Brevet FR2409957A1 — publié le 19790622

L'invention est relative aux procédés de positionnement des plates-formes du type off-shore (c'est-à-dire à installer en mer ou sur autre milieu liquide), en particulier pour la production pétrolière, ainsi qu'aux dispositifs et appareils pour les mettre en oeuvre. On a le plus souvent, jusqu'à présent, installé lesdites plates-formes, au-dessus d'un fond marin ou autre, avant forage des puits, de sorte que, pour chaque installation, le délai de forage des puits s'ajoute au délai de construction de la plate-forme, qui est en outre beaucoup plus complexe puisqu'on lui fait comporter les engins de forage. I1 est apparu plus avantageux de monter des platesformes sur des puits, c'est-à-dire sur des têtes de tubage de puits, déjà forés (par tous moyens appropriés à ces genres de forages et susceptibles d'être réutilisés en divers sites de forage), ce qui permet de réduire le délai total d'installation et de simplifier la plate-forme. Mais, dans ce cas, des procédés et moyens spéciaux doivent être prévus pour assurer que chaque tête de puits instal lée sur le pont de la plate-forme puisse se trouver, après montage, exactement à l'aplomb de la verticale de chaque tête de tubage de puits préalablement foré dans le sol marin. L'invention a donc essentiellement pour but d'offrir une -réalisation particulièrement simple de ces procédés et moyens On procède de façon telle, conformément à l'invention, pour assurer le positionnement correct de la'late-forme par rapport à au moins une plaque de base fixée sur le fond marin et portant une ou-plusieurs têtes de tubage correspondant aux puits forés dans le sol, que ladite plate-forme, préalablement amenée dans une position d'approche, puisse être manipulée à l'aide de câbles ou autres commandés à partir de la plate-forme et aboutissant à divers points d'ancrage fixés au sol, ces divers points ainsi que leurs moyens de commande étant repartis de façon telle que des mouvements tant de translation horizontale que de rotation autour d'un axe vertical de la plate-forme puissent autre communiqués à celle-ci, jusqu'à l'obtention de la position idéale, repérée par tous moyens appropriés optiques, ultrasoniques ou autres. En particulier, dans le cas d'une plate-forme à embase poids destinée à venir reposer sur le sol pour assurer l'ancrage définitif, on prévoira, dans ladite embase, au moins un logement de forme générale correspondant, avec jeu convenable, à la forme extérieure de la plaque de base des puits. Des moyens de guidage seront alors prévus, selon une autre disposition de l'invention, pour permettre un guidage correct de ladite embase par rapport à la plaque de base, pendant la descente de lo plate-forme vers sa position d'ancrage. Avantageusement, on peut constituer lesdits moyens, d'une part, par des pieux de guidage ménagés de préférence à la périphérie de la plaque de base des puits, et, d'autre part, des tubes de guidage, éventuellement coulissants, portés par l'embase de la plate-forme et propres à venir s'engager sur les têtes des susdits pieux en vue de la descente de ladite plate-forme. Ces tubes de guidage seront notamment portés par l'embase-poids à l'aplomh des pieux de guidage. Un jeu initial sera prévu au moment de l'engagement des susdits tubes sur la tete des pieux, ce jeu se réduisant ensuite par la présence d'un épaulement ou étranglement intérieur. L'invention comprend, mises à part ces dispositions, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Elle vise, plus particulièrement, certains modes d'application (notamment ceux pour lesquels on l'applique aux plates-formes à embase-poids), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs et appareils pour la mise en oeuvre des procédés du genre en question, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les ensembles, notamment les plates-formes de production pétrolière ou autres, utilisant de tels procédés. Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. Les figures 1 et 2, de ces dessins, montrent respectivement en élévation et en plan schématique, une plate-forme off-shore sur une plaque ancrée préalablement au sol et à laquelle aboutissent un ou plusieurs puits, ladite installation étant présentée au cours des opérations de mise en place et d'ancrage. La figure 3 montre le même ensemble à un stade ultérieur des opérations, semblablement à la figure 1. Les figures 4 à 6 illustrent, à plus grande échelle et partiellement, le même ensemble au cours de trois phases successives des opérations, pendant la descente de la plate-forme vers sa position finale d'ancrage la figure 6 montrant en outre une variante de l'invention. La figure 7, enfin, est une vue explosée en perspective et portions arrachées, à plus grande échelle, montrant les éléments essentiels de l'invention. Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu-d'accorder la préférence, disposant d'une plaque P (figures 1 à 3) fixée préalablement au sol et à laquelle aboutissent un ou -- le plus généralement -- plusieurs puits également forés à l'avance par tous moyens appropriés connus, plaque que l'on appellera "plaque multipuits" dans ce qui suit, et se proposant-de venir ancrer, au-dessus de cette plaqtie,- une plateforme off-shore, par exemple du type à embase-poids 1 destinée à supporter un-pont supérieur 2 par des colonnes ou piles 3 ou tous autres moyens, dont la hauteur sera fonction de la profondeur du fond marin F, le tout devant assurer après ancrage, la concordance verticale entre puits de la base P et les têtes de puits du pont 2, pour permettre la mise en place du tubage à prévoir entre eux, on s'y prend comme suit ou de façon analogue. On fait d'abord en sorte-que la plate-forme -- dont la position initiale, après qu'elle est arrivée sur le site de travail, sera telle que le fond 4 de 1'embase 1 se présente à une certaine distance h (figure 1) au-dessus de la plaque P -- soit amenée à prendre une première position d'approche (figure 2) selon laquelle elle s'approchera, en plan, verticalement de sa position définitive. Dans le cas d'une plate-forme à embase-poids, telle que représentée, on fera comporter à celle-ci, du côté de son fond 4, un logement 5 de dimensions inférieures telles que les parois de ce logement puissent venir coiffer, avec un jeu latéral suffisant, la plaque multipuits P et ses éléments annexes. Ce logement 5 peut déboucher seulement vers la face inférieure 4 de l'embase 1, auquel cas, de toute façon, des évidements seront prévus dans celle-ci pour le passage ultérieur des tubages de raccordement entre tetes de puits du pont et le sommet des puits de la plaque P. Ou bien, il peut être prévu sur toute la hauteur de l'embase 1. Ledit logement 5 pourra se présenter par exemple dans une position latérale, en plan, par rapport à l'axe vertical central Z - Z (figure 1) de la plate-forme, si les têtes de puits du pont Z sont elles-mêmes décalées par rapport audit axe, ce qui sera souvent le cas. Ceci n'est cependant qu'un exemple. I1 faudra donc, à partir de cette position d'approche, prévoir, conformément à l'invention, des moyens propres à communiquer à la plate-forme, tant en translation horizontale qu'en rotation autour d'un axe vertical, de légers mouvement en vue de permettre, en combinaison avec des moyens de repérage appropriés du type ontique, ultrasonique ou autres, une bonne coincidence entre les axes des têtes de puits du pont 2 et celles de la plaque P. A cet effet, on aura recours, notamment, à un système de câbles (chaînes, etc.) reliés, d'un côté, à des treuils respectifs portés par la plate-forme ou le pont et, de l'autre côté, à divers points d'ancrage ménagés autour de la plaque P, à une distance convenable de celle-ci, le tout étant agencé de façon telle que des tractions opérées à partir des treuils (ou autres dispositifs) permettent de faire subir, à la plate-forme, tous mouvements, tant de translation horizontale que de rotation autour d'un axe vertical, lequel but peut être atteint -- entre autres solutions -- en plaçant les câbles de traction suivant au moins deux paires de lignes parallèles décalées par rapport au susdit axe, ce qui produit des moments de rotation opposés. Cette opération de réglage de position a lieu, bien entendu, en combinaison avec des moyens de repérage optiques, ultrasoniques ou autres, disposés à la fois sur la plate-forme et sur la plaque P. On a illustré, sur les figures 1 à 3, de façon schématique, l'un des modes de réalisation susceptibles d'être adoptés pour la mise en oeuvre des procédés qui viennent d'être décrits. Pour la première opération de positionnement, on a recours1 par exemple, plusieurs remorqueurs R1 (figures 2 et 3), agissant par l'action e câbles d'amarrage 6 sur divers points répartis autour de la plate-forme. Ces remorqueurs pourraient être maintenus, à titre de moyens de sécurité contre une rupture de lionne d'amarrage,par exemnlé, pendant l'opération ultérieure de réglage et de mise en place définitive. Pour ce qui est de cette deuxième opération de réglage de positionnement, les câbles prévus à cet effet, et représentés en 7 sur les figures 1 a 3, sont d'abord mis en place par rapport au fond marin, en ayant l'une de leurs extrémités fixez, en 8, soit à des pieux 9 fichés dans le sol F (figures 2 et 3), soit à des ancres ou tous moyens analogues, tandis aue l'autre extrémité vient aboutir à une bouée d'attente 10 (figure 1). Il faudra donc, lors de la mise en place, venir reprendre cette dernière. extrémité à l'aide d'un câble ou filin 11 initialement enroulé partiellement.sur le treuil correspondant 12 porté par le pont 2 de la plate-forme, de façon à établir la continuité entre chaque pieu ou autre 9 et le treuil 12. La figure 2 montre la disposition adoptée, en plan, pour les câbles 7. On voit qu'ils se présentent au nombre de quatre, deux par deux, suivant des lignes parallèles décalées d'une distance e, pour que les tractions opérées à l'aide des quatre treuils corresnondants 12 puissent assurer, si nécessaire, un réglage en orientation, comme spécifié plus haut. L'opération de reprise de chaque câble 7 par le filin ou câble 11, à nartir de la bouée 10, se fait par tous moyens classiques, à partir dtun remorqueur ou bateau de service tel que R2 figure 1. L'extrémité du câble 7 est d'abord séparée de la bouée, puis attachée au filin 11 (en pointillé sur la figure 1),après que le tout est libéré. Une disposition intéressante, illustrée sur les figures 1 et 3, consiste à faire en sorte que les tractions opérées sur la plate-forme soient appliquées aussi bas que possible, c'est-à-dire sur l'embase 1, ce pour quoi on fait passer le câble 11 ou 7 à proximité de l'embase, sur des noulies de renvoi telles que 13 (figures 1 et 3). D'autres poulies 14, 15 amènent ledit câble au treuil correspondant 12. De cette manière, la longueur des câbles 11, 7 peut être aussi courte que possible, de sorte que les allongements, sous l'effet de variations de la traction, notamment sous l'effet du vent, demeurent faibles et n'altèrent pas la précision du réglage. D'autre part1 les réactions sur la plate-forme sont très proches de l'horizontale, ce qui évite la création de moments d'inclinaison perturbateurs. Enfin, la résultante de ces réactions passe à faible distance aussi bien du centre de roulis que de la partie de l'embase à positionner. De ce fait, les réactions d'ancrage et le positionnement sont moins influencés par le roulis de la plate-forme. Ajoutons enfin que, sur les dessins, figures 1 et 3, on a représenté, en combinaison avec le filin ou câble de manoeuvre 11, une grue 16 à l'extrémité de laquelle est attaché ledit câble, avant sa jonction au câble 7. Sur la figure 3, on a supposé que les deux câbles 7 et il étaient réunis en 17 et que c'est sur l'ensemble de ces deux câbles que s'exerçaient les tractions à partir du treuil correspondant 12. Bien entendu, on pourrait faire en sorte, en prévoyant sur la bouée 10 une certaine réserve de câble que ledit câble, après déroulement, puisse aboutir directement au treuil 12, sans solution de continuité. Disposant ainsi d'un ensemble pour ltobtention d'un positionnement précis au-dessus de la plaque P, on complète ledit ensemble par des moyens propres à assurer le guidage vertical de la plate-forme pendant la dernière opération d'ancrage sur le fond marin F, en coiffant ladite plaque. Ces moyens peuvent être réalisés de multiples manières. Avantageusement, on a recours au mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 6 et selon lequel - d'une part, on combine avec la plaque P des moyens en saillie permettant un enfichage, ces moyens étant avantageusement constitués par des pieux 18 enfoncés préalablement par exemple autour de ladite plaque, et positionnés avec précision par rapport à celle-ci, - et, d'autre part, on fait supporter par l'embase-poids 1, de préférence à l'intérieur de son logement et contre les parois de celui-ci, des guides tubulaires 19 ou autres propres à s'engager sur les extrémités libres des pieux 18. Avantageusement, ces guides 19 seront montés de façon coulissante (en 20, figures 4 à 6) par rapport au logement 5, de façon que, ceux-ci étant d'abord mis en position venant coiffer les pieux (figures 4 et 5), on ait la possibilité de laisser s'enfoncer la plate-forme, sans être gêné par lesdits guides, lesquels coulissent relativement à l'embase 1. L'extrémité supérieure des pieux 18 sera effilée, comme représenté en 21. Les tubes.de guidage 19 sont manoeuvrés par des filins 22 à partir du pont 2. La figure 7 montre en perspective, avec quelques détails, l'ensemble de la plaque P et de l'embase 1, tout au moins montrant le logement 5 et les tubes 19. Des moyens optiques (caméras de télévision, etc.) sont illustrés en 23 et des dispositifs hydro-acoustiques en 24, 25. Cette figure montre également des éléments ou colliers de centrage 27 qu1il y a lieu de monter à l'intérieur des tubes guides 19, cela pour parfaire la précision du centrage vis-a-vis des pieux 18, tous autres moyens pouvant être prévus dans le même but. Le guidage vertical de la plate-forme pourra, bien entendu, être réalisé d'autres manières que celle représentée. C'est ainsi que, toujours à titre d'exemple, on a représenté sur la figure 6 une variante selon laquelle, au lieu de recourir aux tubes de guidage susdécrits, on prévoirait simplement des taquets de guidage fixes 26 portes par le logement 5 et venant glisser contre les parois des pieux 18 ou contre toutes autres pièces comportées par la plaque P. I1 convient également de noter que les pieux 18 pourraient être plus écartés de la plaque de base P, auquel cas les guides 19, au lieu d'être montes coulissants contre les parois du logement tel que 5, pourraient passer à l'intérieur de trous appropriés percés à travers l'embase i. En suite de quoi, et quel que soit le'mode de réalisation adopté, on peut établir une plate-forme, notamment à embase-poids, au-dessus d'une plaque P par exemple multipuits préalablement mise en place sur un fond marin, en procédant aux opérations successives suivantes - prépositionnement à l'aide des remorqueurs R1 et con flexion des lignes d'amarrage 7 préalablement installées aux lignes de tension 11.Pendant ces opérations, la plate-forme est ballastée à un niveau tel qu'il subsiste une distance de sécurité h entre le point le plus haut de la plaque de base ou des pieux et le point le plus bas de l'embase (1 à 2 mètres par exemple) - positionnement de la plate-forme par action sur les treuils 12 des lignes d'amarrage jusqu'à ce que les tubes de guidage 19 se trouvent à la verticale des pieux, la vérification étant faite à l'aide des caméras de télévision 23.Ces tubes 19 sont alors descendus de manière à ce qu'au moins leur base vienne coiffer les pieux 18, les épaulements de centrage 27 venant buter sur le sommet des pieux si le positionnement n'a pas été assez précis, comme représenté sur la figure 4 - ballastage de la plate-forme jusqu'à ce que le point le plus bas de l'embase (figure 5) soit à faible distance du sol (20 à 50 cm par exemple) - correction du positionnement par action sur les treuils 12 des lignes d'amarrage jusqu'à ce que les épaulements de centrage 27 puissent s'enfiler sur les pieux 18, les tubes de guidage 19 tombant, sous leur propre poids, jusqu'au sol (position représentée sur la figure 5) - ballastage final de la plate-forme jusqu'au contact avec le sol (figure 6). Toutes ces opérations doivent être faites par beau temps avec des conditions limites de houle, vent, courant qui servent de critères de dimensionnement aux lignes d'amarrage, pieux et tubes de guidage. On obtient ainsi, de toute façon, un ensemble qui répond entièrement au but cherché, tout en étant de fabrication simple. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de positionnement de plate-forme de production pétrolière ou autre, à implanter en mer ou autre milieu liquide, au-dessus d'une plaque fixée préalablement sur le sol marin ou autre et portant les têtes de tubage de puits, carac térisé par le fait que l'on relie la plate-forme, préalablement amenée flottante à une position approchée au-dessus de ladite plaque, à divers points d'ancrage fixés au sol, cela à l'aide de câbles commandés à partir de treuils ou semblables sur la plate-forme, l'ensemble étant agencé de façon telle que la manoeuvre de ces câbles permette de transmettre à la plate-forme tant des mouvements de translation que des mouvements de rotation autour d'un axe vertical de la plate-forme, en corrélation avec des moyens de repérage optiques, ultrasoniques ou autres. 2. Plate-forme à embase-poids à positionner selon le procédé spécifié dans la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite embase comporte au moins un logement de dimensions convenables pour venir coiffer la plaque de base fixée au sol et portant les têtes de tubage des puits. 3. Installation -pour la mise en place d'une plateforme selon la revendication 2 en appliquant le procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait que des moyens de guidage sont prévus, en combinaison avec la plaque portant les têtes de tubage des-puits, pour assurer un guidage vertical convenable de l'embase de la plate-forme pendant son mouvement de descente vers la position d'ancrage au sol. 4. Plate-forme et installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisées par le fait que les câbles, que leurs points d'ancrage au sol et que leurs treuils- sur la plate-forme sont agencés de façon telle que lesdits câbles se présentent suivant deux ou plusieurs paires de câbles parallèles décalés par rapport à un axe vertical, notamment l'axe central de la plaque portant les têtes de tubage des puits. 5. Plate-forme et installation selon la revendication 4, caractérisées par le fait que les câbles, à leur arrivée sur la plate-forme, passent par des poulies de guidage disposées à un niveau suffisamment bas pour que la portion active de câbles, agissant pour le positionnement de la plate-forme, se présente suivant une direction peu éloignée de lthorizontale. 6. Plate-forme et installation selon les revendications 2 et 3, caractérisées par le fait que les moyens de guidage comportent des pieux implantés par forage ou tout autre moyen autour de la plaque des têtes de puits, pieux contre lesquels peuvent glisser des organes supportés par l'embase de la plate-forme. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les moyens portés par l'embase de la plateforme comportent des tubes montés avantageusement de façon coulissante et propres à s'emmancher sur les pieux. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits tubes, de section plus large que la section des pieux, comportent un épaulement intérieur propre à assurer, en fin de montage, un positionnement plus précis. 9. Installation selon les revendications 6 et 7, caractérisée par le fait que les pieux sont disposés immédiatement autour de la plaque des têtes de tubage des puits, et que les guides tubulaires sont montés coulissants contre le logement destiné à venir coiffer la susdite plaque. 10. Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que des saillies sont prévues sur les parois internes du logement de l'embase, pour venir glisser contre la surface extérieure des pieux de guidage.