lesdits supports peuvent être changés ou réparés, l'un après l'autre en utilisant le système de connection 4 et l'équipement de translation verticale 7, pour les manoeuvrer, et ceci sans affecter le fonctionnement des installations, Il est clair que la superstructure 6 peut être remise à flot à tout moment, être déconnectée de l'infrastructure 1, transformée i nécessaire et réutilisée sur plusieurs sites successifs Par conséquent,sur une même infrastructure I,on peut installer successivement des superstructures 6 di ~f érentes correspondant aux diverses phases d'exploitation (forage,production ...) d'un champs d'hydrocarbures par exemple. Comme représenté figure 3, dans le cas particulier d'instal- lations comprenant des puits de production, d'injection et de surveillance, de complétion simples ou multiples, les cuvelages et les tubes de production sont constitués en deux parties à savoir: - Une partie inférieure 9 solidaire de l'infrastructure 1 immggée, comprenant éventuellement tout ou partie de la tette de puits, et, -Une partie supérieure 10 solidaire de la superstructure 6 ou liée à celle-ci, et comprenant éventuellement tout ou partie des têtes de puits. Un système de jonction ll déconnectable et recon nectable assure la liaison entre les deux parties. Un tel système permet entre autres - l'utilisation d'une superstructure 6 équipée pour forer des puits ou intervenir sur ces derniers. - la démobilisation de cette superstructure 6, pour transformation ou pour-être remplacée successivement par une ou plusieurs autres superstructures adaptées aux phases ultérieures de l'expton. - le démontage, le contrôle, l'entretien ou le remplacement à tout moment des parties supérieures des cuvelages, tubes de production et tête de puits. Avec référence à la figure 4, l'infrastructure de l'édifice comprend à son extrémité supérieure une partie émergée 12, et une partie immergée 13. Ainsi, dans les cas particuliers d'installation précédernment mentionnés, c'est-à-dire comportant des puits de production, d'injection et de surveillance de complétion simples ou multiples, les cuvelages et les tubes de production 14 peuvent débaucher sur l'extension émergée 12 de l'infrastructure 1. Dans l'exemple représenté figure 5, l'infrastructure 1 est totalement immergée et sert d'assise à deux superstructures 15, 16 disposées côte à côte. En conclusion, il apparait que les avantages que procurent le procédé e l'édifice selon l'invention dépassent largement le cadre de ceux qui étaient initialement recherchés. Ainsi par exemple,la navigabilité de la superstructure autorise sa construction dans des chantiers éloignés de son site d'utilisation, et par conséquent de choisir un ou des lieu de construction présentant des conditions optimales. La superstructure étant autoélévatrice, son érection ne requiert pas de moyen extérieur de levage lourd. Par ailleurs, pendant la vie de l'installation reposant sur et dans la superstructure, certains éléments ou l'ensemble de la superstructure pourront être acheminés sur un lieu propice à leur entretien, réparation ou transformation, sans pour autant que le reste de l'installation en soit affecté dans son fonctionnement. Le principe de l'acheminement de la superstructure par flottaison autorise des manipulations d'ensembles dont le poids et le volume n'est pratiquement pas limité. Les installations incorporées sur ou dans la superstructure pourront être entiérement montées et essayées sur le chantier de construction. Ceci, supprimant pour l'ensemble des installations solidaires de la superstructure les aléas et coûts des travaux correspondants en mer. Du fait de la flottabilité de la superstructure, il y a possibilité de la construire a sec et de la mettre à flot, soit par un glissement sur une rampe, soit par mise en eau de la forme de radoub, dans laquelle elle serait construite. L'infrastructure pouvant être totalement immergée,ellepeut ménager un tirant d'eau au-dessus d'elle suffisant pour nue pas créer. d'obstacle à la navigation quant la superstructure n'est pas en place RE\JENDlCATI0NS 1.- Edifice installé en milieu aquatique par exemple en mer, en lagune ou en lac, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement - une infrastructure au moins en partie immergée et reposant ou étant épinglée, de façon classique sur le fond sous-marin. - une superstructure bénéficiant d'une flottabilité suffisante, de par sa propre construction ou par adjonction de moyens de flottaison annexes , pour naviguer soit par autopropulsion, soit en utilisant un moyen annexe ou extérieur, le tirant d'eau de ladite superstructure étant prévu de façon à lui permettre de venir se positionner au-dessus d'au moins une portion immergée de l'infra structure. - au moins un élément intermédiaire assurant la liaison entre l'infrastructure et la superstructure. - au moins un système de connexion permanent ou déconnectable permettant de liaisonner ledit élément intermédiaire a' l'infrastructure - ladite superstructure comprenant des moyens de translation verticale agissant sur ledit élément intermédiaire pour permettre un mouvement relatif ascendant ou descendant des supports intermédiaires par rapport à la superstructure. 2.- Edifice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de translation verticale peut être à action directe ou amortie > pour compenser l'action des éléments naturels sur la superstructure et sur les supports intermédiaires au moment de l'appui et du levage de celle-ci. 3.- Edifice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit système de translat-on verticale peut être installé de façon définitive ou démontable,après connection du support intermédiaire à la superstructure et à l'infrastructure immergée1 et en ce que le système de translation peut être installé à tout moment. 4.- Edifice selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits supports intermédiaires, ainsi que les équipements de translation verticale; sont installés dans la superstruture soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit à tout autre moment précédant l'érection de la superstructure. 5.- Edifice selon l'une des revendications précédentes, carac térisé en ce que,dans le cas particulier d'installations comportant des puits de production, d'injection et de surveillance, de completion simples ou multiples, les cuvelages et tubes de production débouchent sur une extension émergée de l'infrastructure. 6. - Edifice selon la revendication 5, cEractérisé en ce que les cuvelages comportent deux parties à savoir; une partie inférieure solidaire de l'infrastructure, et une partie supérieure solidaire de la superstructure et pouvant comprendre les têtes des puits, les deux parties pouvant être reliées par un système de onction déconnectable et reconnactabla. 7.- Procédé d'érection d'édifices fixes en milieu aquatique, par exemple en mer, lac ou lagune caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser et à disposer sur le site, de façon connue, une infrastruture dont la partie supérieure est au moins en partie immergée et, d'autre part, à réaliser, par exemple à terre et/ou en flottaison dans des sites choisis, au moins une superstruture supportant et abritant des volumes fonctionnels, à amener par exemple par remorquage ou par adjonction de propulseurs annexes, tflnpcirairas ou définitifs, cette superstructure au-dessus de ladite partie immergée de l'infrastructure, à assembler cette superstructure sur ladite infrastructure à l'aide d'au moins un pied ou un support intermédiaire qui assure la liaison de la superstructure avec ladite partie immergée de l'infrastructure, et à soulever ladite superstructure sur ledit pied de manière à la mettre hors d'eau. 8.- Procédé selon la revendicatian 7, caractérisé en ce que la superstructure est fractionnée en éléments autonomes de manière à pourvoir être acheminée par des voies d'eau à gabarit limité, en ce que dans ce cas, elle peut être assemblée à tout moment, avant, pendant ou après érection. 9,- Procédé selon le revendication 8, caractérisé en ce que les susdits éléments de la superstructure peuvent être désasemblés à tout moment de la vie de l'édifice pour être remit à flot, emmenés sur un site différent par exemple un site propice å leur entretient, réparation ou transformation, et réunis en place par le processus inverse, et en ce que un ou plusieurs éléments peuvent être désassemblés pour être remplacés par un su-plusieurs éléments nouveaux. 10,- Procédé selon l'une des revendications 7, 8 et 9, caractérisé en ce que la superstructure peut être remise à flot à tout moment, être déconnectée de l'infrastructure, transformée si néces saire et réutilisée sur plusieurs sites successifs de sorte que sur une même infrastructure on peut installer successivement des structures différentes correspondant par exemple aux diverses phases d'exploitation d'un champ d'hydrocarbure.