Brevet FR2362975A1 — publié le 19780324

L'invention concerne un procédé d'érection d'édifices fixes en milieu aquatique, par exemple en mer, lac ou lagune, ces édifices étant fondés sur ou dans le sol marin. Bien entendu, l'invention a également pour objet les édifices réalisés 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 d'érection d'édifices tels que précédemment définis t - 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 & l'aide de barges et de grues flottantes, ce qui impose & la fois des moyens importants et des conditions océano-météorologiques favorables durant des périodes de temps assez longues t - selon un second mode d'érection, les infrastructures sont construites partiellement a 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 La encore, des moyens importants, des sites de construction tries 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'expérience montre qu'une bonne partie des installations fixées sur le support doivent être installées en mer, dans des conditions parfois difficiles, mais-toujours extrêmement coûteuses Par ailleurs, l'infrastructure, les superstructures et les installations qu'elles supportent sont totalement ou partiellement solidarisées. En conséquence, toute transformation ultérieure nécessite des moyens de levage et de transport lourds et des travaux en mer importants conduisant à 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 cas d'exploitation pétrolière en mer soumise aux conditions océano-météorologiques les plus dures, c'est-à-dire, dans la tranche d'eau et d'atmosphêre avoisinant la surface, ne peut en aucun cas, être remplacée ou réparée en cas d'avarie, corrosion ou érosion par des moyens sim- ples et fiables. Ceci conduit donc à des arrêts intespestifs, voir des incidents graves et des coatis de réparation importants. L'invention a pour but de supprimer les inconvénients précé demment mentionnés, et, en particulier d'éviter s - 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 supportées pouvant etre réceptionnées et testées sur le site de construction. Elle se propose en outre d'apporter les avantages suivants s - Meilleure approche par le calcul de la structure croque, - Possibilité d'améliorer considérablement la résistance au feu. - Possibilité de remise & l'eau de tout, ou partie de la superstructure, a tout moment, pour réparation, entretien ou transformation et ceci dans un site favorable, si nécessaire. - Possibilité de montage d'installation dans des eaux 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 possibilité de déconnecter ou éventuellement de changer, dans le cas où 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 reniveler la superstructure & tous moments, dans le cas où l'infrastructure ne peut pas etre parfaitement nivelée, ou dans l'éventualité 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 disponibilité, ainsi que des frais correspondants d'amenée. d'attente et de repli. Pour parvenir a ce résultat, le procédé selon l'intention consiste, d'une part, å réaliser et à disposer sur le site, de façon connue, une infrastructure d'un genre analogue & celle actuellement utilisée, sais dont la partie supérieure est au moins an partie immergée, et d'autre part, a réaliser, par exemple à terre et/ou en flottaison dans des sites choisis, au moins une superstructure supportant et abritant des volumes fonctionnels, à amener cette superstructure au-dessus de ladite partie immergé de l'infra- structure, a assembler cette superstructure sur ladite infrastructure & l'aide d'au moins un pied ou support intermédiaire, et à soulever ladite superstructure sur son ou ses pieds de manière a 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 dteau, qu'elle ménage un tirant d'eau au moins suffisant, pour permettre a la superstructure de venir se positionner au-dessus d'elle par flottaison.La superstructure bénéficie d'une flottabilité suffisante de part sa propre construction, ou par l'adjonction de moyens de flottaison annexé,, pour naviguer, soit par autopropulsion, soit en utilisant un moyen annexe ou extérieur de propulsion, depuis son ou ses lieux de oenstruction, iusqu'å son ou ses lieux d'érection. Cette superstructure peut être constituée par un ou plusieurs éléments aboutés entre eux à tout moment1 entre celui de la construction et celui de la mise en service. Les (ou les supports intermédiaires pourront astre installés dans la superstructure soit au moment de l'assemblage de celle-ci soit à tout autre moment précédent l'érection de la superstructure. L'équipement (ou les équipements) de translation verticale de la superstructure pourra atre installé dans la superstructure soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit à tout autre riment précédant l'érection de la superstructure. Cet équipement (ou ces équipements) pourra être laissé à poste fixe, démonté0 ou remonté à tout moment après l'érection de la superstructure. La superstructure équipés de son ou de ses supports et du système (ou des systèmes) de translation verticale vient, par flottaison, se positionner au-dessus de l'infrastructure, le support (ou les supports) est descendu jugqu' & assurer un appui sur l'infrastructure. 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 i a)- & l'infrastructure å tout moment, avant, pendant, ou après la translation verticale de la superstructure. La liaison du, ou des supports intermédiaires à l'infrastructure pourra atre réali- suée, soit par un système indémontable, soit par un système déconnectable. b)- i la superstructure, a tout moment après la translation verticale dé 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 vertica- le. I1 importe de noter que ni, pour une raison quelconque, il apparaissait intéressant de déplacer la superstructure, celle-ci pourra astre remise a flot après déconnection de sa, ou ses liaisons, sur le ou les supports intermédiaires en utilisant l'équipement ou les équipements de translation verticale et en déconnectant également la ou les liaisons avec l'infrastructure. La superstruc- ture avec (ou 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. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titres d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels t La figure 1 est une coupe verticale d'une plate-forme de forage production, érigée conformément au procédé selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement une superstructure en cours de remorquage. Les figures 3, 4 et 5 représentent schématiquement trois types d'infrastructure poutant ètre utilisés selon l'invention. Avec référence & la figure lu la plate-forme de forage-production comprend tout d'abord une infrastructure 1 épinglée ou assise sur le fond Jous-sarin 2. Cette infrastructure 1 qui peut présenter une structure classique, peut atre réalisée à terre, remorquée sur le site, puis coulée par débalastage 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 être fixées sur les supports intermédiaires 5 ou pieds de la superstructure 6. La superstructure 6 est réalisée de manière a pouvoir flotter soit de par sa propre construction, soit par l'adjonction de moyens annexes temporaires ou définitifs. Cette superstructure doit pouvoir être remorquée, comme représenté figure 2, depuis sont lieu d'assemblage jusqu'à son site d'installation Elle peut gale- ment comprendre des moyens lui permettant de naviguer par ses propres moyens, ou grâce à l'adjonction de propulseurs annexés. I1 est bon de préciser également que la superstructure peut être fractionnée en éléments autonomes de façon à pouvoir être acheminée par des voies d'eau å gabarit limité. Dans ce cas, la superstructure peut être assemblée d tout inontent, 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 superstructure, peuvent être installés dans la superstructure 6, soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit d tout moment précédant l'érection de la superstructure. Ces supports intermédiaires 5, sont destinés & venir prendre appui et être liaisonnés, de façon fixe ou démontable sur l'infrastructure immergée 1 et sont associés a des systèmes de translation verticale 7. Ces systèmes 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 installés de façon définitive ou non dans la superstructure 6, soit au moment de l'assemblage, soit à tout moment 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. Les systèmes de 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 A flot a tout moment, être déconnectée de l'infrastructure 1, transformée si nécessaire et réutilisée sur plusieurs sites successifs. Par conséquent, sur une même infrastructure 1, on peut installer successivement des superstructures 6 différentes correspondant aux diverses phases d'exploitation (forage, production ...) d'un champ d'hydrocarbures par exemple. Comme représenté figure 3, dans le cas particulier d'installations 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 i - une partie inférieure 9 solidaire de l'infrastructure 1 immergée, comprenant éventuellement tout ou partie de la tête de puits, et, - une partie supérieure 10 solidaire de la superstructure 6 ou liée a celle-ci, et coaprenant éventuellement tout ou partie des têtes de puits. Uh système de jonction 11 déconnectable et reconnectable assure la liaison entre les-deux parties. Un tel système permet entre autres i - 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 superstructure adaptées aux phases ultérieures de l'exploi- tation, - le démontage, le contr8le, l'entretien ou le rzplacement à tout aient des parties supérieures des cuvelages, tubes de production et tête de puits. Avec référence à la figure 4, l'infrastructure de l'édifice caprend a son extrémité supérieure une partie émergé. 12, et une partie immergée 13. Ainsi, dans les cas particuliers d'installation précédeiinent mentionnés, c'est-a-dire comportant des puits de production, d'injection et de surveillance de coiplétion, simples ou multiples, les cuvelages et les tubes de production 14 peuvent déboucher 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 Cate i Cate. En conclusion, il apparat que les avantages que procurent le procédé et l'édifice selon l'invention dépassent largement le cadre de ceux qui étaient initialensnt recherchés. Ainsi par exemple, la navigabilité de la superstructure autorise sa construction dans des chantiers éloignés de son site d'uti- lisation, 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 å 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 flot taison autorise des manipulations d'ensedbles dont le poids et le volume n'est pratiquement pas limités Les installations incorporées sur ou dans la superstructure pourront être entièrement montées et essayées sur le chantier de construction. Ceci, supprimant pour l'ensemble des installations solidaires de la superstructure les aléas et colts des travaux correspondants en mer. Du fait de la flottabilité de la superstructure, il y a possibilité de la construire à sec et de la mettre & 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, elle peut ménager un tirant d'eau au-dessus d'elle,suffisant pour ne pas créer d'obstacle à la navigation quand la superstructure n'est pas en place. REVENDICATIONS 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 annexe, 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 à 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. - Lesdits systemes de translation verticale comprenant des moyens permettant de 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. 2.- Edifice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit système de translation verticale peut être installé de façon définitive ou démontable, après connexion du support intermédiaire à la superstructure et à l'infrastructure immergée, et en ce que le système de translation peut être installé à tout moment. 3.- Edifice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits supports intermédiaires, ainsi que les équipements de translation verticale, sont installés dans la superstruc- ture soit au moment de l'assemblage de celle-ci, soit à tout autre moment précédant l'érection de la superstructure. 4.- Edifice selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas particulier d'installations comportant des puits de production, d'injection et de surveillance, de complétion simples ou multiples, les cuvelages et tubes de production débouchent sur une extension émergée de l'infrastructure. 5.- Edifice selon la revendication 4, caractérisé 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 jonction déconnectable et reconnectable. 6.- 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 intrastructure 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 superstructure supportant et abritant des volumes fonctionnels, à amener par exemple par remorquage ou par adjontion de propulseurs annexes, temporaires ou définitifs, cette superstructure au-dessus de ladite partie immergée de ltinfrastrueture, 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 su perstructure avec ladite partie immergée de lXinfrastructure, et à soulever ladite superstructure sur ledit pied de manière à la mettre hors doleau, l'action des éléments naturels sur la superstructure étant compensée par des moyens de compensation associés audit pied. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la superstructure est fractionnée en éléments autonomes de manière à pouvoir 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. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les susdits éléments de la superstructure peuvent être assemblés à tout moment de la vie de l'édifice pour être remis à flot, emmenés sur un site différent par exemple un site propice à leur entretien, réparation ou transformation, et réunis en place par le processus inverse, et en ce que un ou plusieurs éléments peuvent être désassembles pour être remplacés par un ou plusieurs éléments nouveaux. 9.- Procédé selon l'une de-s revendications 6, 7 et 8, caractérisé en ce que la superstructure peut être remise à flot à tout moment, être déconnectée de l'infrastructure, transformée si nécessaire 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.