Brevet FR2546961A1 — publié le 19841207

Châssis de guidage sous-marin destiné au forage de puits pour l'exploitation de gisements d'hydrocarbures en mer La présente invention a pour objet un châssis de guidage ou "gabarit" sous-marin destiné au forage de puits pour l'exploitation de gisements d'hydrocarbures en mer, dont les dimensions et la forme varient de manière à s'adapter à une disposition et un nombre quelconques de puits, ancré au fond de la mer au moyen de pieux de fondation adéquats, et équipé de tubes de guidage particuliers à travers lesquels on procède au forage des puits, caractérisé en ce que l'assemblage vertical entre le châssis de guidage ou gabarit et le tube de guidage, ou entre le tube de guidage et la colonne d'ancrage de la colonne de production, ou entre le châssis de guidage ou gabarit et ses pieux de fondation, est assuré par un élément souple permettant de réduire les charges pesant sur le châssis de guidage au seul poids des colonnes d'ancrage, d'o une réduction du poids du châssis de guidage; ce dernier est en outre équipé d'un système particulier de réglage d'assise agissant entre les pieux de fondation et les tubes de guidage correspondants ce système de réglage d'assise comportant des dispositifs de manutention disposés soit à l'intérieur, soit à l'extérieur desdits pieux ou sur les tubes de guidage ou sur le châssis de guidage, à condition qu'ils agissent entre le châssis de guidage et ses pieux de fondation pour permettre d'effectuer le réglage nécessaire, le châssis de guidage peut être installé sur des fonds marins de toute nature. La présente invention a pour objet un châssis de guidage sous-marin destiné au forage de puits pour l'exploitation de gisements d'hydrocarbures en mer, qui permet de forer des puits sous-marins de manière simple, économique et rapide, grâce à une structure légère, facile à équilibrer au fond de la mer et fixée au fond sous-jacent au moyen de pieux de fondation cimentés. Dans le domaine de l'exploitation de gisements d'hydrocarbures en mer, on connaît déjà ces systèmes particuliers dits de "production anticipée" (early production) qui consistent à installer au fond de la mer, bien avant la plate-forme et les équipements de production, une structure sousmarine ou châssis de guidage ou plaque de base, mieux connu sous le nom de "gabarit ', équipé de tubes de guidage particuliers (well slots) à travers lesquels sont forés les puits, de manière à commencer aussitôt la production dès que la plate-forme et les équipements auront été complétés et installés, le plus grand nombre possible de puits ayant été forésau préalable De par l'état de la technique on connaît déjà en effet différents types de "gabarit sous-marins fixés au fond de la mer au moyen de pieux de fondation qui en assurent la stabilité Ces châssis de guidage peuvent comporter un nombre variable de tubes de guidage, et leurs formes et dimensions dépendent des exigences du système d'exploitation retenu. Til s'agit en tout état de cause de structures généralement lourdes puisqu'elles doivent soutenir toutes les charges provenant des colonnes de production et des vannes d'arrêt sous-marines; elles doivent être suffisamment résistantes pour soutenir ces charges et en même temps être souples (dans une mesure compatible avec la résistance nécessaire) afin de transférer aux colonnes d'ancrage des colonnes de production le plus fort pourcentage possible de charge En outre, pour déterminer la condition de charge la plus défavorable afin de calculer les dimensions de la structure, il est nécessaire d'analyser les séquences de forage éventuelles des différents puits, ou de définir au préalable une séquence que l'opérateur du forage sera contraint de suivre. Dans tous les cas, dans l'analyse de la structure, il est nécessaire de suivre les différents stades du forage pour chaque puits et la succession des différents forages, ce qui entraîne des temps de calcul plus longs et par conséquent, une augmentation des coûts afférents à la définition du système global. L'une des exigences fondamentales de ces systèmes de production anticipée avec utilisation d'un châssis de guidage, étant de forer le plus grand nombre possible de puits pendant que sont conçus et construits les autres éléments du système d'exploitation du gisement (plate-forme, ponton, équipements, etc), il est nécessaire que les temps d'étude, de construction et d'installation du châssis de guidage soient réduits au minimum. Lorsque les fonds marins sont instables, boueux ou irréguliers, il est nécessaire de prévoir en-outre des systèmes particuliers de réglage d'assise afin que la structure installée soit toujours en position horizontale pour permettre de contrôler la verticalité de la colonne de production au cours des étapes du forage Les systèmes de châssis de guidage connus de par l'état de la technique présentent cependant une série d'inconvénients touchant aux problèmes décrits ci-dessus, à savoir poids élevé du châssis de guidage et temps d'étude relativement longs, d'o incidence sur les opérations de construction et d'installation du châssis lui-même obligation pour l'adjudicataire du forage de suivre une certaine séquence d'opération prédéfinie; opérations d'équilibrage sousmarin pouvant être complexes et coûteuses. La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients ci-dessus. Nous décrirons ci-après l'invention par référence aux dessins annexés qui représentent un mode préféré de réalisation pratique, donné uniquement à titre d'exemple mais non limitatif, dans la mesure o des variantes techniques et de construction pourront toujours être apportées sans que l'on sorte du cadre de la présente invention. Sur ces dessins La Figure 1 est une vue en élévation de la structure montrant les détails d'une seule des colonnes de production, d'un seul des pieux de fondation et du système de réglage d'assise; La Figure 2 est une vue du dessus de la structure; La Figure 3 représente le système de réglage d'assise adopté; La Figure 4 représente un détail caractéristique des tubes de guidage de la colonne de production. L'ensemble est désigné par châssis de guidage ou " gabarit " sous-marin dont les dimensions et la forme n'ont aucune importance, puisqu'il peut s'adapter à toutes dispositions et tous nombres de puits, ancré au fond de la mer au moyen de pieux de fondation 1 et équipé d'un certain nombre de tubes de guidage 2 pour l'installation des colonnes d'ancrage 3 et des colonnes de production 4 Les opérations de réglage d'assise du châssis de guidage après forage et cimentation des pieux de fondation 1, s'effectuent au moyen du système représenté sur la Figure 3 Le système de réglage d'assise est situé dans la partie haute des pieux de fondation 1 du châssis de guidage et est constitué d'un appareil de levage 5 (vérin ou dispositif similaire) fixé d'un côté à un diaphragme 6 à l'intérieur de chacun des pieux de fondation et dont l'extrémité libre est convenablement guidée par des rails 7 dans sa course longitudinale, qui vient heurter une butée 8 solidaire du tube de guidage 9 du pieux de fondation. La mise à niveau étant obtenue, le système est cimenté au moyen des matériaux usuels 10 et par des techniques de cimentation et l'appareil de levage ne doit plus nécessairement servir de support à la charge. Le principal avantage de ce système est de permettre de mettre à niveau le châssis-de guidage sur tout type de fond marin, y compris très instable et boueux, et de permettre en outre de réduire les opérations sous- marines à un minimum: en effet, elles se limitent à activer la butée 8 entre le tube de guidage 9 et le pieux de fondation 1 du système de fondation et à actionner les dispositifs de levage 5; ces opérations sousmarines peuvent toutefois être exécutées aussi au moyen de systèmes commandés à distance à partir de la surface, dans tous les cas o les grandes profondeurs du fond marin peuvent justifier cette méthode. La Figure 4 représente un détail caractéristique des tubes de guidage 2 pour l'installation des colonnes de production 4 Le tube de guidage 2 est fixé en ce qui concerne les mouvements horizontaux et les rotations autour d'un axe horizontal quelconque, par des assemblages à glissement 11 qui n'empêchent toutefois pas des translations le long de l'axe vertical du tube de guidage L'assemblage vertical entre le tube de guidage et le gabarit est constitué par un élément souple 12 (par exemple du caoutchouc) qui permet au châssis de guidage de supporter le poids de la colonne d'ancrage 3 pendant les opérations de cimentation de celle-ci le surcroît de charge pour le châssis de guidage lorsque sont installées et cimentées les autres installations d'ancrage de la colonne de production 4, est négligeable, grâce à la grande déformabilité de l'élément souple par rapport à la colonne d'ancrage 3, et tout le poids de la colonne de production pèse directement sur elle-mênie,c'est-à-dire sur le sol et non sur le châssis de guidage. Les principaux avantages de ce raccordement souple sont les suivants: la condition de charge la plus défavorable pour le châssis de guidage est immédiatement définie et son dimensionnement peut être effectué immédiatement et de façon très simple la possibilité de calculer les dimensions du châssis de guidage alors que seules les colonnes d'ancrage ont été définies, au lieu d'attendre la définition de toute la colonne de production, d'o la possibilité d'apporter à tout moment des modifications rendues éventuellement nécessaires, à la colonne de production; le poids du châssis de guidage est considérablement limité du fait que le châssis de guidage soutient uniquement le poids des colonnes d'ancrage et non la somme de son propre poids, d'une partie de la colonne de forage et des vannes d'arrêt des têtes de puits; il en résulte une économie considérable en ce qui concerne aussi bien les temps et les coûts de construction que les coûts d'installation (navires de plus petites dimensions, pieux d'ancrage plus légers, etc); l'opérateur ne doit suivre aucune séquence particulière dans le forage des puits, cette séquence n'ayant aucune influence sur la condition de charge finale du châssis de guidage. REVENDICATIONS 1 Châssis de guidage ou "gabarit" sous-marin des- tinê au forage de puits pour l'exploitation de gisements d'hydrocarbures en mer S ayant des dimensions et une forme va- S riables de manière à s'adapter à toutes les dispositions et tous nombres de puits; ancre au fond de la mer 'par des pieux de fondation ( 1) adéquats et équipés de tubes de guidage ( 2; 9) particuliers à travers lesquels sont forés les puits, caracté- risé en ce que la fixation verticale entre le châssis de gui- dage et le tube de guidage, ou entre le tube de guidage ( 2) et la colonne d'ancrage ( 3) de la colonne de production ( 4) ou entre le châssis de guidage et ses pieux de fondation ( 1), est formée par un élément souple ( 12) permettant de réduire les poids agissant sur le châssis de guidage au seul poids des colonnes d'ancrage ( 3),d'o une réduction du poids total de la structure du châssis de guidage. 2 Châssis de guidage ou "gabarit" sous-marin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système particulier de réglage d'assise agissant entre les pieux de fondation et les tubes de guidage correspondants qui en permet l'installation sur des fonds marins de nature quelconque, ce système de réglage d'assise étant constitué de dispositifs de manutention disposés soit à l'intérieur soit à l'extérieur desdits pieux, ou sur les tubes de guidage, ou sur le châssis de guidages pourvu qu'ils agissent entre le châssis de guidage et ses pieux de fondation afin de permettre la mise à niveau nécessaire.