Brevet FR2400086A1 — publié le 19790309

L'invention concerne les plate-formes immergeables devant supporter un pont de travail, telles que les structures gravitaires utilisées pour l'exploitation des champs dé gaz ou de pétrole en site maritime, et plus particulièrement un procédé et un dispositif de mise en place d'un pont de travail sur la ou les colonnes d'une struture-poids offshore. De nombreuses techniques existent déja' pour la mise en place d'un pont de travail. On a ainsi proposé, pour des ponts relativement légers (de l'ordre de 2000 tonnes), une mise en place par levage du pont au moyen d'un derrick monté sur une barge flottante cette opération de levage étant effectuée en mer ou en site abrité. Une telle technique présente les inconvénients d'une limitation du poids du pont de travail, des risques inhérents aux levages lourds, et nécessite des opérations délicates et coûteuses. On a aussi proposé, pour des ponts plus lourds (de l'ordre de 2000 à 20 000 tonnes), une mise en place par dépose initiale du pont de travail sur une barge unique ou deux barges en catamaran, puis immersion de la plate-forme à une profondeur telle que les colonnes puissent passer sous le pont (tout en conservant un franc bord pour une réserve de flottabilité correspondant à 1% du volume de la structure immergée), et enfin, après positionnement du pont par rapport aux colonnes, reprise en poids dudit pont par déballastage de la plate-forme.Une telle technique présente encore de nombreux inconvénients: le transport du pont sur une ou plusieurs barges sur des distances parfois importantes est délicat et mobilise un équipement important, la mise en place ne peut se faire qu'en site abrité, le franc bord des colonnes par rapport au niveau de l'eau est limité à la mise en place à un minimum de 5 à 6 mètres pour que la réserve de flottabilité de la structure reste acceptable et cette position est connue pour être critique et impliquer des risques importants, enfin le pont ne peut être équipé qu'après sa mise en place, ce qui implique l'utilisation de derricks sur barge importants pour l'équipement. On a encore proposé d'utiliser un pont flottant ayant str un bord une découpe spéciale pour recevoir les colonnes en vue d'un encastrement direct sur lesdites colonnes suivi d'un hissage du pont encastré au moyen de crémaillères à vérins. Une telle technique présente encore de nombreux inconvénients : elle exige une forme spéciale pour le pont et une disposition particulière pour les colonnes, ce qui n'est pas toujours compatible avec les exigences techniques, la connexion entre le pont et les colonnes est délicate à réaliser, le hissage du pont en mer ouverte implique des efforts considérables sur les équipements de hissage dûs aux mouvements de houle, ce qui suppose donc des équipements très onéreux. On a enfin proposé d'utiliser des barges submersibles spéciales ou des portiques flottants, mais ces équipements sont très lourds et restent très onéreux tant du point de vue de la construction que de la mise en oeuvre, sans pour autant remédier de façon satisfaisante aux problèmes posés. L'invention a pour objet de proposer un procédé et un dispositif de mise en place d'un pont de travail ne présentant pas les inconvénients précités, permettant de mettre en place un pont complètement équipé sans intervention de moyens de levage auxiliaires tels que barges ou derricks flottants ou encore portiques spéciaux, tout en offrant une plus grande sécurité. I1 s'agit plus particulièrement d'un procédé de mise en place d'un pont de travail sur les colonnes d'une structure-poids offshore comportant une embase creuse surmontée de colonnes destinées à supporter ledit pont de travail, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes:: - la structure est immergée par ballastage en un site proche du site final et légèrement plus profond que celui-ci jusqu'à ce que seule une faible hauteur des colonnes émerge hors de l'eau, et le pont de travail complètement équipé est remorqué flottant à proximité, - la structure est ensuite complètement immergée par des moyens mécaniques tels que treuillage solidaires de l'embase et reliés à travers celle-ci à au moins un organe de liaison situé au niveau du fond de la mer, de telle sorte que le pont de travail puisse être amené en flottaison au-dessus des colonnes à la verticale de sa position définitive, - le contact entre le pont de travail et les colonnes est alors réalisé par des moyens mécaniques tels que treuillage solidaires dudit pont et reliés à travers celui-ci aux sommets des colonnes, lesdits moyens agissant en coopération avec les moyens mécaniques commandant la position de l'embase de façon que ledit pont reste sensiblement à son niveau de flottaison, - l'embase est enfin déballastée pour mettre hors d'eau le pont de travail et réaliser la connexion entre ledit pont et les sommets des colonnes, la structure étant alors prête à être remorquée vers le site final. Il s'agit également d'un dispositif de mise en place d'un pont de travail sur les colonnes d'une stucture-poids offshore comportant une embase creuse surmontée de colonnes destinées à supporter ledit pont de travail, caractérisé par le fait que l'embase porte des moyens mécaniques tels que treuillage susceptibles d'être reliés à travers celle-ci à au moins un organe de liaison situé au niveau du fond de la mer, et que le pont flottant tout équipé porte également des moyens mécaniques tels que treuillage susceptibles d'être reliés à travers celui-ci aux sommets des colonnes par l'intermédiaire d'organes d'accrochage. te dispositif selon l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes: - l'embase porte au moins un treuil submersible disposé sur le toit de ladite embase et associé à au moins un câble dont l'autre extrémité est fixée sur un bloc de lestage relié en permanence à l'embase et pourvu de moyens indépendants permettant la dépose dudit bloc sur le fond de la mer pour une fonction de corps mort et le hissage dudit bloc jusqu'à un logement prévu à cet effet à la partie inférieure de l'embase ; les fonctions dudit treuil submersible et desdits moyens sont avantageusement assurées par les mêmes treuils aménagés en conséquence, - l'embase porte au moins un treuil submersible disposé sur le toit de ladite embase et associé à un câble dont l'autre extrémité est fixée sur un ancrage auxiliaire formant organe de liaison au niveau du fond de la mer ; ladite embase présente avantageusement un tube guide pour le passage du câble, ledit tube guide se terminant en son extrémité inférieure par un écubier de protection traversant le radier de ladite embase, - le treuil submersible est hydraulique et a tension constante de façon à pouvoir dévirer automatiquement au-delà de sa puissance maximum, - chaque tête de colonne présente un organe d'accrochage central et un opercule étanche pour fermer lesdites colonnes à l'immersion complète de la structure, - le pont flottant présente à sa partie inférieure des pièces de transition pour le contact et la connexion avec les colonnes, chacune desdites pièces de transition étant pourvue d'un guide cable pour le câble la traversant pour la liaison avec le sommet de la colonne associée, et avantageusement de la même forme que la tête de colonne associée, de façon qu'une fois la connexion réalisée par exemple par encastrement ladite pièce forme le prolongement de ladite colonne associée, - le dispositif comporte en outre une barge recevant l'équipement de contrôle de l'immersion de la structure et reliée à ladite structure par un ombilic, et le pont de travail présente une console destinée à recevoir ladite barge à la mise hors d'eau dudit pont. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaftront plus clairement à la lumière de la description qui ya suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé où: - les figures l et 2 illustrent respectivement une structure en flottaison comportant des moyens de mise en place selon une première variante, et un pont de travail tout équipé en flottaison, - la figure 3 illustre la phase d'immersion de la structure de la figure I par ballastage et dépose d'un bloc de lestage, - la figure 4 illustre la phase d'immersion complète de la structure et d'amenée du pont en flottaison, -Jes figures 5 et 6 montrent la structure et le pont respectivement au début et à ia fin de la phase de contact, - la figure 7 illustre la remontée de la structure équipée par déballastage et ie hissage du bloc de lestage, ladite structure étant prête à être remorquee; ; - la figure 8 représente la structure en place sur son site définitif, la la figure 9 illustre une structure en flottaison comportant des oyens de mise en place seion une deuxième variante, - la figure 10 illustre la structure de la figure 9 en phase d'immersion par ballastage après reprise de la verticalité, - la figure 11 montre la structure de la figure 9 en fin de phase de contact! - la figure 12 illustre la remontée de la structure alors preste à entre remorquez vers sa destination finale. Figure 1, une structure comportant une embase creuse l en béton et surmontée de colonnes creuses en béton 2 destinées à supporter un pont de travail est en flottaison au tirant d'eau minimum, telle qu'elle est remorquée vers son emplacement définitif sur le champ pétrolier. Conformément à l'invention, l'embase porte des moyens mécaniques tels que treuillage susceptibles d'etre reliés à travers celieci à au moins un organe de liaison situé au niveau du fond de la mer.Ici, et selon une première variante, l'embase porte un treuil submersible 3 disposé sur le toit de l'embase 1 et associé à au moins un câble 4 dont l'autre extrémité est fixée sur un bloc de lestage 5 relié en permanence à l'embase et pourvu de moyens indépendants tels que des treuils submersibles 6 et des câbles 7 permettant la dépose dudit bloc sur le fond de la mer pour une fonction de corps mort et le hissage dudit bloc jusqu a un logement 8 prévu à cet effet à la partie inférieure de l'embase 1. Le treuil 3 est avantageusement hydraulique et à tension constante de façon à pouvoir dévirer automatiquement au-delà de sa puissance maximum.De plus, chaque tête de colonne présente un organe d'accrochage central 9, et un opercule étanche 10 pour fermer lesdites colonnes à l'immersion complète de la structure. Un type unique de treuils aménagés pour permettre un réglage de la tension constante à n'importe quelle valeur pourrait remplacer les treuils 3 et 6 et assurer successivement les deux fonctions. Figure 2, le pont de travail 11, complètement équipé, est remorqué en flottaison à proximité de la structure. Conformément à l'invention, le pont flottant porte également des moyens mécaniques tels que treuillage susceptibles d'être reliés à travers celuici aux sommets des colonnes par l'intermédiaire des organes d'accrochage. ici, le pont 1 1 porte des treuils 12 (en même nombre que le nombre des colonnes) associés à des câbles 13 dont l'autre extrémité peut être fixée aux organes d'accrochage 9 des sommets des colonnes. La puissance totale des treuils 12 est supérieure à celle du treuil 3, et lesdits treuils sont également à tension constante de façon à dévirer au-delà de leur puissance maximum sous effet des éventuels petits mouvements de pilonnement provoqués par une légère houle.Le pont flottant présente avantageusement à sa partie inférieure des pièces de transition 14 pour le contact et la connexion avec les colonnes ; chaque câble 13 traverse la piece de transition associée par un guidecable 15, et son extrémité est placée en attente sur le pont. Chacune des pièces de transition est de la même forme que la tête de colonne associée, de façon qu'une fois la connexion réalisée ladite pièce orme le prolongement de ladite colonne. Le procédé de mise en place selon l'invention va maintenant être décrit en détail, en référence aux figures 3 à 7. Figure 3, la structure est immergée par ballastage au-dessus d'un fond légèrement plus profond que celui du site final (environ 50 mètres) et à proximité de celui-ci, jusqu'a ce que seule une faible hauteur des colonnes émerge hors de l'eau. Le bloc de lestage 5 est alors déposé sur le fond à l'aide des treuils 6, et fait ainsi fonction d'organe de liaison de type corps mort. Figure 4, la structure peut alors être tirée vers le fond à l'aide du treuil 3 à tension constante inférieure au poids dans l'eau du bloc de lestage. A titre indicatif, on pourra prendre une tension de 200 tonnes et un poids dans l'eau de 500 tonnes pour le bloc de lestage. Le pont 1 1 tout équipé est amené en flottaison au-dessus des colonnes (figure 4), et les câbles 13 sont connectés à des câbles 16 qui sont reliés aux organes d'accrochage 9. Figure 5, le pont 11 est à la verticale de sa position définitive grâce aux treuils 12 qui tendent les câbles connectés 13, 16. A ce moment, la structure est retenue vers le bas par l'effort du treuil 3, et le pont par l'effort équivalent des treuils 12. Le contact entre les colonnes 2 et les pièces de transition correspondantes 14 se fera par traction des treuils 12 à un effort légèrement supérieur à l'effort résistant du treuil 3 qui dévirera automatiquement ; la tension dans les câbles 16 restant constante, on obtient un guidage précis. Figure 6, le contact entre colonnes et pièces de transition correspondantes est réalisé, tandis que le pont reste sensiblement à son niveau de flottaison. Les mouvements éventuels de pilonnement du pont par rapport à la structure sont absorbés par la souplesse des treuils 12 à tension constante. Figure 7, après avoir hissé le bloc de lestage, maintenant inutile, dans son logement 8 au moyen des treuils 6, embase est enfin déballastée pour mettre hors d'eau le pont de travail et réaliser la connexion par des moyens connus en soi entre ledit pont et les sommets des colonnes. La structure est alors prête à être remorquée. Figure 8, la structure est en place sur son site définitif après reprise en charge du pont par déballastage. De façon connue en soi, la structure est par la suite reballastée pour un meilleur appui sur le fond marin à la position souhaitée. I1 est avantageux de prévoir une barge 17 recevant tout l'équipement de contrôle de l'immersion de la structure et du treuil 3, ladite barge étant reliée par un ombilic 18 à ladite structure. Le pont présente alors une console 19 destinée à recevoir ladite barge à la mise hors d'eau dudit pont. En effet, la barge 17 est initialement disposée sur le toit de l'embase pour le remorquage de la structure ; à l'immersion (figures 3 à 5), la barge est en flottaison et permet de contrôler le niveau d'immersion (par exemple au moyen de capsules de pression transmettant les informations à la barge par l'ombilic). Avant la remontée de la structure (figure 6), la barge est placée sur la console associée, de sorte que l'ensemble soit soulevé au moment de l'opération finale (figure 7). Selon une deuxième variante du dispositif selon l'invention illustrée figure 9 et suivantes, l'embase porte au moins un treuil submersible 3 associé à un câble 20 dont l'autre extrémité est fixée sur un ancrage auxiliaire 21 formant organe de liaison situé au niveau du fond de la mer (ancrage sur pieux ou câbles précontraints), les autres éléments restant identiques. L'embase présente un tube guide 22 pour le passage du câble, ledit tube guide se terminant en son extrémité inférieure par un écubier de protection 23 traversant le radier de ladite embase. Ainsi, figure 9, la structure est connectée à un ancrage unique en eau profonde. Figure lQ le ballastage de l'embase a permis de rattraper la verticalité. A ce moment, l'ancrage auxiliaire 21 joue le même rôle que le bloc de lestage de la variante précédente, et le processus se déroule ensuite de la manière décrite plus haut en référence aux figures 3 à 5. Figure 11, le contact entre le pont et les colonnes est réalisé. Figure 12, l'ensemble est soulevé et la connexion pont-colonnes est effectué; le treuil 3 a alors continué à dévirer automatiquement pour être enfin libéré de sa tension en fin d'opération. Les procédé et dispositif de mise en place selon l'invention présentent ainsi de nombreux avantages qui ont pu apparaitre au cours de la description qui précède. Les avantages suivants sont rappelés pour mémoire: - utilisation sans inconvénient de sites de construction dans des eaux à profondeur limitée ou pénalisés par un chenal d'accès peu profond, - une charge en tête des colonnes indépendante du site de construction ou du site en eau profonde d'un mouillage secondaire, - la possibilité d'avoir un pont entièrement équipé sur le chantier de construction avant sa mise en place définitive sur les colonnes, - aucune nécessité d'intervention de barges et/ou derricks flottants, - le poids du pont devenant un paramètre secondaire, la possibilité d'utiliser un pont en béton, - une sécurité élevée des opérations de mise en place, car à tout moment la structure garde un poids apparent négatif, - une simplicité maximale pour le positionnement du pont sur les colonnes, - une économie considérable pour les équipements nécessaires. I1 va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre illustratif, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention telle que revendiquée En particulier, l'invention s'applique à toutes structures gravitaires métalliques ou en béton, structures semi-submersibles ou entièrement immergées métalliques ou en béton. REVENDICATIONS 1/ Procédé de mise en place d'un pont de travail sur les colonnes d'une structure-poids offshore comportant une embase creuse surmontée de colonnes destinées à supporter ledit pont de travail, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes successives suivantes: - la structure est immergée par ballastage en un site proche du site final et légèrement plus profond que celui-ci jusqu'à ce que seule une faible hauteur des colonnes émerge hors de l'eau, et le pont de travail complètement équipé est remorqué flottant à proximité, - la structure est ensuite complètement immergée par des moyens mécaniques tels que treuillage solidaires de l'embase et reliés à travers celle-ci à au moins un organe de liaison situé au niveau du fond de la mer, de telle sorte que le pont de travail puisse être amené en flottaison au-dessus des colonnes à la verticale de sa position définitive, - le contact entre le pont de travail et les colonnes est alors réalisé par des moyens mécaniques tels que treuillage solidaires dudit pont et reliés à travers celui-ci aux sommets des colonnes, lesdits moyens agissant en coopération avec les moyens mécaniques commandant la position de l'embase de façon que ledit pont reste sensiblement à son niveau de flottaison, - l'embase est enfin déballastée pour mettre hors d'eau le pont de travail et réaliser la connexion entre ledit pont et les sommets des colonnes, la structure étant alors prête à être remorquée vers le site final. 2/ Dispositif de mise en place d'un pont de travail sur les colonnes d'une structure-poids offshore comportant une embase creuse surmontée de colonnes destinées à supporter ledit pont de travail, caractérisé par le fait que l'embase porte des moyens mécaniques tels que treuillage (3) susceptibles d'être reliés à travers celle-ci à au moins un organe de liaison (5, 21) situé au niveau du fond de la mer, et que le pont flottant tout équipé porte également des moyens mécaniques tels que treuillage (12) susceptibles d'être reliés à travers celuici aux sommets des colonnes par l'intermédiaire d'organe d'accrochage (9). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'embase porte au moins un treuil submersible (3) disposé sur le toit de ladite embase et associé à au moins un cible dont l'autre extrémité est fixée sur un bloc de lestage (5) relié en permanence à l'embase et pourvu de moyens indépendants (6) permettant la dépose dudit bloc sur le fond de la mer pour une fonction de corps mort et le hissage dudit blo & jusqu'à un logement (8) prévu à cet effet à la partie inférieure de l'embase. b/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les fonctions dudit treuil submersible (3) et des moyens indépendants tels que treuils (6) sont assurées par les memes treuils aménagés en conséquence. 5/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'embase porte au moins un treuil submersible disposé sur le toit de ladite embase et associé à un câble dont l'autre extrémité est fixée sur un ancrage auxiliaire (21) formant organe de liaison au niveau du fond de la mer. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'embase présente un tube guide (22) pour le passage du câble, ledit tube guide se terminant en son extrémité inférieure par un écubier de protection (23) traversant le radier de ladite embase. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que le treuil s-Ebmersible est hydraulique et à tension constante de façon à pouvoir dévirer automatiquement au-deià de sa puissance maximum. * ,/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que chaque tête de colonne présente un organe d'accrochage central (9) et un opercule étanche (10) pour fermer lesdites colonnes à l"immersion complète de la structure. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le pont flottant présente à sa partie inférieure des pièces de transition (14) pour le contact et la connexion avec les colonnes, cnacune desdites pièces de transition étant pourvue d'un guide-câble 10/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que chacune des pièces de transition est de la même forme que la tête de colonne associée, de façon qu'une fois la connexion réalisée par exemple par encastrement ladite pièce forme le prolongement de ladite colonne associée. 11/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une barge (17) recevant l'équipement de contrôle de l'immersion de la structure et reliée à ladite structure par un ombilic (la), et que le pont de travail présente une console (19p destinée a recevoir ladite barge à ia mise hors deau dudit pont.