Brevet FR2401093A1 — publié le 19790323

L'invention concerne la mise en place de plates-formes, réservoirs, ou structures offshore de tout type de très grande masse, au-dessus d'éléments d'exploitation tels que têtes de puits, déjà ancrés au fond de la mer, avec une précision suffisante pour permettre la connexion facile de toutes canalisations entre les deux ensembles, et notamment des puits de forage. Dans les techniques actuelles, ltexploitation de gisements pétroliers au-dessous de la mer, à partir de plates-formes de forage et de production, implique que les plates-formes soient entièrement finies et mises en place avant que ne débute le forage des puits de production ; l'importance des investissements mis en jeu fait qu'il est extrêmement souhaitable de pouvoir commencer le forage des puits de production en même temps que se construit la plate-forme d'exploitation. Il est connu de mettre en place des plates-formes de types divers par ballastage progressif, alors qu'elles sont maintenues par des remorqueurs mais ces procédés ne permettent pas la précision, de l'ordre de quelques centimètres, nécessaire pour pouvoir procéder aux raccordements avec des têtes de puits pré-installées, et'autre part les vitesses horizontales des structures, compte-tenu de l'importance de leur masse, sont telles qu'un choc risquerait d'endommager gravement les appareillages en place au fond de la mer. La présente invention suppose l'existence d'éléments ancrés au fond de la mer, tels que gabarit de forage, de sorte que les forages ont pu être initiés à partir des plates-formes flottantes, et a pour objet un dispositif de mise en place et de centrage fiable, permettant d'offrir une protection sûre des puits lors de l'approche de la structure en descente. I1 s'agit plus particulierement d'un dispositif de mise en place et de centrage d'une structure-poids offshore au-dessus dex'ee'mlpéeents préexistants ancrés au fond de la mer, ladite structure étant/du type comportant une embase multicellulaire en béton surmontée dau-moins une colonne creuse en béton destinée à supporter une plate-forme de travail hors-d'eau, caractérisé par le fait qutil comporte plusieurs systèmes de guidage permettant un positionnement de plus en plus précis de la structure au fur et à mesure de la descente de ladite structure jusqu'à ce que celle-ci repose sur le fond de la mer, ladite structure présentant en sa partie inférieure au moins une niche pour le logement desdits éléments préexistants. Le dispositif selon l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes - les systèmes de guidage comportent des moyens de treuillage reliés au fond de la mer pour la descente de la structure avec centrage au-dessus des éléments préexistants jusqu'à la prise de contact entre ladite structure et lesdits éléments, et des moyens de guidage proprement dit intervenant après la prise de contact, - les moyens de treuillage comprennent une pluralité de treuils indépendants fixés sur la plate-forme de travail et dont le câble associé est fixé à un > ancrage situé âu fond de la mer, - les moyens de guidage proprement dit comportent des dispositifs anti-chocs fixés à la structure sensiblement le long des bords de la niche destinée à recevoir les éléments préexistants, et des dispositifs de défense fixés auxdits éléments préexistants et permettant le guidage recherché par appui contre ceux-ci desdits dispositifs anti-chocs ; ces dispositifs antichocs sont avantageusement constitués par des éléments indépendants déformables par pression interne permettant un centrage précis de la structure par rapport aux éléments préexistants ancrés au fond de la mer, par exemple des boudins gonflables disposés de telle façon que leurs axes soient sensiblement contenus dans un même plan horizontal, - les éléments préexistants comprennent un gabarit de forage entouré d'une structure périphérique tubulaire en forme de quadrilatère, ladite structure portant les dispositifs de défense en ses quatre coins et étant avantageusement reliée au gabarit de forage par une connexion destructible de façon à pouvoir désolidariser ladite structure dudit gabarit avant la prise de contact, - les moyens de guidage proprement dit comportent en outre une pluralité d'éléments emboitables du type pinoche-embouchure prévus en saillie d'une part sur le fond de la niche de la structure et d'autre part sur les éléments préexistants, en vue du guidage final ; par exemple, des pinoches sont prévues sur ie seul gabarit de forage, et des embouchures associées sont prévues sur le fond de la niche, embouchures constituant avantageusement l'extrémité de canalisations verticales disposées dans une colonne de la structure, des lignes-guide étant en outre prévues allant de treuils disposés sur la plate-forme de travail jusqu'aux extrémités des pinoches en passant dans lesdites canalisations , lesdites lignes-guide pouvant porter des appareils permettant de vérifier la position relative de la structure par rapport aux éléments préexistants, tels qutinclinomètres, - il comporte des moyens de mesure permettant un contrôle de plus en plus précis au fur et à mesure de la descente de la structure, tels que systèmes acoustiques et systèmes de télévisions braqués sur des repères fixés aux éléments préexistants. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparal- tront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé où - la figure 1 illustre en élévation l'emploi d'un premier type de système de guidage conforme à l'invention, - les figures 2 à 4 illustrent en coupe l'emploi d'un deuxième type de système de guidage complémentaire du premier, au cours de phases successives de descente de la plate-forme, - la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 2. Figure 1, une structure-poids offshore comportant une embase multicellulaire 1 en béton précontraint surmontée d'au moins une colonne creuse (ici deux) en béton 2 destinée à supporter une plate-forme de travail horsd'eau 3, doit être mise en place et centrée au-dessus d'éléments préexistants 4 ancrés au fond de la mer. Auparavant, la plate-forme a été remorquée comme une plate-forme ordinaire au voisinage du site d'installation, la plate-forme portant un certain nombre de corps d'ancrage 5 auxquels elle est attachée par autant de câbles 6 contrôlés par des treuils indépendants 7. On procède à la mise en place des corps d'ancrage tout autour des éléments préexistants 4, à une distance suffisante pour éviter tout risque de choc. Les câbles 6 sont alors progressivement tendus, et les liaisons entre la plate-forme et les remorqueurs sont coupées, ainsi que cette situation apparait à la figure 1. Conformément à l'invention, il est prévu plusieurs systèmes de guidage permettant un positionnement de plus en plus précis de la structure au fur et à mesure de la descente de ladite structure jusqu'à ce que celle-ci repose sur le fond de la mer, ladite structure présentant en sa partie inférieure au moins une niche 8 pour le logement desdits éléments préexistants. Le principe fondamental du dispositif de l'invention est donc de permettre une mise en place très précise en vue d'un raccordement avec les éléments préexistants, avec un contrôle et un positionnement de plus en plus précis, et avec des vitesses d'évolution de plus en plus basses au fur et à mesure de la descente de la plate-forme. Le premier système de guidage est constitué par des moyens de treuillage, précisément formés des treuils 7 ex des câbles 6 reliés aux corps d'ancrage 5, pour la descente de la structure avec centrage au-dessus des éléments préexistants 4 jusqu'à la prise de contact-entre ladite structure et lesdits éléments. La manoeuvre des treuils est naturellement combinée à des manoeuvres classiques de ballastage pour procéder à une descente contrôlée de la structure. A partir de la prise de contact, un deuxième système de guidage intervint plus précis que le premier, constitué par des moyens de-guidage proprement dit qui vont être décrits ci-après. Notons que des lignes-guide 9 (sur lesquelles il sera revenu par la suite), partant de treuils 10 à limiteur de tension fixés sur la plate-forme de travail jusqu'à se raccorder aux éléments préexistants 4, sont prévues dans la colonne 2 et progressivement tendues par lesdits treuils au fur et à mesure de la descente de la structure. Les vitesses auxquelles sont effectués ces mouvements sont progressivement réduites jusqu'au maximum admissible pour la prise de contact. La figure 2 illustre la position de l'ensemble au moment de la prise de contact. Conformément à l'invention, les moyens de guidage proprement dit comportent des dispositifs anti-chocs fixés à la structure sensiblement le long des bords de la niche destinée à recevoir les éléments préexistants, et des dispositifs de défense fixés auxdits éléments préexistants et permettant le guidage recherché par appui contre eeux-ci desdits dispositifs anti-chocs. Ici, ces dispositifs anti-chocs sont constitués par des boudins indépendants 11, disposés le long des bords de la niche de telle façon que leurs axes soient sensiblement contenus dans un même plan horizontal ( voir aussi figure 5). Les boudins sont avantageusement gonflables de façon à permettre un centrage précis de la structure par rapport aux éléments préexistants ancrés au fond de la mer. Notons qu'on aurait pu utiliser un autre type d'éléments déformables par pression interne, par exemple des verins. Les boudins 11 peuvent être pourvus d'une plaque de protection 12 pour éviter un éventuel déchirement au contact des dispositifs de défense. Sur la figure 2, la position est volontairement décentrée pour illustrer les moyens d'action utilisés pour rectifier la manoeuvre. Ici, les éléments préexistants 4 comprennent un gabarit de forage 13 ancré dans le sol marin par des pieux 14, et entouré d'une structure périphérique tubulaire 15 en forme de quadrilatère (voir figure 5), ladite structure, elle-même ancrée par des pieux 16, portant des dispositifs de défense 17 en bois à ses quatre coins ; les défenses du gabarit de forage présentent, à leur partie supérieure, des faces inclinées augmentant les tolérances de positionnement à la prise de contact. Notons que les éléments 14 et 16 peuvent être des tubes à travers lesquels des pieux proprement dits sont enfoncés dans le fond de la mer. Précisons ici une mesure avantageuse concernant la liaison entre gabarit de forage 13 et structure périphérique tubulaire 15 : les châssis tubulaires en acier de ces deux ensembles sont reliés par des raccords tubulaires 18, de sorte que l'ensemble est solidarisé au moment de son ancrage. Mais au moment de la prise de contact, la structure risque de communiquer des efforts importants au gabarit de forage par l'intermédiaire de la structure périphérique en contact direct avec ladite structure : pour éviter cela, il est prévu que les connexions telles que 18 soient destructibles, de façon à pouvoir désolidariser le gabarit de forage de sa structure périphérique avant la prise de contact (on utilisera un scaphandrier ou toute autre technique du type connexion explosive que l'on peut commander à distance), ainsi que cela a été schématisé à la figure 5 pour certains raccords 18, chacun des éléments restant ancré par ses pieux propres. Les moyens de guidage proprement dit décrit ci-dessus peuvent être complétés par d'autre moyens en vue d'un centrage final encore plus précis on prévoit une pluralité d'éléments emboitables du type pinoche-embouchure montés en saillie d'une part sur le fond de la niche de la structure et d'autre part sur les éléments préexistants. Ici des pinoches 19 sont prévues sur le seul gabarit de forage 13, avantageusement dans le prolongement des éléments 14, et des embouchures associées 20 sont prévues sur le fond de la niche 8. La figure 3 illustre la prise de contact entre pinoches et embouchures associées : une fois les pinoches engagées dans les embouchures, la pression est relâchée dans les éléments gonflables, afin de diminuer les frottements, et le ballastage est terminé, de sorte qu'on arrive à la position finale correctement centrée représentée à la figure 4. Les embouchures 20 constituent l'extrémité de canalisations verticales 20 disposées dans la colonne 2 et l'embase 1 de la structure, de façon à prévoir des lignes-guide 9 allant des treuils 10 aux extrémités des pinoches 19 en passant dans lesdites canalisations : ces lignes-guide, progressivement tendues par les treuils associés au fur et à mesure de la descente de la structure, portent avantageusement des appareils (non représentés) permettant de vérifier à tout moment la position relative de la structure par rapport aux éléments préexistants, tels par exemple que des inclinomètres. Plus généralement, il sera prévu des moyens de mesure tels que systèmes acoustiques et systèmes de télévisions braqués sur des repères fixés aux éléments préexistants, permettant par un contrôle de plus en plus précis au fur et à mesure de la descente de la structure, de situer exactement les différents éléments les uns par rapport aux autres, et de calculer les déplacements horizontaux à appliquer à la plate-forme pour l'amener au-dessus du gabarit de forage avec une précision suffisante pour permettre la prise de contact. Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre illustratif, et comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de mise en place et de centrage d'une structure-poids offshore au-dessus d'éléments préexistants ancrés au fond de la mer, ladite structure étant du type comportant une embase multicellulaire en béton surmontée d'aumoins une colonne creuse en béton destinée à supporter une plate-forme de travail hors-d'eau, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs systèmes de guidage permettant un positionnement de plus en plus précis de la structure au fur et à mesure de la descente de ladite structure jusqu'à ce que celleci repose sur le fond de la mer, ladite structure présentant en sa partie inférieure au moins une niche pour le logement desdits éléments préexistants. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les systèmes de guidage comportent des moyens de treuillage reliés au fond de la mer pour la descente de la structure avec centrage au-dessus des éléments préexistants jusqu'à la prise de contact entre ladite structure et lesdits éléments, et des moyens de guidage proprement dit intervenant après la prise de contact. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de treuillage comprennent une pluralité de treuils indépendants (7) fixés sur la plate-forme de travail et dont le câble associé est fixé à un ancrage (5) situé au fond de la mer. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les moyens de guidage proprement dit comportent des dispositifs anti-chocs (lui) fixés à la structure sensiblement le long des bords de la niche destinée à recevoir les éléments préexistants, et des dispositifs de défense (17) fixés auxdits éléments préexistants et permettant le guidage recherché par appui contre ceux-ci desdits dispositifs anti-chocs. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les dispositifs anti-chocs sont constitués par des éléments indépendants déformables par pression interne permettant un centrage précis de la structure par rapport aux éléments préexistants ancrés au fond de la mer. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éléments déformables sont des boudins gonflables disposés de telle façon que leurs axes soient sensiblement contenus dans un même plan horizontal. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les éléments préexistants comprennent un gabarit de forage entouré d'une structure périphérique tubulaire (15) en forme de quadrilatère, ladite structure portant les dispositifs de défense en ses quatre coins. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la structure périphérique est reliée au gabarit de forage par une connexion destructible (18) de façon à pouvoir désolidariser ladite structure dudit gabarit avant la prise de contact. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que les moyens de guidage proprement dit comportent en outre une pluralité d'éléments emboîtables du type pinoche-embouchure prévus en saillie d'une part sur le fond de la niche de la structure et d'autre part sur les éléments préexistants en vue du guidage final. fO/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que des pinoches (19) sont prévues sur le seul gabarit de forage, et des embouchures associées (20) sont prévues sur le fond de la niche. 11/ Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les embouchures constituent l'extrémité de canalisations verticales (21) disposées dans une colonne de la struture, et que des lignes-guide (9) sont prévues allant de treuils disposés sur la plate-forme de travail jusqu'aux extrémités des pinoches en passant dans lesdites canalisations. 12/ Dispositif selon la revendication tt, caractérisé par le fait que les lignes-guide portent des appareils permettant de vérifier la position relative de la structure par rapport aux éléments préexistants, tels qu'inclinomètres. 13/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes,caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure permettant un contrôle de plus en plus précis au fur et à mesure de la descente de la structure, tels que systèmes acoustiques et systèmes de télévisions braqués sur des repères fixés aux éléments préexistants.