Brevet FR2381134A1 — publié le 19780915

L'invention concerne un ouvrage pour installation d'exploitation en mer de caractéristiques "monopode" comportant une infrastructure en béton, prenant appui sur le sol sous-marin, constituée d1un radier, de volumes de lestage formant l'embase et d'une tour, ladite inffastructure supportant une superstructure constituée d'un pont sur lequel sont disposés le matériel de forage, l'usine de traitement et les locaux d'habitation. Le brevet français 2 251 208 décrit un ouvrage de type "monopode" constitué d'un radier destiné à transmettre au sol sous-marin les charges ainsi que les efforts transversaux produits par les éléments (houle, vent, courants). Ce radier porte des volumes étanches servant, lors du remorquage sur le site, de flotteurs, et lors de la mise en place, de volumes de lestage et de stockage formant avec le radier une base poids. Divers aménagements permettent la rigidification de la base et sa liaison avec un corps creux ou tour qui supporte à sa partie supérieure le pont. Un mur perforé entoure la base et a pour effet d'éviter les affouillements du sol sous-marin aux alentours de l'ouvrage. Au centre de la tour est prévu un fAt creux reliant la base au pont et par lequel passent des canalisations véhiculant le pétrole traité dans les modules de traitement situés sur le pont. Ce fût sec est raccordé, à la base,à des tunnels par lesquels passent les conduites alimentant des réservoirs de sto ckage, ou des conduites sous-marines reliées à des installations de stockage ou de transformation à terre. Le pont, constitué d'une charpente métallique supportée par la tour, est centré par rapport à celle-ci et, pour répondre aux normes de sécurité, le forage occupe une partie du pont,opposée à celle des modules de traitement et des locaux d'habitation, qui est séparée du forage par un mur coupe-feu. Du fait de la position centrale du fût sec, les forages peuvent être effectués en lignes ou en grappes dans un espace compris entre deux plans parallèles, dont l'un est tangent au fût et dont l'autre est limité par la paroi de la tour. Afin de pouvoir loger tout le matériel et de permettre le forage d'un nombre suffisant de puits, il est nécessaire de donner à la tour un diamètre important puisque seulement la moitié de l'espace est utilisé. Ceci a pour conséquence d'opposer un mattre-couple important à la houle, donc de nécessiter une base de dinensions et de poids suffisants. Par contre, un ouvrage du type "1zono;ode" présente outre une-très grande stabilité, l'avantage important de protéger les tubes de forage contre la houle et les chocs de bateaux ou d'épaves et d'être d'une construction aisée. On connaît également des ouvrages à colonnes dans lesquels le pont est supporté par des colonnes de relativement faible diamètre ancrées dans un radier reposant sur le fond sousmarin. Le radier est généralement constitué d'une seule pièce et le passage des tubes de forage en nécessite le percement après l'installation de la plateforme sur le site définitif. Les colonnes présentent un maitre-couple faible à la houle mais du fait de leur flexibilité et de leur éloignement relatif, elles oscillent de façon à entraîner des nuisances sur le pont. Selon le tye de plateformes a-colonnes, les tubes de forages sont placés en ligne entre deux colonnes, auquel cas ils ne sont pas protégés de la houle et des chocs de bateaux, ou bien les tubes de forages sont répartis en deux groupes placés à l'intérieur de deu colonnes, auquel cas ils ne sont plus disposés en ligne comme le désirent genéralement les pétroliers. Enfin, la construction des ouvrages sur colonnes est compliquée et délicate, ce qui ne permet pas, malgré l'économie réalisée sur les matériaux, d'arriver a un prix de revient plus faible que celui de l'ouvrage "monopode". t1 invention procède des ouvrages précédemment décrits et a pour but de réaliser un ouvrage à caractéristiques "monopodd', de mattre-couple réduit par rapport aux ouvrages monopoles connus, sans pour cela diminuer les surfaces de pont ou de forage et en obtenant un gain important de poids. La diminution du matre- couple présenté à la houle permet de diminuer le moment de basculement Jar rapport à la base, donc de réaliser une base plus petite. La masse de la tour étant réduite, la taille des flotteurs nécessaire pour assurer la stabilité pendant la phase de remorquage est réduite également. Il en résulte une diminution générale des efforts de houle sur la plateforme en phase opérationnelle, lesquels efforts dimensionnent la taille du radier. L'ouvrage pour installation d'exploitation en mer de caractéristiques "monopode" comporte une infrastructure' prenant appui sur le sol sous-marin, constituée d'un radier et de volumes de lestage ou de stoc1-age formant l'embase, d'une tour supportant -une superstructure constituée d'un pont sur lequel sont disposés le matériel de forage, l'usine de traitement et les locaux dtha- bitation.Le matériel de forage occupe sur toute sa largeur une partie du pont disposée à l'aplomb de la tour, la partie du pont occupée par l'usine de traitement et les locaux d'habitation est en surplomb d'un seul c8té par rapport a la tour et soutenue par au moins un pilier à chemise métallique prenant appui sur ltem- base, des butons reliant ledit pilier à la tour pour transmettre les efforts latéraux. Selon une forme de réalisation dans laquelle la tour comporte à l'intérieur un fût étanche, ledit fût est décentré par rapport à la tour et lui est au moins en partie tangent intérieurement. Des entretoises sont disposées entre les piliers à chemise métallique. Les explications et figures, données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'-invention peut etre réalisée. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un ouvrage de caractéristiques "monopode" selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1. L'ouvrage montré sur la figure 1 est un exemple de réalisation comportant deux piliers métalliques. Get ouvrage pour forages et production pétrolière en mer comprend une embase 1 constituée d'un radier (non visible) reposant sur le sous-sol marin, de volumes de lestage ou de stockage 2 appelés également flotteurs, d'un corps creux 3 appelé "tour". Selon un mode de réalisation connu d'infrastructure d'ouvrages monopodes, divers aménagements, tels que des contreforts 4 et des cloIsonnements des volumes de lestage 2, permettent de rigidifier l'embase et de fixer la tour 3 par sa paroi extérieure sur l'embase. Un mur perforé 5 entoure le radier et a pour but d'éviter les affouillements du sol sous-marin aux alentours de la base. Le diamètre de la tour est déterminé au plus juste pour laisser la place à un fût sec d'accès à la base et pour disposer les conducteurs de forage en ligne. ta tour est relie d'eau de façon à accroftre le poids de la plateforme et à réfrigérer les conducteurs de forage. A l'intérieur de la tour est révu un ût creux 6, étanche permettant le passage des conduites transportant le produit traité de l'usine située sur le pont vers les réservoirs de stockage sous-marin ou vers des conduites sous-narines reliées à des usines de traitement ou de stockage à terre.Le passage des conduites, du fût sec vers la mer, se fait par l'intermédiaire de tunnels disposés à la base de la tour et dont les sorties de conduite sont montrées en 7 et a. Pour certaines réalisations, le ût sec intérieur est supprimé. La tour 9 supporte le pont 9 constitué généralement d'une pourtaison métallique 10, représentée figure 2 par des traits interrompus. Te pont est occupé par le matériel de forage Il et par l'usine de traitement et les locaux d'habitation 12.Ces activités occupent des parties de pont séparées par un mur ccupe-feu. Cette séparation rigoureuse du pont en deux parties--va être rendue nécessaire par les règlements de sécurité, la partie forage étant celle qui présente le plus de risques d'incendie ou d'explosion. La partie forage est disposée à l'aplomb de la tour et est à peu pres centrée par rapport à celle-ci. Afin de profiter d'un des avantages offerts peuvent par les ouvrages monopoles, les tubes de forage/être disposés en ligne et sont protégés à l'intérieur de la tour. Ils sont représentés sur la figure 2 par les croix 16 et sont disposés selon des rangées parallèles entre, d'une part, le fût étanche 6 et, d'autre part, les parois de la tour 3.La partie arrachée de la figure I permet de voir un certain nombre de forages 16. La partie 12 du pont comportant l'usine de traitement et les locaux d'habitation est en surplomb et est soutenue par deux piliers 13 et 14 ancrés dans l'embase 1. Selon différentes formes de réalisation, ces piliers sont des tubes métalliques ou des tubes né talliques remplis de béton, piliers Afin de répartir les efforts latéraux le plus uniformément pos- sible sur la tour et aussi afin de transmettre les efforts laté raux dont la résultante est dans un plan sensiblement parallèle celui défini par les deux piliers et dans des plans faisant des angles faibles avec celui-ci, des entretoises 17 sont fixées entre les piliers, des butons 18 reliant les entretoises 17 et la paroi de la tour. Commue il 2 été précédemment précisé et comme repré senté figures 1 et 2, la tour peut abriter un fût 6 cylindrique étanche qui s'étend le long d'une de ses génératrices, ou verticalement le long de la paroi interne de la tour. Une telle disposition permet de laisser le maximum de place aux forages 16. Selon un, autre exemple de réalisation, on utilise deux fAts de diamètre réduit, ce qui permet de mieux utiliser la place disponible. Le décentrement du fût sec et du pont par rapport à la tour permet de réduire le diamètre de celle-ci tout en conservant sa capacité de forage, et allie les avantages d'un ouvrage monopode et d'un ouvrage à colonnes. T'n effet - c'est un monopode donc structurellement sain et rigide donc sans vibrations, - la facilité de construction de la structure irnono pode traditionnelle est conservée, - la diminution de la masse de la tour a pour conséquence un flotteur plus petit (le volute de celui-ci étant déterminé par la stabilité au remorquage), - enfin, le maitre-couple en tête étant plus petit, les dimensions de la base peuvent être diminuées. On obtient ainsi un ouvrage hybride ayant les qualités structurelles et la simplicité d ronopode, demandant un volume de béton du même ordre de grandeur que celui d'un ouvrage à colonnes répondant aux mêmes impératifs pétroliers, d'où un coût très réduit. A titre d'exemple comparatif, un ouvrage monopole traditionnel comportant 28 puits de forage, pour 20 000 t de charge en tête au remorquage, pour 168 m de profondeur et pour une houle de 30 m nécessite 130 000 n3 de béton. Un ouvrage selon l'invention ayant les mêmes capacités ne nécessitera que 85 000 m3 de béton, sot un gain de 30 H environ auquel il faut ajouter un gasn sensiblement égal pour l'acier de renforcement. L'ouvrage monopode traditionnel défini précédemment a une tour de 42 m de diamètre, tandis que l'ouvrage selon l'in- vention voit son diamètre réduit à 25 n avec deux piliers de 2 m de diamètre pour une surface de pont jouivalente. La conséquence de cette réduction de diamètre est une diminution de 50 ?io du moment ainsi que des efforts horizontaux dus à la houle. Il est compréhensible que l'ouvrage précédemment décrit rourrait etre réalisé avec un seul pilier ou avec plus de deux piliers sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 1BY F DICADI{)rTS 1. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer de caractéristiques "nonopode" comportant une infrastructure prenant appui sur le sol sous-marin, constitué d'un radier et de volumes de lestage ou de stockage formant l'embase, d'une tour supportant une superstructure constituée d'un nont sur lequel sont disposés le matériel de forage, l'usine de traitement et les'locaux d'habitation, le matériel de forage occupant une partie du pont opposé à celle de l'usine de traitement et des locaux d'habitation, caractérisé en ce qu 'une partie du pont est supportée par au moins un pilier. 2. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pont, excen- tré par rapport à la tour, est supportXd'un seul c8tépa,~ gesX 3. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de pont occupée par le matériel de forage est disposée à l'aplomb de la tour, la partie de pont occupée par l'usine de traitement et les locaux d'habitation est en surplomb d'un seul côté par rapport à la tour et soutenue par au moins un pilier prenant appui sur l'embase, des butons reliant ledit pilier à la tour pour transmettre les efforts latéraux. 4. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tour comporte à l'intérieur au moins un fût étanche décentré par rapport à l'axe de la tour. 5. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des entretoises sont disposées entre les piliers. 5. Ouvrage pour installation d'exploitation en mer selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pilier comporte une chemise métallique.