Brevet FR2391903A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne les structures supportant des installations extérieures aux plates-formes marines, telles que les torchères reliées aux plates-formes pétrolières, et plus particulièrement les supports de torchères maintenant le conduit de la torchère sensiblement horizontal jusqu' la torchère ellemême, et soutenu par des moyens non assujettis a la profondeur d'eau, c'est-a-dire ne reposant pas sur le fond marin, hormis les moyens éventuels nécessaires à leur ancrage. Afin de permettre le bon fonctionnement et de satisfaire aux conditions de sécurité, le conduit de la torchère doit, en effet, être sensiblement horizontal et suffisamment éloigné de la plate-forme. On connait déjà des supports de torchère qui reposent sur le fond marin. Par exemple, les supports fixes du type jacket bien connus, reliés a la plate-forme pétrolière par une passerelle horizontale permettant de rendre la structure support de torchère indépendante , et de n'appliquer ainsi qu'un minimum de contrainte à la plate-forme elle-même. Mais ces supports ont l'inconvénient de ne pouvoir être raisonnablement utilisés en grande profondeur en raison de l'installation du support fixe. On connait aussi des supports fixes mais articulés longitudinalement. Le support est une tour articulée au pied sur une embase lourde en beton qui assure la stabilité transversale. Une passerelle est également articulée sur la tour. La jonction passerelle plate-forme se fait également par une articulation. L'ensemble est lourd et l'application est limitée par la profondeur d'eau. On connait également les torchères indépendantes sur colonne articulée, mais la conduite de gaz passant sur le fond de la mer présente une forme en U néfaste à la sécurité de fonctionnement de la torchère. La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients des structures connues, en ce qui concerne particulièrement leur limitation avec la profondeur, en supprimant l'appui sur le fond marin, c'est-à-dire en utilisant un support de type flottant. La présente invention a aussi pour but de n'appliquer à la plate-forme que des efforts rEduits et en tout cas compatibles avec sa propre résistance et celle de son ancrage. L'invention a aussi pour but de faire participer le support de la poutre horizontale au maximum à la tenue de ladite poutre sow son poids et sous les efforts d vent qui lui sont appliqués. A cet effet, l'invention a pour objets - un support d'une torchère reliée à une plate-forme pétro lière consistant en une poutre horizontale supportant le condut de la torchère, la première extrémité de la poutre étant reliée à la plate-forme et la seconde extrémité supportant la torchère en la maintenant suffisamment éloignée de ladite plate-forme, ledit support de torchère ayant pour particularité qu'il comporte un ou plusieurs flotteurs de préférence semi-submersibles maintenant la poutre au dessus de l'eau, une liaison entre la poutre et la plateforme permettant tous les degrés d'articulation dans le plan horizontal, dans le plan vertical, et en rotation, - un support de torchère dont la poutre est constituée de deux bras en forme de V dont les extrémités sont articulées horizontalement et verticalement sur la plate-forme, sans possibilité de rotation.Cette rigidité en rotation apporte la stabilité nécessaire à un flotteur unique, - un support de torchère comportant un flotteur unique dont la poutre est reliée à la plate-forme par une seule articulation horizontale, - un support de torchère comportant un flotteur unique constitué par une bouée verticale lestée,articulé sous une poutre torchère reliée à la plate-forme par une articulation horizontale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - Fig. la et lb sont des schémas d'un support selon l'invention muni d'une poutre sur des appuis semi-submersibles ancrés, - Fig. 2 est un schéma d'un support selon l'invention muni d'une poutre sur des appuis semi-submersibles amarrés sur la plate- forme, -Fig. 3 est un schéma de l'articulation entre la plate-forme et la poutre du support selon l'une des figures 1 ou 2, - Fig. 4 est une coupe suivant la ligne Iv-rv de la figure 3, i Fig. 5 est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'articulation entre la plate-forme et la poutre du support selon l'une des figures 1 ou 2, - Fig. 6 est une vue de dessus de l'articulation représentée sur la figure 5, - Fig. 7a, 7b et 7c sont respectivement des vues latérales de face et de dessus, d'un autre mode de réalisation d'un support de torchère muni d'une poutre empattée sur appui semi-submérsible unique; - Fig. 8 est un détail de la figure 7c illustrant le passage de la conduite de gaz, -Fig. 9 est une vue latérale des moyens de liaison repré sentés sur la figure 8, - Fig. 10a, lOb et lOc sont respectivement des vues latérale, frontale et de dessus d'un autre mode de réalisation d'un support de torchère muni d'une poutre sur flotteur semi-submersible unique, - Fig. il est un détail de la figure l0a représentant les moyens d'articulation entre la poutre et la plate-forme, - Fig. 12 est une vue de dessus des moyens d'articulation selon la figure 11, - Fig. 13, 13a et 13b sont respectivement les vues latérale et de dessus d'une poutre à flotteur unique articulée sur deux axes disposés dans l'ordre inverse des figures 10a et 10b, - Fig. 14a et 14b sont respectivement les vues latérale et de dessus d'une poutre à flotteur unique constitué par une bouée à flotteur lesté articulée sous la poutre. On va décrire à l'aide des figures la, lb, 2, 3, 4, 5, et 6 les modes de réalisation préférés de la présente invention. Le support de torchère consiste essentiellement en une poutre 1 métallique horizontale d'environ 180 m de long, 60 m de large et 8 m d'épaisseur. La poutre 1 est reliée à la plate-forme 2 par une articulation qui sera décrite plus en détail dans la-suite de la description. La poutre 1 supporte, du c6té de l'extréinité la plus éloignée de la plate-forme 2, la torchère 4 qui est retenue par des moyens 5 bien connus de l'homme de l'art. La poutre passerelle 1 avec la torchère 4 est maintenue horizontale à environ 15 à 20 m au dessus du niveau 17 de la mer grâce à un ensemble rigide fixé à la poutre 1 par plusieurs poutrelles obliques 6 et une poutrelle transversale 7. Cet ensemble comprend deux flotteurs semi-submersibles 8 et 9 écartés l'un de l'autre suivant une direction sensiblement transversale à la poutre 1. Lorsque tout le support est en place, les flotteurs semi-submersibles 8 et 9 sont situés environ à 20 m au dessous du niveau de la mer. Dans le support représenté sur les figures la et lb, l'amarrage transversal se fait par deux lignes d'ancrage 10 et 11. Ces deux lignes 10 et Il sont ancrées au fond avec des directions telles que celles représentées par les flèches de la figure lb. Ces lignes 10 et 11 sont reliées respectivement à deux treuils 12 et 13 situés sur la poutre. Cette disposition est particulièrement applicable à des états de mer sévères et à des profondeurs importantes. De plus, le fait qu'elle se présente sous la forme d'un ensemble rigide et en grande partie flottant, facilite son remorquage et son installation. Lors d'un remorquage du support au port, l'ensemble flotte avec le niveau de l'eau sensiblement situé aux environs de la ligne représentée en 14 sur la figure la. Lors d'un remorquage du support en mer, on prévoit, du côté de l'articulation 3, un flotteur de remorquage 15 (représenté en ligne pointillée), ce flotteur 15 pouvant être fixe ou démontable. Lors d'un remorquage en mer, le niveau de l'eau est environ situé sur la ligne représentée en 16. Le support de torchère représenté sur la figure 2 présente les mêmes caractéristiques que celui décrit ci-dessus et représenté sur les fitures la et lb, excepté les lignes d'ancrage 10 et Il qui sont remplacées par des amarres simples fixées sur la plateforme 2. A l'aide des figures 3 et 4, on va décrire un mode de réalisation d'une articulation pour des supports tels que ceux représentés sur les figures 1 et 2. L'articulation consiste essentiellement en un cardan 20 permettant une articulation horizontale et verticale. Ce cardan 20 est articulé dans un socle oscillant 21 fixé sur la plate-forme par l'intermédiaire de moyens de fixation 22. Sur la conduite 23, on prévoit un joint tournant 24 en amont de l'articulation 2. Une partie de la conduite passe à l'intérieur de l'articulation, cette partie de conduite étant un joint flexible 25 On va décrire à l'aide des figures 5 et 6 un autre mode de réalisation de l'articulation des supports représentés sur les figures 1 et 2. La conduite passe dans l'articulation en étant munie de trois joints tournants 31, 32 et 33. Le premier joint tournant 31 est situé entre les moyens de fixation 30 de l'articulation à la plate-forme 2. Le second joint tournant 32 est situé à l'inte- rieur du dispositif de rotation 34 qui est en butée 35 contre la fourche 36. Le troisième joint 33 est situé dans l'axe d'articulation 37 des deux fourches 38 et 39. En amont et en aval de la partie de conduite passant dans l'articulation, la conduite comporte deux soufflets de déformation respectivement référencés 40 et 41. Les articulations des supports selon l'invention sont des systèmes à cardan présentant des facilités d'entretien parce qu'ils se trouvent en milieu extérieur aisément visitable. On va maintenant décrire à l'aide des figures 7a, 7b et 7c un autre mode de réalisation d'un support de torchère selon l'invention. Tous les éléments de ce support identiques aux éléments des supports représentés sur les figures 1 et 2 ont été représentés avec les mêmes références et ne seront pas forcément redécrits. Ce support consiste essentiellement en une poutre 42 articulée sur la plate-forme 2 et fixée sur un appui 45 semi-submersible unique. La poutre 42 est formée de deux parties 43 et 44 disposées en V, la pointe du V supportant la torchère 4, et les extrémités des branches 43 et 44 sont fixées a la plate-forme 2 par des moyens d'articulation 47que l'on décrira plus en.détail à l'aide des figures 8 et 9. L'appui 45 comporte un flotteur 46 qui, lorsque l'ensemble plate-forme et support de torchère est installé, est environ à 20 m au dessous du niveau de la mer 17. L'appui 45 est fixé à la poutre 42 par des entretoises obliques 50 et 51. Les deux branches 43 et 44 comportent une entre toise transversale 52. Sous chaque branche 43 et 44 sont disposés, du c6té de la plate-forme 2, deux flotteurs 48 et 49 respectivement. Ces flotteurs servent au remorquage en mer et peuvent être fixes ou démontables. Ce support de torchère est réalisé pour des mers moins sévères que celles dans lesquelles on peut installer les supports des figures 1 et 2. De plus, cette solution exige que la plate-fome pétrolière accepte les réactions d'articulation. En effet, longitudinalement et transversalement, la totalité des forces de la houle est à supporter par les articulations de la plate-forme. Sur les figures 8 et 9, on a représenté le mode de réalisation préféré de ces articulations. La conduite 55 arrive de la plate-forme 2 sur un des deux bras 43 ou 44 de la poutre. Cette conduite ~ avance - le long du bras de la poutre jusqu'à latorchère. Au niveau du dispositif d'articulation, la conduite comporte un joint flexible 56. La connexion entre la partie de conduite située sur la plate-forme 2 et le joint flexible 56 peut consister en un connecteur rapide 57, c'est-à-dire à mise en service et retrait rapides. L'articulation comporte un socle 58 fixé sur la partie supérieure verticale de la plate-forme 2. Ce socle 58 soutient un crochet 59 dont l'ouverture, tournée vers le haut, reçoit un axe de rotation 60. Une fourche 61, reliée à l'extrémité du bras 43 de la poutre, est agencée de manière à pouvoir tourner autour de l'axe 60. L'axe 60 est recouvert par un linguet de sécurité 62 fixé en 64 sur la partie supérieure de l'embase du crochet 59. Ce linguet 62 comporte un dispositif de verrouillage 63 se verouillant sur l'extré mité du crochet 59. Cette installation permet une mise en service et un retrait rapides de la poutre avec la plate-forme. A l'aide des figures lOa, lOb et vioc, on va décrire un autre mode de réalisation d'un support de torchère. Les mêmes références sont utilises pour les éléments correspondant aux éléments équivalents de supports décrits ci-dessus. Le support de torchère consiste essentiellement en une poutre 71 dont la configuration générale est celle de la poutre 1 (figure 1) excepté que la partie de la poutre 71 adjacente à la plate-forme 2 a été remplacée par un dispositif de liaison 72 qui est une grenouillère comportant deux bras s'écartant en formant un V. Les deux extrémités des bras sont fixées par l'intermédiaire de deux articulations horizontales 73, 74 sur la plate-fcrme 2. Les deux articulations sont écartées d'environ 20 m. Le dispositif de liaison 72 comporte à la base du V une articulation verticale 75 à laquelle est fixée une extrémité de la poutre 71. La poutre 71 est maintenue horizontale à environ 15 à 20 m au dessus du niveau de la mer 17 grâce à un ensemble rigide 76 consistant en un flotteur 77 semi-submersible unique. Lorsque la poutre de torchère est en place, le flotteur 77 est environ à 20 m au dessous du niveau de l'eau 17. On prévoit aussi, grâce aux lignes 78 et 79, un ancrage sur le fond marin ou un amarrage sur la plate-forme-2. On a représenté en ligne pointillée deux flotteurs de transport 80 et 81 servant au remorquage de la poutre. Cette installation convient plus particulièrement pour des mers peu sévères. Elle a un certain degré de liberté permettant d'éviter les forces de houle, e, effet, la poutre 71 étant articulée mais non tournante, les articulations assurent la tenue verticale du flotteur support 76. Sur les figures 11 et 12 on a représenté plus en-détail l'articulation 72 de la poutre. Le dispositif consiste essentiellement en une gienouillère 72 comportant deux bras 83 et 84 reliés à la plate-forme 2 par deux articulationerizontales 73 et 74 respectivement. La grenouillère 72 est reliée à la poutre 71 par une articulation verticale 75. La conduite de gaz passe dans l'articulation de la poutre et comporte un joint tournant horizontal 85, un joint tournant vertical 86,une bride de raccordement 87 et deux soufflets de déformation 88 et 89 respectivement situés en amont et en aval de l'articulation 72. Les supports de torchères représentés sur les figures la, lb avec flotteurs semi-submersibles et ancrage sur le fond marin ou amarrage sur la plate-forme, sont bien adaptés au support de torchère pour toutes profondeurs. Ces supports présentant particulièrement l'avantage d'être utilisables sans modification à une gamme étendue de profondeurs. Le support représenté sur les figures 7a, 7b et 7c parait particulièrement adapté pour des mers peu sévères avec des platesformes capables d'accepter les efforts d'articulation. Le support représenté sur les figures îOa, lOb et lOc est aussi adapté pour des mers peu sévères et soumet moins d'efforts d'articulation à la plate-forme que le mode de réalisation précédent. Certains modes de réalisation selon l'invention présentent en outre l'avantage d'une grande rapidité de mise en place et de retrait. Les figures 13a et 13b sont relatives à une autre forme de réalisation, voisine de celle décrite aux figures lOa à lOc, et les mêmes éléments y portent les mômes repères. La genouillère 72 est retournée par rapport aux figures précitées, c'est-à-dire qu' elle est reliée à la plateforme 2 par son articulation verticale 72 placée à la base du V, et à la poutre par ses deux articulations horizontales 73, 74. Par suite, sur la conduite, le joint tournant vertical 86, qui correspond à l'articulation 75,se trouve placé en amont, et non plus en aval du joint tournant horizontal 85 qui est placé dans l'axe de l'articulation 73 ou 74. La poutre l,qui doit porter deux articulations, est en forme de V, chacune des articu lations 73, 74 étant sur l'une des branches du V. Dans toutes les réalisations décrites ci-dessus, le ou les flotteurs reliés à la poutre 1 de façon rigide par des poutrelles. Dans la réalisation illustrée par les figures 14a ,14b, le flotteur qui maintient la poutre au-dessus de l'eau est constitué par une bouée verticale 90 solidaire d'un lest 91 placé audessous d'elle. A sa partie supérieure, la bouée 90 est reliée à la poutre 1 par un joint de cardan 92, comportant deux articulations, l'une dans le sens de la longueur de la poutre, l'autre dans le sens perpendiculaire, et auxquelles il est possible de joindre une troisième articulation à axe vertical . Le mode de liaison de la poutre sur la plate-forme peut être un de ceux décrits plus haut, mais, du fait que cette liaison supporte des contraintes moindres, la liaison la plus simple, à savoir celle décrite aux figures 7a à 7c et qui ne comporte qu'une articulation, voit son domaine d'utilisation élargi. REVEND ICAT IONS 1. Support d'installation extérieure à une plate-forme marine telle qu'une torchère reliée à une plate-forme pétrolifère consistant en une poutre horizontale supportant le conduit de la torchère, la première extrémité de la poutre étant reliée à.la plate-forme et la seconde extrémité supportant la torchère en la maintenant suffisamment éloignée de ladite plate-forme, ledit support de torchère étant caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs flotteurs, de préférence semi-submersibles, maintenant la poutre au dessus de l'eau, une liaison entre la poutre et la plateforme permettant au moins une articulation horizontale et, si besoin, une articulation verticale et une rotation. 2. Support de torchère selon la revendication 1, caracterisé en ce que le ou les deux flotteurs sont ancrés par une ou plusieurs lignes au fond marin. 3. Support de torchère selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les flotteurs sont amarrés par des amarres à la plate-forme. 4. Support de torchère selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la liaison entre la poutre et la plate-forme est une articulation à cardan montée sur une console oscillante. 5. Supprt de torchère selon la revendication 4, caractérisé en ce que la conduite comporte une partie flexible passant dans l'articulation et au moins un joint tournant. 6. Support de torchère selon la revendication 4, caractérisé en ce que la conduite comporte, au niveau de l'articulation, trois joints tournants situés dans au moins deux plans différents et des soufflets de déformation respectivement en amont et en aval de l'articulation. 7. Support de torchère selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la poutre est constituée de deux bras en forme de V dont les extrémités sont articulées horizontalement sur la plate-forme et en ce que la poutre est portée sur un appui semisubmersible unique. 8. Support de torchère selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre de torchère est reliée à la plate-forme par une genouillère portant des articulations verticale et horizontale, et en ce qu'elle comporte un appui semi-submersible rigide muni d'un flotteur unique. 9. Support de torchère selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'articulation entre la poutre et la plate-forme comporte un dispositif à mise en service et retrait rapides et en ce que la partie de la conduite entre la plate-forme et la poutre comporte un connecteur rapide et une partie flexible. 10. Support de torchère selon la revendication 9 caractérisé en ce que le flotteur qui maintient la poutre au dessus de l'eau est constitué par une bouée verticale lestée articulée sous la poutre torchère.