Brevet FR2450909A1 — publié le 19801003

Les plateformes sises au large des cotes --désignées couramment sous le vocable de plateformes "offshore"-- sont parfois appelées à reposer sur des fonds sous-marins meubles et instables dont les caractéristiques de tenue mécanique sont médiocres sinon mauvaises : par exemple fonds marneux, argileux ou vaseux.Dans ces circonstances, on a été conduit jusqu'ici à adopter divers processus technologiques relativement complexes et délicats à exécuter, faisant appel notamment à des engins de manutention spécialisés de hautes performances et d'un usage extrtmement onéreux La présente invention a pour but de se dispenser de tels processus et moyens, en permettant une exécution correcte de ltopération de mise en place de la plateforme d'une façon à la fois simple, rapide et peu onéreuse comparativement à la technique antérieure. A cet effet, la plateforme est subdivisée en deux portions fondamentales : d'une part, une infrastructure de support immergée du moins pour l'essentiel et, autre part, une superstructure d'exploitation émergente prenant appui sur ladite infrastructure après installation de celle-ci sur le fond sousmarin, à l'emplacement voulu. ;'infrastructure en cause comprend des éléments constitutifs creux formant caissons propres à assurer, à la manière de water-ballasts, sa flottabilité durant son transport jusqu'au site choisi pour son installation et puis sa submersion une fois ce site atteint afin de reposer sur le fond sous-marin, cette infrastructure étant composée essentiellement d'un certain nombre de piliers espacés convenablemert entretoisés pour constituer le support de la superstructure émergente. Conformément à la présente invention, lesdits piliers s'élèvent d'une embase épaisse destinée, après immersion de l'infrastructure, à prendre appui par sa face inférieure sensiblement horizontale sur le fond sous-marin en y exerçant une action de damage, cette embase étant solidaire de "beches" d'ancrage faisant saillie vers le bas pour 51 enfoncer profondément dans le fond sous-marin et interdire toute dérive après mise en place de l'infrastructure, lesdites bOches étant avantageusement disposées dans le prolongement des piliers. Selon un mode de réalisation préféré d'une telle in frastructure, l'embase épaisse est elle-mOme creuse et formée de caissons étanches à ballastage indépendant, permettant un lestage contrdlé de l'infrastructure à l'état flottable et par voie de conséquence un réglage de son tirant d'eau. Cette embase peut avoir an plan la forme générale d'un anneau polygonal, par exemple carré ou rectangulaire si les piliers sont au nombre de quatre, ces dimensions étant déterminées de façon à assurer l'assise nécessaire sur le fond marin et garantissant la stabilité de ltensemble dans les conditions naturelles les plus défavorables, c'est-à-dire les plus déstabilisantes, qui se puissent concevoir. Les piliers quant à eux font aussi avantageusement partie des éléments constitutifs creux formant caissons, leur remplissage s'effectuant à l'occasion de l'opération de submersion sur le site choisi. La présente invention s'étend également à un procédé pour la mise en place d'une telle infrastructure et en cas de besoins, pour sa récupération en vue d'une réinstallation, selon un mode opératoire à plusieurs phases successives telles que : - remplissage partiel desdits water-ballasts, propre à conférer à l'infrastructure une certaine flottabilité négative permettant son échouage contrôlé, avec corrections éventuelles, sur ltemplacement prédéterminé du fond sous-marin, - remplissage supplémentaire et le cas échéant complet desdits water-ballasts, propre à provoquer ledit enfoncement dea beches dans le fond sous-marin et ledit damage de celui-ci par l'embase pendant une durée prolongée qui peut Outre d'une ou plusieurs semaines, - délestage ou vidange partielle desdits water-ballasts au terme de cette durée pour soulager la pression exercée par l'embase sur le fond sous-marin du fait de la réduction correspondante du poids apparent de l'infrastructure, afin de com penser l'accroSssement de de poids provenant de ladite superstructure émergente appelée à reposer sur les piliers d'infrastructure, de sorte que, lorsque l'ensemble de la plateforme est en place, son poids apparent total est égal ou inférieur à celui qu'avait la seule infrastructure avant délestage. Le procédé de récupération consiste à : - projeter de l'eau sous pression sur le fond sousmarin à proximité desdites bOches enfoncées afin de les dégager par affouillement, - effectuer un délestage ou vidange poussée desdits water-ballasts, propre à conférer à 1' infrastructure une flottabilité positive notable afin de l'arracher du fond sous-marin et de permettre son déplacement en un autre endroit. La présente invention s'étend en outre à un procédé de pose de la superstructure émergente sur une telle infrastructure après installation de celle-ci sur le fond sous-marin, le sommet de ses piliers pouvant émerger, tandis que leur espacement et leur entretoisement autorisent le passage, entre au moins deux d'entre eux, d'une barge chargée de ladite superstructure. Selon ce procédé, ladite barge chargée étant placée à l'intérieur du polygone défini par les piliers et ladite superstructure débordant en les surmontant tous les sommets de piliers, on leste ladite barge qui s'enfonce suffisamment pour que, dans un premier temps, ladite superstructure vienne reposer sur les sommets de piliers et que, dans un deuxième temps, la barge s'en dégage, tout le poids de la superstructure étant alors pris en charge par lesdits piliers et la barge déchargée pouvant se retirer dudit polygone en repassant en sens inverse entre deux piliers. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut outre réalisée. Les figures 1, 2 et 3 sont des vues très schématiques en élévation, illustrant trois états successifs de flottabilité d'un mode de réalisation d 'infrastructure conforme à la présente invention, les figures 2A et 3A étant des coupes transversales schématiques prises respectivement selon les lignes IIA-IIA et IIIA-IIIA des figures 2 et 3. Les figures 4 et 5 sont des vues en élévation analogues illustrant deux stades successifs de la mise en place d'une telle infrastructure. Les figures 6, 7, 8 et 9 sont des schémas illustratifs des étapes successives de la mise en place d'une superstructure émergente sur cette infrastructure. La figure 10 est une vue en élévation plus détaillée de l'ensemble de la plateforme achevée. L'infrastructure de support dont un mode de réalisation est représenté à titre d'exemple sur le dessin occupe un espace plan d'allure carrée dont les sommets sont matérialisés par quatre piliers tubulaires verticssux 1 agencés en water-ballasts. Outre un entretoisement adéquat 2, dont on voit en 3 l'élément le plus élevé mais néanmoins situé à une hauteur bien inférieure à celle du niveau de l'eau S après que l'infrastructure repose sur le fond marin F (voir figure 5), ces derniers sont réunis à leur pied par une embase tubulaire carrée 4 dont chaque côté comprend plusieurs caissons étanches formant water-ballasts. La face inférieure de cette embase 4 est plane et s'étend dans un plan sensiblement horizontal.Des plaques verticales ou "beches" 5 en font saillie vers le bas; elles sont avantageusement situées dans le prolongement des piliers 1. L'infrastructure ainsi constituée en éléments creux formant caissons ou water-ballasts, est construite en chantier sur la ctte et, à son achèvement, on procède à son lancement à vide, comme représenté sur la figure 1. On effectue alors un premier lestage en remplissant d'eau le caisson central 4 sur chaque 8té du carré formé par l'embase 4 (voir figures 2 et 2A), puis un second lestage en remplissant l'ensemble des caissons de celle-ci (voir figures 3 et axa), le tirant d'eau augmentant en conséquence comme il ressort clairement de la comparaison des figures 1, 2 et 3 sur lesquelles on a désigné par ss la surface de la mer. L'infrastructure ayant sa propre flottabilité et une stabilité convenable est alors remorquée juaqu'au site choisi pour son installation où l'on procèdera aussitôt aux opérations de mise en place ci-après. a) ballastage partiel des piliers I pour conférer à l'infrastructure une flottabilité négative afin quelle s'échoue à 11 endroit précis préalablement déterminé du fond sous-marin F (voir figure 4), toutes les corrections voulues de position étant effectuées au cours de cette phase d'échouage, b) ballastage plus poussé et meme total des piliers pour que le poids apparent de l'infrastructure soit au maximum (voir figure 5), les bêches 5 s'enfonçant complètement dans le sol sous-marin et l'embase 4 exerçant une forte pression sur celui-ci. On laisse les choses en l'état pendant une ou plusieurs semaines pour que le sol soit bien damé sous embase 4 et que les bOches déploient toute leur efficacité anti-dérive, ce qui permet d'assurer l'assise et le réglage de la structure mOrne sur les fonds vaseux. Les grandeurs mises en jeu dépendent évidemment de nombreux facteurs, mais pour fixer les idées, on indiquera cidessous quelques valeurs significatives : - surface d'application de l'embase 4 sur le fond sous-marin B : 500 m2 - surface totale des bOches 5 : 60 m2 - pression répartie sous embase 4 par temps calme 2 t/m2 - pressions maximum-et minimum aux extrémités opposées de celle-ci par la plus forte houle théorique (houle dite centenaire ou séculaire) correspondant à un moment de basculement de 5850 t-m : 2 + 1,6 = 3,6 t/m2 et 2 - 1,6 = 0,4 t/m2 - effort horizontal auquel résiste la structure gracie aux beches 5 : 315 t. L'infrastructure étant ainsi installée, on pourra achever la construction par la mise en place de la superstructure représentée schématiquement en 6 sur la figure 6, portée par l'entremise de cales supports 7 sur une barge ballastable 8 qui est remorquée juaqutau site et y parvient environ deux mois après 1 'infrastructure. Le procédé de mise en place de la superstructure 6 sera décrit à présent en regard des figures 7 à 9, cependant que, revenant à l'infrastructure qui se trouve à 1' étant défini sur la figure 5, on chasse tout ou partie de l'eau des piliers 1, réduisant ainsi la pression exercée par l'embase 4 sur le fond sous-marin F de 2 t/m2, pour reprendre l'exemple numérique donné 2 plus haut, à une valeur inférieure telle que 1,4 à 1,5 t/m2. Cette opération de mise en place de la superstructure 6 se fera en profitant d'une période météorologiquement satisfaisante et en procédant à mi-maree montante comme suit 1. La barge 8, amenée par un remorqueur et assitée d'autres navires, est tirée de manière à passer entre deux piliers 1 de l'infrastructure (voir figure 7) pour pénétrer dans la zone de la surface S située à l'intérieur du ordré formé par les quatre piliers, la superstructure 6 débordant les sommets de ceuxci en les surmontant. On notera incidemment que le tirant d'eau de la barge chargée est plus faible que la profondeur de l'entre toise supérieure 3 de sorte que celle-ci ne fait pas obstacle à la manoeuvre. 2. ba barge 8 étant maintenue entre les quatre piliers 1, on règle soigneusement sa position pour que les quatre pieds 9 de la superstructure 6 soient à l'aplomb de ces quatre piliers. A ce moment, on ballaste la barge qui s'enfonce dans l'eau, laissant la superstructure 6 venir se poser sur les piliers 1, puis se libérant entièrement de celle-ci dès que les cales supports 7 s'en dégagent (voir figure 8). On remarque ici encore que, mOme ainsi ballastée, la barge 8 a toujours un tirant d'eau plus faible que la profondeur de l'entretoise supérieure 3. 3. La barge ainsi libérée est retirée de la zone interne délimitée par les piliers 1 en passant à nouveau entre ceuxci, et elle sten va (voir figure 9), laissant la superstructure 6 en place sur les piliers 1. Des ajustages fins du poids et de sa répartition sur le fond marin seront éventuellement exécutés par ballastages adéquats de l'infrastructure. Les réglages des interfaces infrastructure/superstructure seront exécutés avant soudure défini tive. La construction achevée est représentée sur la figure 10. En fin d'exploitation ou pour toute autre raison, on peut récupérer l'installation en procédant de la façon inverse de celle qui a été décrite plus haut, tant pour l'enlèvement de la superstructure que pour celui de l'infrastructure. Dans ce dernier cas, on pourrait rencontrer quelques difficultés pour libérer l'infrastructure du fond sous-marin dans lequel les bêches 5 sont profondément engagées. Disposant de lances convenables, il suffit alors de projeter de l'eau sous pression sur le fond sous-marin à proximité des bdches enfoncées, afin de les dégager par affouillement, puis de déballaster les piliers 1 de façon à conférer à l'infrastructure une flottabilité très positive, l'arrachant ainsi du fond sous-marin. REVESDIOAUIONS 1. Infrastructure de plateforme 1offshore" à éléments constitutifs creux formant caissons propres à assurer, à la manière de water-ballasts, sa flottabilité durant son transport jusqu'au site choisi pour son installation et puis sa submersion une fois ce site atteint afin de reposer sur le fond sous-marin, cette infrastructure étant composée essentiellement d'un certain nombre de piliers espacés convenablement entretoisés pour constituer le support d'une superstructure émergente et étant wactérisée en ce que lesdits piliers s'élèvent d'une embase épaisse destinée, après immersion de l'infrastructure, à prendre appui par sa face inférieure sensiblement horizontale sur le fond sous-marin en exerçant une action de damage, cette embase étant solidaire de "bOches" a'ancrage faisant saillie vers le bas pour s'enfoncer profondément dans le fond sous-marin et interdire toute dérive après mise en place de l'infrastructure, lesdites bOches étant avantageusement disposées dans le prolongement des piliers. 2. Infrastructure selon la revendication 1, caract6- risée en ce que ladite embase épaisse est elle-heme creuse et formée de caissons étanches à ballastage indépendant, permettant un lestage contrôlé de l'infrastructure à l'état flottable et par voie de conséquence, un réglage de son tirant d'eau. 9. Infrastructure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite embase épaisse a en plan la forme générale d'un anneau polygonal, par exemple carré ou rectangulaire si les piliers sont au nombre de quatre, ses dimensions étant déterminées de façon à assurer l'assise nécessaire garantissant la stabilité de 11 ensemble dans les conditions naturelles les plus défavorables, c'est-à-dire les plus déstabilisantes, qui se puissent concevoir. 4. Infrastructure selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que lesdits piliers font partie desdits éléments constitutifs creux formant caissons, leur remplissage s'effectuant à l'occasion de l'opération de submersion sur le site choisi. 5. Procédé de mise en place d'une infrastructure de plateforme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par les phases opératoires successives suivantes exécutées une fois le site choisi atteint - remplissage partiel desdits water-ballasts, propre à conférer à l'infrastructure une certaine flottabilité négative permettant son échouage contrôlé, avec corrections éventuelles, sur l'emplacement prédéterminé du fond sous-marin. - remplissage supplémentaire et le cas échéant complet desdits water-ballasts, propre à provoquer ledit enfoncement des biches dans le fond sous-marin et ledit damage de celuici par embase pendant une durée prolongée. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par la phase opératoire complémentaire suivante - délestage ou vidange partielle desdits water-ballasts au terme de ladite durée pour soulager la pression exercée par l'embase sur le fond sous-marin du fait de la réduction correspondante du poids apparent de l'infrastructure, afin de compenser l'accroissement de poids provenant de ladite superstructure émergente appelée à reposer sur lesdits piliers d'infrastructure, de telle sorte que, lorsuoet tensemble de la plateforme est en place, son poids apparent atteigne une valeur prédéterminée inférieure ou égale à celui qu'avait la seule infrastructure avant mise en place de la superstructure et délestage. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par les phases opératoires complémentaires suivantes : - projection d'eau sous pression sur le fond sousmarin à proximité desdites boches enfoncées afin de les dégager par affouillement, - délestage ou vidange poussée desdits water-ballasts, propre à conférer à l'infrastructure une flottabilité positive notable afin de l'arracher du fond sous-marin et de permettre son déplacement en un autre endroit. 8. Infrastructure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, lorsqu'elle est en place et repose sur le fond sous-marin, le sommet desdits piliers pouvant émerger, leur espacement et leur entretoisement autorisent le passage, entre au moins deux d'entre eux, d'une barge chargée de ladite superstructure, laquelle déborde en les surmontant les sommets de piliers. 9. Procédé de pose d'une superstructure émergente sur les piliers d'une infrastructure de plateformeh selon la revendication 8, caractérisé en ce que, ladite barge%ant placée à l'intérieur du polygone défini par lesdits piliers et ladite superstructure débordant en les surmontant tous les sommets de piliers, on leste ladite barge qui s'enfonce suffisamment pour que, dans un premier temps, ladite superstructure vienne reposer sur lesdits sommets de piliers et que, dans un deuxième temps, la barge s'en dégage, tout le poids de la superstructure étant alors pris en charge par lesdits piliers et la barge déchargée pouvant se retirer dudit polygone en repassant en sens inverse entre deux piliers.