Brevet FR2548367A1 — publié le 19850104

L'invention concerne d'une manière générale les tirants ou tendeurs de plates-formes à câbles tendus. L'invention concerne plus particulièrement des tirants ou tendeurs remplis de liquide sous pression, et elle 5 a trait à la détection des fuites, a la flottabilité et a la résistance à la corrosion Un changement de pression indique une déficience de la structure Un accroissement de la flottabilité des tirants ou tendeurs réduit le poids supporté par la structure flottante. 10 La résistance a la corrosion prolonge la durée de vie utile du tirant. En eau profonde, l'utilisation de structures reposant sur des fondations ménagées dans le fond, pour des opérations de forage et de production de puits 15 de pétrole, est d'un coit prohibitif en raison des dépenses de fabrication et d'installation de telles structures de grandes dimensions Dans des eaux profondes dépassant 300 m, des structures marines flottantes amarrées au fond de la mer peuvent être utilisées pour 20 exécuter les opérations de forage et de production d'une manière rentable. Lorsque la profondeur de l'eau dépasse 300 m, le concept de la plateforme à câbles tendus peut être utilisé pour l'exécution des opérations de 25 forage et de production de pétrole Une plate-forme à câbles tendus comprend une structure marine flottante amarrée à des points fixes d'ancrage au fond de la mer au moyen de câbles tendus verticalement, également appelés tendeurs ou tirants Les équipements de forage, 30 de production et de traitement, ainsi que les quartiers de l'équipage, sont placés dans ou sur la structure flottante. Les tendeurs ou tirants peuvent être de deux conceptions, à savoir à câbles et à jambes tubulaires. 35 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 285 615 décrit "un appareil d'amarrage pour une structure flottant sur une masse d'eau, comprenant un système de câbles résistant à la corrosion, qui comporte un câble à drains multiples présentant des espaces vides entre des brins adjacents"; le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 226 555 décrit un "système d'amarrage destiné 5 à une plate-forme à cables tendus, comprenant un câble tendu qui comporte plusieurs éléments tubulaires reliés entre eux par des assemblages vissés" L'utilisation d'éléments d'amarrage verticaux préalablement tendus empêche les mouvements verticaux, mais permet un mouvement latéral de la structure flottante au passage des vagues L'application d'une pré-tension s'effectue par déballastage de la structure marine flottante après que les tirants ont été montés entre cette structure et des bases d'ancrage fixées au fond 15 de la mer. Une inspection des tirants ou tendeurs est nécessaire, qui constitue à la fois une dépense de maintenance et une précaution de sécurité La réparation et le remplacement des tirants sont des opérations 20 & la fois très coûteuses et difficiles Les fissures et la corrosion dues à l'exposition à l'eau de mer diminuent la charge de rupture et la durée de vie en service du tirant Le fait qu'il est souhaitable de réduire la corrosion des tirants a été reconnu dans la technique. 25 Le brevet N 4 285 615 précité décrit un dispositif conçu pour apporter une résistance à la corrosion à un câble tendu, ce dispositif isolant le câble d'acier du milieu environnant constitué par l'eau de mer. L'invention concerne un procédé et un dispo30 sitif pour la détection de défauts structurels affectant un tirant tubulaire, pour accroître la flottabilité de ce tirant et pour prolonger sa durée de vie utile. L'invention concerne un procédé et un dispositif pour détecter les fuites dans un tirant ou tendeur 35 tubulaire, pour accroître sa flottabilité et pour prolonger sa durée de vie utile Plusieurs segments du tirant, comprenant chacun un élément tubulaire et des accouplements pouvant être obturés, sont assemblés pour former un tirant tubulaire allongé unique Ce tirant tubulaire est rempli d'un liquide empêchant la corrosion, ayant une densité inférieure a celle de l'eau de mer Un compresseur est utilisé pour mettre sous pression le 5 contenu du tirant tubulaire et des manomètres détectent les variations de pression. Le liquide empêchant la corrosion protège la paroi interne du tirant contre la corrosion par l'eau de mer Le liquide ayant une densité inférieure 10 à celle de l'eau de mer accroît la flottabilité de chaque tirant, réduisant ainsi le poids supporté par la structure marine flottante Des variations de pression indiquent des fissures ou des perforations traversant le tirant, ou un joint d'accouplement défectueux. L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la détection de fuites dans un tirant tubulaire, pour accroître la flottabilité de ce tirant et pour prolonger sa durée de vie utile Un procédé et un dispositif destinés à détecter des fuites indiquant 20 des défauts structurels améliorent la sécurité et réduisent les coûts de maintenance de routine L'accroissement de la flottabilité du tirant réduit le poids supporté par la structure marine flottante et permet une conception plus efficace de cette structure L'accroissement de 25 la durée de vie du tirant améliore le rendement des forages en eau profonde en réduisant la maintenance, la réparation et le remplacement des tirants. L'invention a également pour objet une plate-forme à cêbles tendus de conception perfectionnée, 30 utilisant la présente invention telle que décrite cidessus. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemiple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'une plate-forme à câbles tendus; la figure 2 est une élévation détaillée partielle à échelle agrandie de l'un des tirants représentés sur la figure 1; et la figure 3 est une coupe du tirant suivant la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 1 est une élévation schématique avec coupe partielle, d'une plate-forme 1 à câbles tendus installée sur un site de forage Il est prévu une plate-forme inférieure 2 sur laquelle peuvent être 10 montés les quartiers d'habitation de l'équipage, l'équipement d'essais du puits et l'équipement de traitement. I 1 est également prévu une plate-forme supérieure 3 sur laquelle peuvent être montés une cabine de pilote, des grues, la tour de forage, une embase ripable, le 15 train de tiges de forage et uns aire d'atterrissaae d'hélicoptères. Des commodités similaires peuvent également être placées sur les platesformes supérieure et inférieure, ainsi qu'il est bien connu du spécialiste de l'exploration et de la production de pétrole Les plates- formes 2 et 20 3 sont supportées par plusieurs colonnes annulaires 4 Lorsque la plate-forme & câbles tendus est dans son état de flottaison tel que représenté, les colonnes 4 et des pontons 5 s'étendent au-dessous de la surface de l'eau Plusieurs tirants 6 s'étendent entre chaque 25 colonne 4 de support et des moyens d'ancrage comprenant une plaque de fondation 7 fixée au fond 8 de la mer au moyen de pieux 9 à frottement, de façon à réduire le mouvement de la structure Un train de tiges 10 de forage et des tubes prolongateurs 11 s'étendent 30 de la plate-forme 1 ou 2 vers le fond 8 de la mer, en passant entre les pontons 5, pendant les opérations de forage et de production Une plaque de base 12 maintient les tubes prolongateurs en position fixe par rapport au fond 8 de la mer. La figure 2 est une vue détaillée à échelle agrandie d'un tirant ou tendeur 6 représenté sous la forme d'un élément tubulaire Plusieurs segments de tirant, constitués chacun d'un élément tubulaire et d'accouplements pouvant être fermés, sont assemblés pour former un tirant tubulaire allongé unique L'élément tubulaire comprend généralement une paroi relativement 5 mince par rapport à son diamètre global On a conçu un élément tubulaire ayant des diamètres intérieur et extérieur respectivement de 45 et 50 cm La figure 3 représente une coupe du tirant de la figure 2, suivant la ligne 3-3. Conformément à la présente invention, un liquide, avantageusement un liquide empêchant la corrosion et ayant une densité inférieure à celle de l'eau de mer, pénètre dans le tirant par un conduit situé à son extrémité supérieure Un mélange liquide d'eau 15 douce et d'hydrazine satisfait les critères précédents. Apres l'introduction du liquide dans le tirant, un compresseur 13 applique une pression, par l'intermédiaire du conduit, au contenu du tirant Une pression supérieure à la pression hydrostatique maximale 20 exercée par l'eau de mer sur le tirant est recommandée pour éviter le cas o la pression régnant à l'intérieur du tirant est égale à la pression de l'eau de mer à la même hauteur Une pression interne nette positive est utilisée pour détecter une fuite Une vanne est 25 fermée afin de retenir le contenu sous pression Des manomètres surveillent la pression régnant dans le tirant Des réductions de pression, supérieures à une valeur prédéterminée, produisent un signal informant les membres de l'équipage d'un tirant défectueux. Le liquide empêchant la corrosion protège les parois intérieures du tirant tubulaire d'une exposition a l'eau de mer Un liquide ayant une densité inférieure à celle de l'eau de mer apporte de la flottabilité et réduit le poids du tirant supporté par la structure 35 flottante Hormis toute déficience à la mise sous pression, une variation de pression indique une fuite affectant le tirant et pouvant être attribuée à une fissure ou à une perforation de la paroi du tirant, ou à un joint d'accouplement défectueux. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil pour détecter une fuite dans un tirant de plate-forme à câbles tendus, caractérisé en ce qu'il comporte un tirant tubulaire ( 6) étanche 5 aux fluides, des moyens destinés à alimenter le tirant en liquide, des moyens ( 13) destines à mettre sous pression le liquide, des moyens destinés à contrôler la pression, ces moyens de contrôle détectant des variations de la pression du liquide dans le tirant, des 10 moyens destines a relier une extrémité supérieure du tirant à une structure flottante marine ( 2, 3), et des moyens destinés à relier une extrémité inférieure du tirant à des moyens d'ancrage ( 7, 9) fixés au fond de la mer. 2 Appareil pour détecter une fuite dans un tirant d'une plate-forme à câbles tendus, caractérisé en ce qu'il comporte une structure marine flottante ( 2, 3), des moyens d'ancrage ( 7, 9) fixés au fond de la mer, au moins un tirant ( 6) monté entre la structure 20 marine flottante et les moyens d'ancrage et constitué d'un élément tubulaire étanche aux fluides, des moyens destinés à alimenter le tirant en liquide, des moyens ( 13) destinés à mettre sous pression le liquide, et des moyens destinés à contrôler la pression, ces moyens 25 de contrôle détectant des variations de la pression du liquide dans le tirant. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau. 4 Appareil selon l'une des revendications 30 1 et 2, caractérisé en ce que le liquide est un hydrocarbure. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le liquide comprend, en mélange, un inhibiteur de corrosion. 6 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la densité du liquide est inférieure a celle de l'eau de mer. 7 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pression du liquide dans le tirant est supérieure à la-pression hydrostatique maximale exercée par l'eau de mer sur le tirant. 8 Procédé pour détecter une fuite dans un tirant d'une plate-forme à câbles tendus, caractérisé en ce qu'il consiste à monter un tirant entre une structure flottante marine et des moyens d'ancrage fixés 10 au fond de la mer, le tirant étant un élément tubulaire étanche aux fluides, à alimenter le tirant en liquide, à mettre le liquide sous pression, et à contrôler la pression du liquide dans le tirant afin de détecter des fuites dans ce dernier. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liquide est un hydrocarbure. 11 Procédé selon la revendication 8, carac20 térisé en ce que le liquide comprend, en mélange, un inhibiteur de corrosion. 12 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la densité du liquide est inférieure à celle de l'eau de mer. 13 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liquide maintient une pression supérieure à la pression hydrostatique maximale exercée par l'eau de mer sur le tirant.