Brevet FR2368582A1 — publié le 19780519

L'invention concerne un dispositif de décompression pour structures-poids offshore, et plus particulièrement les structures du type comportant une embase creuse en béton pouvant servir de réservoir surmontée d'au moins une colonne creuse supportant une plateforme de travail hors-d'eau, et reposant par l'intermédiaire du radier de ladite embase sur un sol perméable. Les sols perméables, notamment les sols sableux et sableux-calcaires a débris coquilles, associes à une houle importante rendent toujours plus délicate l'exploitation offshore par les dangers qu'ils représentent : en effet, de tels sols sont susceptibles de donner lieu à un phénomène de liquéfaction par accroissement des pressions intersticielles, ces pressions provoquées par l'action cumulative de la houle powant alors compromettre gravement la stabilité de la structure-poids reposant sur le fond marin. Les techniques antérieures developpees pour faire face à ce problème technique sont generalement basées sur le principe consistant à diminuer les pressions intersticielles en utilisant des tubes enfoncés dans le sol, et mainternls à une pression inférieure à la pression hydrostatique moyenne, avec parfois un système de pompage rendant le système plus performant. Le principal défaut de tels dispositifs en circuit fermé est qu'ils ne suivent pas directement l'amplitude de la houle, agissant uniquement en compensant les effets de la houle par une dépression essentiellement constante.Un tel defaut peut devenir trds préoccupant lorsqu'il s'agit de fonds perméables a sables tres mobiles, car la stabilité de la structure est beaucoup moins fiable, mne en prévoyant des bêches d'ancrage importantes sous le radier de ltembase. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de décompression présentant une fiabilité que n'offrent pas les réalisations antérieures, mêe dans le cas de sols perneables tres mobiles, tout en restant de conception simple et de montage aise. Il s'agit plus particulierement d'un dispositif de decompression pour structure-poids offshore du type comportant une embase creuse en heton pouvant servir de reservoir et surmontée d d'au moins une colonne creuse supportant une plateforme de travail hors-d'eau, ladite structure reposant par l'intermedJaire du radier de ladite embase sur un sol perméable, caractérisé par le fait qutil comporte un réseau de drainage dont la mise en comunication avec la mer, lege- rement en-dessous du niveau des plus forts creux de values, est contrôlée par une vanne asservie au passage des creux de houle, le système d'asservissement associé comnandant l'ouverture de ladite vanne des que la difference de pression entre la mer et une pression de référence dépasse un seuil predetermine de facon à maintenir sous la structure une pression inférieure à la pression hvdrostaticiiie normale. Le dispositif selon l'invention peut en outre presenter l'lue au moins des caractéristiques suivantes - le réseau de drainage comporte des tubes de décompression enfonces dans le sol sous le radier de la structure, et une conduite communicant en son extrémite inférieure avec lesdits tubes par l'intermediaire d'un réseau de collecte et débouchant à travers la colonne dans la mer par un orifice en son extrémité supérieure, - le réseau de drainage se compose de deux système independants comportant chacun des tubes de decompression, un reseau de collecte desdites tubes et une conduite débouchant dans la mer, les tubes de chaque système étant disposes selon deux zones concentriques, - la vanne permettant la mise en coennunication du reseau de drainage avec la mer comporte un servomoteur relié à un capteur à balance de force mesurant la différence de pression entre la mer et une pression de reference, par exemple entre la mer et une masse d'eau statique situées dans la colonne creuse de la structure ou entre la mer et la conduite du réseau de drainage en arrière de la vanne aservie, - la conduite du reseau de drainage débouche dans la mer par plusieurs orifices d'orientations différentes, la communication de la conduite avec la mer étant contrôlée pour chaque orifice par une vanne asservie, de sorte qu'te seul des orifices soit choisi en fonction de l'orientation de la houle en viie d'obtenir une décompression maximale, - la conduite du réseau de drainage est munie, entre la vanne et l'orifice, d'un venturi et d'une arrivée d'air comprimé dont l'injection est asservie à l'ouverture de ladite vanne, en vue d'obtenir des depressions supérieures aux creux de houle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures de la planche unioue de dessin annexée où - la figure 1 illustre en coupe un dispositif de décompression conforme à l'invention en état de fonctionnement, - la figure 2 est une variante du dispositif de la figure 1 avec un hranche- ment différent du capteur de pression. Figure 1, la structure-poids comportant une emhase creuse multicellulaire I surmontée d'une colonne creuse 2 supportant une plateforme de travail hors-d'eau (non représentée), repose sur un sol marin permeable 3 par l'intermédiaire du radier 4. Conformément à l'invention, la structure-poids est muni d'un dispositif de décompression comportant un reseau de drainage dont la mise en corrnunication avec la mer, légèrement en-dessous du niveau des plus forts creux de vagues, est contr8lée par une vanne asservie au passage des creux de houle, le systeme d'asservissement associé coranandant l'ouverture de ladite vanne des que la difference de pression entre la mer et une pression de référence dépasse un seuil predetermine de façon à maintenir sous la structure une pression inférieure à la pression hydrostatique nonnale. Une réalisation d'un tel dispositif est illustrée à la figure 1 : le reseau de drainage comporte des tubes de décompression 5 traversant le radier 4 et enfonces dans le sol sous ledit radier, et une conduite 6 communicant en son extrémité inférieure avec lesdits tubes par l'intermédiaire d'un rerseau de collecte 7t et debouchant en son extremite supérieure à travers la colonne 2 dans la mer, selon un orifice 8 situe légèrement en-dessous du niveau 9 des plus forts creux de vagues.Une vanne étanche 10 comportant un servomoteur nermet d'isoler la conduite 6 ou de la mettre en comnunication avec la mer ; la commande de la vanne est assurée par une source ou réservoir d'énergie il (energie electrique ou pression d'air comprime par exemple). Le servomoteur est relié à un capteur à balance de force 12 par l'intermédiaire d'un organe de commande 13. Les elements constitutifs du systeme d'asservissement sont classiques et à la sorte de l'homme de l'art, aussi la description dudit systeme sera-t-elle succincte. Le capteur à balance de force 12 mesure à tout moment la différence de pression entre la mer et une pression de référence .Dans la realisation de la figure 1, le capteur 12 enregistre la difference de pression entre la mer, par orifice 14 de la colonne, et une masse d'eau statique occupant an moins en partie de volume interieur de la colonne creuse 2, ledit orifice 14 étant situe à un niveau proche de l'orifice 8 de la conduite pour avoir des écarts importants de pression ; ledit capteur adresse un signal à l'organe de conmande 13 des que la difference de pression depasse un seuil predetermine. Dans une variante de realisation illustrée à la figure 2, le capteur à balance de force 12 mesure la difference de pression entre la mer, par l'orifice 14 de la colonne, et la conduite 6 du réseau de drainage, immédiatement en arrière de la vanne asservie 10, par une tubulure de jonction 15. Un tel montage peut s'avérer avantageux, malgré la complication introduite, Si l'on désire une précision plus grande du dispositif gracie à un asservissement à la pression du sol qu' il est possible de determiner avec précision. Avec le dispositif selon l'invention, la vanne asservie, fermée en position normale, s ouvre des que l'amplitude des vagues atteint une certaine valeur, au passage de chaque creux de houle, permettant ainsi de maintenir sous le radier de la structure une pression inférieure à la pression hydrostatique normale. La composition du sol et/ou l'importance de la houle peuvent suggérer quelques perfectionnements (non representés) : - la conduite du réseau de drainage débouche dans la mer par plusieurs orifices d'orientations différentes selon un faisceau de tubulures se raccordant à la partie supérieure de ladite conduite ; la comnunication de la conduite avec la mer est ainsi contrôlée pour chaque orifice par une vanne asservie, de sorte qu'un seul des orifices soit choisi en fonction de l'orientation de la houle en vue d'obtenir une decompression maximale, - la conduite du réseau de drainage est munie, entre la vanne et l'orifice, d'un venturi et d'une arrivée d'air comprime dont l'injection est asservie à l'ouverture de ladite vanne, en vue d'obtenir des dépressions supérieures aux creux de la houle ; un système unique d'asservissement du dispositif contrôlera alors ltouverture presque simultanée des deux vannes. Cette variante est particulibrement interessante lorsque la composition du sol perméable rend les éventuelles bêches d'ancrage du radier difficiles à disposer, - le réseau de drainage se compose de deux systèmes indépendants comportant chacun des tubes de decompression, un réseau de collecte desdits tubes et une conduite débouchant dans la mer, les tubes de chaque système étant disposés selon deux zones concentriques ; le choix des différences de pression permet alors de réduire les gradients dans le sol, et de ce fait les courants capillaires et les entraînements de matériaux, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas de sols sableux calcaires comportant des débris coquillés. Signalons enfin que le réseau de drainage peut être branche sur une pompe et utilisé en sens inverse pour ltenlèverent de la structure, le décollement du radier entant notablement facilité par la surpression du sol ainsi produite. Il va de soi que la presente invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention. Ainsi par exemple, dans le cas de structures présentant plus d'une colonne creuse, chacune desdites colonnes pourra être munie d'un dispositif élémentaire selon l'invention en vue de la décompression recherche pour la zone concernée, un système d'asservissement unique centralisant avantageusement toutes les commandes d'ouverture et fermeture des vannes. REVENDICATONS 1/ Dispositif de décompression pour structure-poids offshore du type comportant une embase creuse en béton pouvant servir de réservoir et surmontée d'au moins une colonne creuse supportant une plateforme de travail horsd'eau, ladite structure reposant par 1' intermédiaire du radier de ladite embase sur un sol perméable, caractérisé par le fait qu'il comporte un réseau de drainage (5, 6, 7) dont la mise en communication avec la mer, légèrement en-dessous du niveau des plus forts creux de vagues, est contrôlée par une vanne (10) asservie au passage des creux de houle, le système d'asservissement associé (11, 12, 13) commandant 1' ouverture de ladite vanne dbs que la différence de pression entre la mer et une pression de référence dépasse un seuil prédéterminé de façon à maintenir sous la structure une pression inférieure à la pression hydrostatique normale. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau de drainage comporte des tubes de décompression (5) enfoncés dans le sol sous le radier de la structure, et une conduite (6) communicant en son extrémité inférieure avec lesdits tubes par l'intermédiaire d'un réseau de collecte (7) et débouchant à travers la colonne dans la mer par un orifice (8) en son extrémité supérieure. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le réseau de drainage se compose de deux système indépendants comportant chacun des tubes de décompression, un réseau de collecte desdites tubes et une conduite débouchant dans la mer, les tubes de chaque système étant disposés selon deux zones concentriques, 4/ Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la vanne (10) permettant la mise en communication du réseau de drainage avec la mer comporte un servomoteur relié à un capteur à balance de force (12) mesurant la différence de pression entre la mer et une pression de référence. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le capteur à balance de force mesure la différence de pression entre la mer et une masse d'eau statique située dans la colonne creuse de la structure. 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le capteur à balance de force mesure la différence de pression entre la mer et la conduite du réseau de drainage en arrière de la vanne asservie. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérise par le fait que la conduite du réseau de drainage débouche dans la mer par plusieurs orifices d'orientations différentes, la communication de la conduite avec la-mer étant contrôlée pour chaque orifice par une vanne asservie, de sorte qu'un seul des orifices soit choisi en fonction de l1orientation de la houle en vue d'obtenir une décompression maximale. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que la conduite du réseau de drainage est munie, entre la vanne et l'orifice, d'un venturi et d'une arrivée d'air comprimé dont l'injection est asservie à ltouver- ture de ladite vanne, en vue d'obtenir des dépressions supérieures aux creux de houle.