Brevet FR2440507A1 — publié le 19800530

La présente invention concerne les procédés dc prefabrication, de transport maritime sur barge et la pose de ts lourds pipelines entre plusieurs plateformes offshore de forage et une pla- tefonse centrale de production tour pétrole ou gaz naturel. Jusqu'à maintenant les pipelines ou sealines étaient posés au fond le la mer par des barges grues spécialement équipées: des tubes acier d'un diamètre jusqu' & 40", une longueur de 30' et une épaisseur de paroi jusqu'à 1" étaient soudés bout à bout et le navire barge avançait au fure et & mesure de la pose du sealine, à la vitesse d'environ : 12 m X 40 tubes = 480 m par jour. Une telle procédure est réalisable quand le temps nécessaire pour la prépara- tion, la soudure, le contrôle et la protection anticorrosion d'un joint soudé ne dépasse pas 30 à 40 minutes. @orsque la pression de service d'un tube dépasse 150 bar, et le diemètre plus de 18", l'épaisseur de la paroi dépasse 2" avec un acier soudable à forte résistance. Le temps nécessaire pour e- fectuer un joint par soudure dépasse alors 4 heures. La vitesse de pose d'un saline au moyen d'une barge classique serait réduite & BR Les frais de marche d'une barge de pose de sealine est d'environ 300 000 #/ / 24 h. Dans le cas de la pose de 480 m /24 h, les frais de pose du n revient & environ 625 #. Dans le cas de la pose d'un tube pour fluide à très forte pression, la pose du ni de sealine revient au minimum & 300 000 S 72 r 4 177 #. Pour un tube de 24", une épaisseur de paroi de 3", une longueur de 6 m, la durée de réalisation d'une soudure atteint 6 h, et dans ce cas les frais de pose d'un mètre atteindraients 300 000 s 24 = 12 500 #. Même en effectuant un préassemblage de trois tubes de 6m et en soudant bout à bout des longueurs de 18 ni, les frais de pose dépassent encore 5 000 # par m. Dans le cas de la pose de quatre saline de 15 000 m, les frais de pose s'élèvent à environ: 5 000 # / n X 15 000 s X 4 sealine s 300 000 000 . C'est donc indispensable de poser les pipelines pour très fortes pressions sui vant un principe différent. L'idée principale de l'invention est la préfabrication de tronçons de sealine de grande longueur, 300 à 450 ni, avec des tubes acier de paroi très épaisse, quatre coudes à 45 et deux brides de extrémitée. Pour des pressions de service de 250 bar, avec des acier,, à très haute résistance ayant une bonne soudabilitée, les épaisseurs de parois corespondant aux damètres extérieurs sont les suivants: - pour un tube # ext. 24 " ............ 2 3/4" ou 70 mm - " " # 26 " ............ 3" ou 76 mm - " " # 28 " ............ 3 1/4" ou 83 mm. - " " # 30 " ............ 3 1/2" ou 89 mm. - " " # 32 " ............ 3 3/4" ou 95 mm. De tels tubes doivent être forgés à la presse, étirés ou coulés par centrifugation, et leur longueur ne dépasse pas 6 à 9 m. La première étepe de la préfabrication est la préparation de tronçons primaires par soudure de trots tubes de 6 à 9 m: le opérations de préparation des chanfreins, soudure, détentionnement, contrôle Ultrasons, réparations, radiographie: cette étape peut durer 8 à 12 heures, c'est pourquoi plusieurs postes travaillant en parallèle sont nécessaires. La seconde étape de la préfabrication est celle sur chantier où des trongons de 18 à 27 m seront soudée deux à deux pour avoir des lougueurs de 36 à 54 m de long. Ce chantier sera auprès d'une grand. cale sèche de constructions navales. St le trOgons de tubes à la portés des grues. Une autre idée de l'invention est la préfabrication des tronçons sur et sous des barges spécialement prévues pour le transport sur site des plateformes offshores, chaoun des tronçons de 300 à 450 m pouvant atteindre 400 à 800 t. En préfabriquant des tronçons sur barges, dans une cale sèche de 60 m de large, il est poseible d'en réaliser environ 30 en parallèle, les protéger contre la corrosion et les fixer sur et sous les barges. Une autre idée est l'utilisation des mêmes barges pour toute la durée des travaux de pose des sealines, les barges n'étant pas nécessaires pendent le débat des travaux de préfabrication en cals sèche. Avec un pont roulent portique de 500 s et des grues de 100 t l'forganisation de la manutentiohn des tronçons de tube peut prévoir la fxation des tronçons sur les barges quand celles-ci seront de retour du site de. plateformes offibores. Les travaux d'engineering offshore sont très complexes et il est impératif de réduire au maximum le nombre et la durée des travaux sur chantier: il est difficile de souder sur site des tubes ayant plus de 50 mm d'épaisseur de parois, il est préf4rable de les joindre par des brides boulonnées. La protection anti-corrosion et surtout la protection cathodique des sealines peut être avantageusement préparée pendant la phase préfabrication, de même les essais hydrauliques sont beaucoup plus faciles encore sur chantier de construction navale. Les tubes doivent aussi servir de liaison entre les barges de transport, travailler ensemble comme élément de coque surtout par forte houle, en tangage et rouli sur plus de 10 000 km de route, depuis un chantier de constructions navales européen jusque vers un site offshore pétrolier lointain. D autres caractéristiques et avantages de l'invention sp- paraitront mieux au ocra de la description qui suit. Aux dessins annexés donn6s uniquement à titre d'exemples: - la Fig. 1 montre en coupe une bride haute pression soudée â un tube, et la Fig.2 une soudure de tube forte épaisseur; - la Fiv. 3 montre schématiquement un plan avec plateforme offshore centrale et plusieurs plateformes satellites reliées par salines; - la Fig.4 montre schématiquement un tronçon typique de sealine, relié par bride à un autre tronçon; - la Fig. montre en élévation quatre barges sur et sous lesquelles sont fixés les tronçons de sealines;; - la Fig.6 montre en plan 8 tronçons de sealines fixés aux barges; - la Fig.7 montre en plan le déchargement des tronçons de sealines sur site offshore; la Fig.8 montre en élévation un tronçon de sealine sur deux barges et la Fig.9 représente en plan des sealines fixés aux barges, a plus grande échelle. Lors de la construction des plateformes offshore et lors de la pose des salines, les diffîcultées sont surtout provoquées par la houle, le vent, la pluie: c'est pourquoi mieux vaut effectuer une préfabrication très poussée dans les conditions de travail d'un chantier de constructions navales. La Fig.l montre en coupe une bride a pour haute pression coudée a un tube acier très épais ; les boulons et écrous 3 et 4 serviront 8 fixer le tronçon de tube sur la barge de transport, et même un joint a est prévu pour aosursr l'étanchéitée; la masr, bou- lonnerie servira sur le site offshore; La Fig.2 montre en coupe une soudure multi-passe d'un tube épaie avec la bride ou entre deux tube. très épais; les procédures de soudage et les agrémente des soudeurs sont réglementées par des codes: le travail doit être très soignés, sans défauts, vérfié, contrôlé, inspeoté, il est impérieux qu'il soit parfait car des réparations sur site sont extrèmement coûteuses, presque ruineuses. La Fig. 3 montre schématiquement en plan, une plateforme contrale offshore de production "C" reliée par des sealines L1, L2, L3 L4, L5, à des plateformes offshore satellites de forage "A", "B", "B", "D", "F". Sur la plateforme centrale "C" sont installées des pompes d'injection d'eau de mer, d'un débit supérieur à 1 000 m3/h refoulant à une pression d'environ 250 bar, eau réinjectés dans les puits de forage pour obt@nir un meilleur rendement en pétrole ou en gas naturel. La plateforme de production étant distante de 5 à 15 km des plateformes satellites. les sealines doivent résster à des conditions de service très difficiles, pendant de nombreuses années, entre dix et vingt ans. La Fig.4 est un schéma de deux tronçons de sealines 1, reliés par des brides 2, tiges filetées et boulons 3,4, aves étanchéitée 5 spécialement prévue dans le cas de protection cathodique. La forme avec coudes à 45 préconisée doune plus de souplesse pour la compensation des allongements thermiques dus aux différences de la température de l'eau sur site. La Fig.5 montre un tronçon de sealine 1 de grande longueur, 300 à 450 m, posé sur deux barges d'extrémitées 7 et fixé cous deux barges centrales 8; les tronçons sont fixés aux barges 7 par leurs brides 2, boulons et écrous 3,4; les barges 7 et 8 sont reliées entre elles par des tirants 12, et aux moyens de bites d'amarrage 13 les barges peuvent être remorquées en mer pour un lointain transport.Cette forme longitudinale illustre combien il est important d'étudier le. conditions de flottaison de l'ensemble barges-tubes, et les conditions de résistance des coques reliées par des tubs des essas sur maquettes au bassin de carònes peut améliorer les formes à donner aux barges 7 et 8 pour assurer une vitesse moyenne acceptable sans dffcultées de remorquage; de même lors du déchargement des tronçons de tube, il faut éviter leur chavirement par un retrait simultané de doux obtus opposée, si besoin et avec un ballastage ou déballastage des réservoirs des barges 7 et 8. La Fig.6 montre en plan les quatres barges I et ò avec les tronçons de tube 1: leur nombre peut varier de 12 à 30 tronçons de tubes, avec 4 coudes à 45 , ou 60 ou 900. La mise en place de ces tronçons de tubes sur les barges 7 et sous les barges 8 est possible seulement dans une cale sèche de chantier de constructions navales, o l'on dispose de grues pour les manutentions et aussi d'une station de pompes pour remplir et vider l'eau, faciliter les manoeu vires des barges, des hommes-grenouille, le déplacement des points d'appui des tubes,... La Fig.7 montre en plan les quatres barges sur site, ancrées au moyen des chaines 11, pendant le déchargement d'un tronçon 1 par des bateaux de service 10 tirant avec des cabales 9. Les deux liaisons 12 sont ouvertes du côté des remorqueurs pour pouvoir sortir le tronçon . Après le déchargement, la liaison 12 est refaite, les barges sont déplacées vers le point de déchargement suivant et après ancrage, les bateaux de service déchargent du côté opposé un autre tronçon . La manoeuvre de déchargement d'un tronçon, avec retrait des dispositifs de fixation sur et sous les barges, peut durer de 15 & 20 minutes a avec 30 tubes, il faut pouvoir décharger les tron çons en 8 a 12 heures. Chaque fois, les hommes-grenouilles doivent relier entre eux les tronçons de tubes posés au fond de la mer, aidés par des navires de service offshore, p F des flotteurs et des engins spéciaux. La Fig.8 montre en élévation, agrandi, la barge I divisée en un certain nombre de caissons, avec les points de fixation des tronçons de tube au droit des parois. Il est facile d'imaginer divers systèmes de fixation et mfrie de manutention sur site. Ces barges ne devant servir que plusieurs fois, leur construction doit titre très simple, leur exploitation sans aucun problème, leur amortiEse- ment rapide. La Fig.9 montre en plan la barge I et la barge 8, comment elles sont cloisonnées et comment sont fixés les tronçons de tube au droit des cloisons des réservoirs ballastables. Corme pour tout navire, les règlements des organismes de classification imposent des détails de construction a respecter pour les barges offshore. Néa- moins un tel procédé de transport de tronçons de tubes parait bien meilleur que tout autre qui limite les dimensions des tubes a 30 s. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de préfabrication de tronçons de salines de 300 à 450 m, avec des tubes acier ayant une épaisseur de paroi dépassent 2", caractérisé par 1 assemblage primaire par soudure de tubes courts on tronçons plus longs, de 30 à 50 m, et l'assemblage final dans une cale de chantier naval, aveo des coudes et des brides aux deux extrémitées. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par l'assemblage en parallèle de 15 à 30 tronçons de tubes épais, leur traitement thermique, contrôle ultrasons et radiographique, protection anti- corrosion, essais hydrauliques, réparations éventuelles e 3. Procédé de transport des tronçons de sealines suivant les reven- dications 1 et 2, caractérisé par la fixation sur deux barges 7, et sous doux barges a des tronçons de sealine, dans la cale sèche d'un chantier de constructions navales. 4. Procédé de transport suivant les revendications 1 à 3 caractérisé par la construction d'un ensemble flottant de 4 barges reliées par un grand nombre de tronçons tubulaires, ensemble flottent répondant aux règles émises par les Sociétés de Classification. 5. Procédé de pose des tronçons de sealine sur site de plateformes offshore caractérisé par le déchargement un par un, au moyen de bateaux de service, des tronçons de tubes suivant les revendica- tions 1 et 2, fixées sur les barges spéciales suivent la revendi cation 3. 6, Procédés suivant les revendications 1 à 5, caractérisé par la ré pétition de. mêmes procédures, après le retour a vide des barge 7 et 8 remorquées par les navires de service 10 jusqu'au chantier de constructions navales, où une série supplémentaire de tronçons de sealine est an attente de fixation sur barge. dans la cale sèche.