Brevet FR2388089A1 — publié le 19781117

L'invention a pour objet des perfectionnements apportés aux plates-formes off-shore, c'est-à-dire destinées à être installées sur un fond marin ou autre, pour le forage de puits et/ou pour le stockage de produits pétroliers, plates-formes plus spécialement du type métallique, ainsi qu'il sera supposé ci-après. Les plates-formes visées par la présente invention comportent, ainsi que connu, une embase destinée à être ancrée sur le fond marin, notamment sous l'effet du poids de l'ensemble et d'un ballast approprié, embase supportant une ou plusieurs colonnes ou tours à la partie supérieure desquelles est monte un pont destiné à recevoir les équipements de forage ou autres. L'embase est généralement agencée pour constituer ou supporter des réservoirs de stockage de pétrole. I1 convient de rappeler, au surplus, que l'on a déjà proposé de diviser l'ensemble de la structure desdites platesformes en au moins deux tronçons superposés et reliés par une ceinture intermédiaire, cette ceinture étant agencée sous forme d'une boîte susceptible de flotter, et propre, tant par effet de flottaison que par effet de carène, à jouer un rôle stabilisateur dans les opérations que comporte le transfert entre le site de fabrication et le site de travail. On a notamment décrit une méthode de fabrication et de pose desdites plates-formes dans des demandes de brevet déposées en France sous les numéros 75 27921 et 76 15094 respectivement les 11 septembre 1975 et 19 mai 1976. La présente invention vise la fabrication et la pose de plates-formes du même genre, mais plus spécialement dans le cas d'immersion sur les fonds marins de grande profondeur, par exemple de l'ordre de 150 m à 300 m ou davantage. Pour de telles profondeurs, il conviendra de prévoir, à la fabrication, un plus grand nombre de tronçons superposés, par exemple trois ou quatre. I1 sera alors utile d'appliquer, à chacun de ces tronçons, la technique des boites de flottaison, telle que susrappelée. On aura donc recours, selon l'une des dispositions de la présente invention, à au moins deux boites de flottaison, attenant à deux tronçons respectifs, et utilisables, chacun d'eux, pour le transport par flottaison du tronçon supérieur correspondant depuis son site de fabrication jusqu'au lieu où se trouve situé le tronçon immédiatement inférieur, pour permettre leur solida risation. Par ailleurs, en ce qui concerne plus spécialement le tronçon inférieur de la structure, c'est-a-dire celui destiné à prendre appui sur l'embase inférieure à ancrer sur le fond marin, on l'agence avantageusement de façon telle que ses diverses colonnes ou tours viennent, en étant à cet effet suffisamment inclinées vers l'extérieur, s'assembler sur l'embase à la péri phérie de celle-ci. On répartit ainsi les efforts de gravité de l'ensemble de la structure vers la périphérie de embase, c'est-à-dire vers les zones périphériques où sont généralement concentras les efforts de réaction entre embase et sol. Cette dernière disposition permet de maintenir à un plus faible niveau les efforts supportés par la partie centrale de l'embase et conduit ainsi à une économie des quantités d'acier à mettre en jeu. Enfin, selon une autre disposition de l'invention, on agence la structure de la plate-forme de façon telle que les colonnes qu'elle comporte, à sa partie inférieure, soient de section polygonale, par exemple rectangulaire, en étant donc constituées par des panneaux plans, faciles à usiner et permettant en outre un assemblage aisé, par soudure, sur les éléments correspondants de l'embase. Cette disposition, présentant tous les avantages de la section polygonale par rapport à la section circulaire, sera généralement rendue possible par le fait que, compte tenu de la hauteur importante de l'ensemble de la plate-forme, il suffira généralement, lors du déplacement de celle-ci par remorquage entre le site de montage et le site d'immersion, d'assurer la flottabilité de l'ensemble par la poussée hydrostatique des éléments supérieurs des colonnes maintenues vides, tandis que les éléments inférieurs, notamment ceux susvisés, pourront être maintenus en communication avec la mer, c'est-à-dire remplis d'eau. Ne recevant aucune poussée, ils pourront donc être traités en tôles planes, de la façon susindiquée. L'invention concerne, mises à part ces dispositions, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-apres. Elle vise, plus particulièrement, certains modes d'application (notamment celui pour lequel on l'applique aux platesformes off-shore pour installations pétrolières ou autres) ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les ensembles du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement, leur assemblage, leur transport ou leur immersion. Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui-suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et-dessins sont donnés uniquement à titre d'indication. Les figures 1 à 3 montrent respectivement et schématiquement, en élévation et en coupes horizontales selon II-II et III-III figure 1, une plate-forme off-shore ancrée par son embase sur un fond marin. La figure 4 montre,en élévation schématique, le tronçon inférieur de cette plate-forme, lors de son remorquage à partir du lieu de fabrication. La figure 5 illustre, en élévation schématique, ltensem- ble dudit tronçon inférieur et d'un autre tronçon destiné à lui être superposé. La figure 6 montre semblablement l'ensemble de ces deux tronçons, partiellement immergé et destiné à recevoir un troisième tronçon à lui superposer. La figure 7 montre 1'ensemble de la plate-forme terminée, et cela pendant son transport par remorquage vers le lieu d'immersion, cette figure montrant les capacités pleines d'eau des colonnes du tronçon inférieur. La figure 8, enfin, montre le diagramme de répartition des efforts de réaction d'un fond marin sur l'embase d'une plate-forme off-shore conforme à l'invention. Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble quril y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir - une plate-forme off-shore, notamment à ancrer sur un fond marin relativement profond, par exemple d'une profondeur de l'ordre de 300 m ou davantage, on s'y prend comme suitou,d'une façon analogue. On a supposé sur les dessins (notamment figures 1 et 7) que laplate-forme était destinée à des fonds de l'ordre de 300 m à 350 m ou davantage, et qu'elle était constituée essentiellement en trois tronçons superposés A, B, C (figure 1), le tronçon inférieur A étant solidaire de l'embase 1, tandis que le tronçon supérieur C peut être lui-même composé d'au moins deux parties superposées C1, C2. La hauteur H1 du tronçon inférieur A est par exemple de l'ordre de 130 m, tandis que celles H2, H3 des autres tronçons B et C sont de l'ordre de 100 m à 110 m, ceci à titre simplement indicatif. On constitue chacun de ces tronçons par un certain nombre de colonnes ou tours, par exemple quatre, lesquelles colonnes sont convenablement entretoisées par leur jonction à d'autres éléments horizontaux ou transversaux de la plate-forme. Le tronçon inférieur A (figures 1 à 3) est par exemple constitué essentiellement par l'ensemble de l'embase 1, agencé de l'une des façons connues, et de quatre colonnes 2, qui seront avantageusement inclinées, selon une disposition qui sera plus explicitement décrite plus loin. L'entretoisement peut être complété par un jeu d'éléments horizontaux de jonction 3, ainsi que par la boite de flottaison du tronçon immédiatement supérieur. Le tronçon B est lui-même constitué par ladite boite 4, sur laquelle viennent se fixer des colonnes 5, entretoisées en 6. Enfin, le tronçon supérieur C comporte, d'une part, une partie inférieure constituée par une deuxième boite de flottaison 7 propre à venir coiffer le tronçon B et par des colonnes 8 entretoisées en 9, et, d'autre part, une partie supérieure constituée par des colonnes 10 supportant le pont supérieur 11 et venant se fixer sur les colonnes 8. L'ensemble est particulièrement rigide et propre à encaisser les efforts de la houle. Au surplus, il se prête, grâce à la présence des boites de flottaison 4 et 7, à un montage et un transport maritime aisés, ainsi qu'on va le décrire, en référence aux figures 4 à 7* Concernant donc le montage, on procède à l'établissement, à quai, du tronçon A, qui est ensuite mis à flot (figure 4) et amené avantageusement dans un site protégé assez profond pour permettre le montage d'au moins une partie de la plate-forme. On procède alors, comme décrit dans les deux brevets antrieurs susmentionnés, c'est- -dire qu'on prépare de la même manière, à quai, le tronçon B (figure 5), lequel une fois mis à flot, par exemple sur une barge 12, est amené au-dessus du tronçon A préalablement amené à une position convenable d'immersion, par ballastage. Puis, ayant réalisé l'assemblage de la boite 4 sur les colonnes 2, et ayant, toujours par ballastage, réalisé un com plément d'immersion (figure 6), on procède semblablement pour la fabrication, la mise à flot et le montage de l'ensemble C1 et ainsi de suite. Il convient de noter que, si le site protégé n'est pas assez profond, la fin de l'assemblage s'effectuera en pleine mer, par temps calme. On va revenir maintenant sur la structure du tronçon in férieur A pour lequel, conformément à une disposition particu lière de l'invention, on utilise des colonnes 2 inclinées, s'évasant vers le bas. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour diverses raisons, notamment pour la raison qu'elle augmente la stabilité de ltensemble, vis-à-vis des efforts dus à la houle, et pour la raison qu'elle permet de reporter les charges à la périphérie de l'ensemble. Ce dernier point est très important. En effet, comme le montre la figure 8 les réactions du sol marin, sur l'embase d'une plate-forme à gravité, se répartissent généralement de façon telle que leur intensité est plus importante sur les bords. C'est donc sur lesdits bords qu'il convient de reporter les efforts de gravité F (figure 8) dus à la structure. En orientant donc les efforts F vers la périphérie, c'est à-dire vers les points d'appui efficaces de l'embase, on peut réaliser ladite embase de façon plus rationnelle, et faire des economies d'acier sur la structure métallique qui la constitue. L'invention comporte également une autre disposition selon laquelle on s'arrange pour que, dans la position de remorquage de l'ensemble des tronçons A, B, C vers le lieu d'immer- sion (figure 7), la poussée hydrostatique équilibrant le poids dudit ensemble ne soit réalisée que par la partie supérieure des colonnes, à l'exclusion de la partie inférieure, notamment des colonnes 2 du tronçon A, qui sont maintenues en libre communication avec la mer. Du fait que l'on évite ainsi toute pression hydrostatique sur les parois des colonnes du ou des tronçons inférieurs, ces parois n'ont pas besoin d'être réaliàées sous forme de cylindres, comme c'est généralement le cas. On les agence avantageusement, comme représenté sur la figure 2, sous forme de parois planes, délimitant par exemple des prismes de section rectangulaire. Non seulement on réalise des économies du fait de l'usinage plus simple de ces parois planes, mais encore on facilite considérablement l'assemblage, notamment par soudure, tant sur les parois de l'embase 1 que sur celles de la boîte 4. En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut réaliser des plates-formes off-shore, notamment pour grandes profondeurs, dont la mise en place et le fonctionnement ressortent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à leur sujet, et qui présentent, par rapport à celles du genre en question déjà existantes, de nombreux avantages, notamment - une plus grande rigidité de la structure vis-à-vis de la houle, étant donné qu'une structure à plusieurs tronçons superposés est plus rigide qu'une structure à un seul tronçon, - abaissement de la période de vibration propre de la structure, comme corollaire à ce qui vient d'entre dit, la présence de plusieurs boîtes de flottaison supprimant des modes de vibrations locaux, - une diminution des moments de flexion dans les colonnes, notamment grâce à l'obliquité des colonnes inférieures, d'où une économie sur les quantités d'acier à mettre en oeuvre, - une simplification due à la présence de panneaux plans dans lesdites colonnes inférieures, - une meilleure utilisation de l'embase, cela toujours en raison de l'évasement des colonnes inferieurcs, - une grande simplification dans la construction, grâce à la division du travail en plusieurs tronçons, - et la possibilité d'installer des plates-formes de grande hauteur pour des fonds marins profonds, étant entendu cependant que la technique conforme à l'invention pourrait également être appliquée à des fonds marins moins profonds. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de celui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Plate-forme du type off-shore, en particulier pour grandes profondeurs, comprenant plusieurs tronçons de colonnes creuses métallisues superposées réunies entre elles par des ceintures intermédiaires, le tronçon inférieur allant en s'évasant vers l'embase destinée à être ancrée par rapport au sol marin, caractérisée par le fait que les colonnes du tronçon inférieur, de section polygonale, notamment carrée, viennent aboutir sur les bords respectifs de I'embase, de sorte que les tôles desdites colonnes viennent s'assembler, notamment par soudure, sur les bords correspondants de l'embase. 2. Plate-forme selon la revendication 1, avec des colonnes inférieures de section carrée, dont les tôles planes viennent s'assembler, aux quatre coins d'une embase substantiellement rectangulaire, sur les tôles correspondantes de celle-ci. 3. Plate-forme selon la revendication 1 ou 1 et 2, caractérisée par le fait que, pendant le transport jusqu'au lieu d'immersion, la pression hydrostatique nécessaire pour maintenir l'ensemble à flot est réalisée seulement par une partie supérieure des colonnes, tandis que la partie inférieure, notamment traitée en tôles planes, demeure remplie de liquide, ce qui la libère de toute pression.