Brevet FR2554162A1 — publié le 19850503

La présente invention concerne les plates-formes immergées de production de pétrole, assurant le raccor- dement de plusieurs puits de production d'hydrocarbures par des canalisations de transport des hydrocarbures dans des installations de stockage, et elle concerne en particulier un outil utilisé pour la construction d'une plate-forme à niveau sur un pieu séparé battu au fond de la mer. On sait déjà forer plusieurs puits dans une même zone et transmettre le produit des différents puits en un point central avant transport vers la surface. Ce point central est habituellement une structure immergée qui doit comporter une plate-forme presque horizontale de support d'un gabarit qui porte l'appareillage néces- saire associé. De manière connue, plusieurs pieux de béton, mis à niveau par réglage de la hauteur des pieux, ont été utilisés. Une plate-forme est alors fixée à ces pieux. Cependant, on met actuellement au point un nouveau système ne mettant en oeuvre qu'un seul pieu de dimension impor- tante, c'est-à-dire de diamètre de l'ordre de 1,8 m, avec une longueur de plusieurs dizaines de mètres en- foncés au fond de l'océan pour le support de la plate-forme. Un bâti annulaire d'acier est fixé à ce pieu unique et il faut qu'une surface horizontale soit obtenue sur ce bâti annulaire afin qu'il puisse supporter un gabarit sur lequel l'appareillage est ensuite placé. Le bâti annulaire a normalement un diamètre de 7,6 m environ et il doit être horizontal avec une précision de l'ordre de 7,6 cm, sur son diamètre. Lorsque la profondeur augmente et dépasse 610 m, la mise à niveau du gabarit devient de plus en plus délicate, surtout lorsque le pieu est presque vertical. On a donc proposé la détermination de l'inclinaison du bâti annulaire par rapport au plan horizontal afin qu'une entretoise de compensation, en forme de coin, puisse être montée à la surface et placée sur le bâti, avec formation d'une surface horizontale pour un gabarit à partir duquel des puits peuvent être forés et sur lequel un appareillage est placé. D'autres détails d'un tel système mettant en oeuvre un pieu unique et sur l'utilisation d'une entretoise de mise à niveau figurent dans les brevets britanniques n 2 114 188, 2 127 881 et 2 129 472. La présente invention concerne un outil utilisé pour deux opérations: d'abord pour le transport des instruments destinés à la mesure de l'inclinaison d'un tel bâti annulaire, et ensuite pour le transport de l'entre- toise de mise à niveau à l'emplacement du bâti annulaire et au positionnement convenable de cette entretoise sur le bâti. Ainsi, l'invention concerne un outil d'orienta- tion et de mise à niveau d'un support d'appareillage utilisé pour des puits immergés de pétrole, l'outil compre- nant: un chassis ayant un organe creux disposé au centre et dont la dimension interne est telle qu'il peut se loger autour d'un pieu qui dépasse du fond de la mer, une plate-forme non horizontale étant disposée autour du pieu, le châssis ayant plusieurs poutrelles raccordées, fixées à l'organe central, et comprenant aussi un dispo- sitif qui dépasse vers le bas et qui est destiné à être au contact de la face supérieure de la plate-forme, un dispositif de transport d'instruments destiné à mesurer l'inclinaison de la plate-forme par rapport au plan horizontal, et un dispositif de fixation destiné à être au contact d'une entretoise de correction de l'inclinaison afin que l'entretoise soit transportée à l'endroit de l'appareillage et soit disposée sur la plate-forme, assu- rant ainsi sa mise à niveau. L'invention concerne aussi un procédé de mise à niveau de la surface supérieure d'un bâti annulaire fixé à un pieu unique dépassant du fond de la mer, le procédé comprenant: la disposition d'une charpente annulaire portant des instruments de mesure d'inclinaison autour du pieu unique afin qu'elle soit au contact de la surface du bâti annulaire, et la détermination de l'inclinaison et de l'azimut de l'inclinaison du bâti annulaire, la fabrication d'une entretoise de compensation d'inclinaison destinée à être placée sur le bâti annulaire, le support de l'entretoise sous -la charpente annulaire, de manière amovible, et l'abaissement de l'entretoise sur le pieu avec disposition de l'entretoise à l'azimut déterminé préala- blement afin que l'entretoise en place forme une surface horizontale au-dessus du bâti annulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective globale représen- tant un outil qui est descendu dans l'eau à partir d'une plate-forme de forage; la figure 2 est une perspective avec des parties arrachées d'un support sous forme d'un pieu unique et d'un bâti annulaire; la figure 3 est une perspective de l'outil de la figure 1, lorsqu'il est venu sur le bâti annulaire, une caméra mobile de télévision assurant l'observation; la figure 4 est une élévation latérale de l'outil de la figure 1; la figure 5 est une vue en plan de l'outil la figure 6 est une élévation latérale de l'outil, en vue de droite par rapport à la figure 4; la figure 7 est une vue en plan d'une entretoise de mise à niveau qui est transportée par l'outil; la figure 8 est une élévation latérale de l'en- tretoise de la figure 7; la figure 9 est une élévation latérale avec des parties arrachées d'un axe de raccordement utilisé pour la fixation de l'outil à l'entretoise; et la figure 10 est une élévation latérale repré- sentant l'outil raccordé à une entretoise de mise à niveau. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un pieu unique 20 enfoncé au fond de la mer et supportant un bâti annulaire 22 sur lequel un outil 24 d'orientation et de mise à niveau est en train d'être abaissé. L'outil 24 est représenté dans sa seconde utilisation, décrite en détail dans la suite du présent mémoire, c'est-à-dire pour le transport d'une entretoise 64 de mise à niveau sur la plate-forme 22. L'outil est abaissé à partir d'une plate-forme de forage par une crue 26, et ses déplacements en rotation et latéraux sont maîtrisés par des câbles 28 et 30, et elle est supportée par-dessus par une traverse 32 et des câbles 34 et 36. La figure 2 représente le pieu unique 20, avec le bâti annulaire 22 d'acier qui lui est fermement fixé, de préférence par soudure, en direction générale perpendi- culaire à l'axe du pieu. Le bâti annulaire peut cependant être incliné par rapport au plan horizontal, suivant l'écart de l'axe du pieu par rapport à la verticale. Il est donc nécessaire de surveiller avec précision le pieu mis en place afin que le degré de correction néces- saire à l'obtention d'une plate-forme horizontale au-dessus du bâti annulaire 22 soit déterminé. A cet effet, trois éléments d'information sont nécessaires: (1) l'écart du bâti annulaire par rapport au plan horizontal (2) l'azimut de la direction de cet écart, et (3) la direction d'une plaque 48 d'orientation (figure 7) par rapport à l'axe central du pieu. L'outil 24 est réalisé pour transporter les appareillages assurant ces mesures et, lorsque les mesures ont été effectuées et que l'entretoise de mise à niveau en forme de coin convenable a été assemblée, l'outil est utilisé comme outil de transport pour le guidage afin que cette entretoise soit disposée sur le pieu et au-dessus du bâti annulaire. L'outil 24 doit aboutir sur le pieu et prendre son attitude avant que les mesures précitées puissent être effectuées. Evidemment, c'est le bâti annulaire plutôt que le pieu lui-même dont l'attitude doit être déterminée. L'outil a une partie centrale circulaire creuse qui s'ajuste sur le pieu et qui peut avoir un diamètre légèrement supérieur à celui du pieu afin que l'outil 24 soit guidé sur le pieu. Comme l'indique la figure -4, cette caractéris- tique est obtenue à l'aide d'un cône inférieur 38 formé d'acier laminé et soudé, fixé au bâti de l'outil 24 par des cornières qui sont soudées à une poutrelle circulaire inférieure 61. La partie inférieure du cône 38 est de préférence le plan de référence utilisé pour la mesure de l'attitude du bâti annulaire, et constitue de préfé- rence le dispositif destiné à être au contact de la face supérieure du bâti annulaire. La structure restante de l'outil est utilisée pour le support d'instruments, pour le centrage de l'outil sur le pieu et pour le positionnement de la plaque d'orientation. Cette dernière structure com- porte de préférence plusieurs poutrelles raccordées 40 qui forment une structure de très grande résistance méca- nique et qui est avantageusement réalisée à l'aide de tubes de 7,6 cm de diamètre nominal. Comme l'indiquent les figures 4, 5 et 6, l'outil 24 dans son ensemble a une configuration générale circulaire et, au-dessus du cône inférieur 38, il a un cône supérieur 39 fixé de façon amovible par des équerres de montage 45, et son diamètre est d'environ 187,6 cm à la partie supé- rieure et 213 cm à la partie inférieure. La partie centrale du châssis de l'outil est formée de quatorze poutrelles verticales 40 qui délimitent une partie centrale circulaire d'environ 213 cm de diamètre interne, avec une poutrelle circulaire supérieure 60 et une poutrelle inférieure circulaire 61 qui sont fixées l'une à l'autre par les poutrelles verticales 40. Ces poutrelles 40, 60 et 61 sont toutes fermement fixées les unes aux autres, de préférence par soudure. Deux manchons 55 et 57 de guidage ayant chacun une longueur d'environ 244 cm, sont montés sur plusieurs poutrelles diagonales 41 en deux points de part et d'autre de l'outil, chaque manchon étant disposé radialement à l'extérieur du centre de l'outil à une distance supérieure à celle de toute autre partie de l'outil afin que des points de levage soient formés à 427 cm de distance. Des tubes 56 et 58 de levage sont montés télescopiquement dans les manchons 55 et 57, chaque tube ayant un point 59 de levage à sa partie supérieure et un raccord hydraulique 52 et 54 à son extrémité infé- rieure. Ces raccords sont commandés hydrauliquement depuis la surface afin qu'ils s'ouvrent et se ferment et assurent ainsi le blocage sur un axe 72 de levage placé en retrait par rapport à la surface d'une entretoise de mise à niveau décrite dans la suite du présent mémoire. A titre illustra- tif, le tube 56 de levage et son raccord 52 sont présentés en position plus basse que le tube 56 et le raccord 54 sur la figure 4. En pratique, ces raccords 52 et 54 se trouvent habituellement à la même hauteur puisqu'ils sont débloqués des axes 72 en même temps et soulevés par une force ascen- dante exercée aux points 59 de levage. La figure 10 repré- sente l'outil raccordé à l'entretoise de mise à niveau. Des organes de montage de caméra de télévision 42 et 43, comme décrits plus en détail dans la suite du présent mémoire, sont placés à 90 des manchons 55 et 57 de guidage. En outre, un dispositif de montage d'un inclinomètre 44 est placé dans un espace en V délimité par les poutrelles diagonales 41 qui portent le manchon 55 de guidage. L'attitude du pieu est mesurée par trois instru- ments. Le dispositif principal de mesure est un outil gyroscopique de relevés qui peut donner les trois éléments d'information nécessaires. Un compas gyroscopique d'une seconde génération permet l'analyse des composantes des vecteurs représentant la rotation terrestre et la pesanteur afin que les problèmes de dérive soient éliminés. A chaque relevé, les 'capteurs rassemblent des données dans une série de mesures successives, et un circuit électronique lit les données et les transmet à la surface par un conduc- teur unique. Un ordinateur placé à la surface calcule l'azimut, l'inclinaison et la direction de la face' de l'outil. Dans cette application, la face de l'outil est mise en coïncidence avec un axe 46 d'orientation porté par l'outil 24. Lorsque l'outil gyroscopique est monté dans l'outil de relevé et est convenablement aligné afin qu'il assure une lecture correspondant à l'attitude du plan du cône inférieur 38, l'outil gyroscopique peut lire l'écart par rapport au plan horizontal du bâti an- nulaire 22 (inclinaison) et la direction dans laquelle il penche (azimut). La lecture portant sur la face de l'outil correspond à la direction de la plaque 48 d'orien- tation sur le bâti annulaire, cette plaque ayant une encoche en V tournée vers le haut et destinée à coopérer avec l'axe 46 porté par l'outil 24. Un complément de l'outil gyroscopique est un inclinométre 44 à deux axes, destiné à mesurer l'écart par rapport à la verticale dans deux plans orthogonaux. L'information est utilisée pour le calcul de la pente du bâti annulaire et de la direction relative de cette pente. Une redondance de mesure du gisement du bâti annulaire 22 est donnée par un véhicule commandé à distance (voir figure 3) ayant un compas gyroscopique et une caméra de télévision. Ce véhicule 50 peut être manoeuvré afin qu'il soit aligné sur une bande 47 peinte sur le bâti annulaire 22, et le gisement du bâti annulaire peut être relevé. Une confirmation visuelle grossière de l'attitude de l'outil de relevé est donnée par un indicateur 68 de pente monté sous la caméra 43 de télévision. L'indica- teur de pente peut aussi mesurer la pente du bâti annulaire et la direction de son inclinaison, et peut comprendre un niveau à bulle. Des instruments sont montés sur l'outil 24 de relevé pendant la construction. A ce moment, ils peuvent être surveillés avec précision afin que les lectures soient étalonnées par rapport à l'outil de relevé. Les organes de montage sont alors fixés et les instruments sont retirés pendant le transport de l'outil. On considère maintenant la seconde utilisation prévue de l'outil selon l'invention, c'est-à-dire pour le transport de l'entretoise 64 de mise à niveau à l'empla- cement de la palte-forme disposée sur le pieu. Pendant cette utilisation et comme indiqué sur la figure 10, le cône supérieur 39 est de préférence retiré de l'outil. L'entretoise 64 de mise à niveau qui doit être transportée a un poids d'au moins 22 tonnes et sa manutention est difficile, surtout lorsqu'elle est levée du pont d'un navire ou d'une plate-forme de forage. L'outil 24 est destiné à faciliter ce levage et cette manutention. Il faut évidemment d'abord que l'entretoise 64 soit fixée de manière amovible à l'outil, comme indiqué sur la figure 10, par exemple à l'aide de deux raccords hydrauliques 52 et 54 commandés à distance. Lorsque l'outil est abaissé sur l'entretoise, les raccords viennent en butée contre deux axes 72 de levage placés en retrait et viennent les serrer sur l'entretoise (voir figures 9 et 10). Lorsque l'ensemble est levé, le poids de l'entretoise est levé verticalement par l'intermédiaire des raccords 52, 53, des tubes 56, 58, des points 59 de levage et des câbles 32, passant en dehors de l'outil de relevé. L'outil ne doit pas supporter tout le poids de l'entretoise si bien qu'une construction légère suffit. L'entretoise a son pro- pre cône interne 66 de centrage et ainsi le cône supérieur 39 n'est pas nécessaire pendant cette phase. L'outil de relevé est en réalité soulevé par l'entretoise et le cône 30 de l'outil vient se placer sur l'entretoise. Comme le cône supérieur 39 de l'outil a été retiré, le pieu peut facilement passer dans la combinaison de l'entretoise et de l'outil sans perturber ce dernier. Lorsque l'entretoise est mise en place, les instruments de l'outil sont utilisés pour la vérification de sa position. Une lecture peut aussi être effectuée afin qu'elle confirme l'azimut de la fente d'orientation formée dans l'entretoise. Les caméras 42 et 43 de télévision portées par l'outil de surveillance ont plusieurs fonctions. Les deux caméras sont utilisées pendant la mise en appui de l'outil afin que la partie supérieure du pieu soit localisée. Après positionnement sur le pieu, une caméra 42 surveille l'axe 46 d'orientation afin que sa coopéra- tion convenable avec la plaque 48 d'orientation du bâti annulaire soit déterminée. Après la mise en appui, l'autre caméra 43 vérifie l'indicateur 68 de pente sur lequel elle est montée. Lorsque l'outil est utilisé pour le déplacement de l'entretoise, les deux caméras surveillent les indicateurs de pente 74 montés dans l'entretoise. Ces indicateurs sont de préférence sous forme de niveaux à bulle ou de niveaux partiellement sphériques. L'azimut de l'entretoise de mise à niveau, sur le bâti annulaire, est réglé par la plaque 48 d'orien- tation, utilisée précédemment pour le réglage de l'azimut de l'outil 24 et de son axe 46 d'orientation. La face inférieure de l'entretoise 64 (voir figure 7) a une gorge annulaire 75 qui est a une distance du centre de l'entre- toise égale à l'espacement de la plaque 48 par rapport au centre du bâti annulaire. Ainsi, lorsque l'entretoise est abaissée sur le bâti, la plaque d'orientation dépasse dans la gorge annulaire 75. Un axe 76 d'orientation de l'entretoise est soudé transversalement à la gorge 75, en position circonférentielle prédéterminée, afin que, lors- que l'axe 76 se trouve dans la gorge en V de la plaque 48, l'azimut soit convenable. Les câbles 28 et 30 sont utilisés pour la rotation de l'entretoise dans la position d'azimut convenable. Lorsqu'il a été déterminé que l'entretoise est bien dans la position convenable, les raccords hydrau- liques 52 et 54 commandés à distance sont ouverts et l'outil 24 est ramené à la surface par les câbles 34 et 36. Le levage assuré aux points 59 par ces câbles provo- que le glissement des tubes 56 et 58 dans les menchons 55 et 57 de guidage si bien que les raccords 52 et 54 sont écartés des tiges 72. L'entretoise reste alors sur le bâti annulaire, sans aucune fixation nécessaire, et l'outil 24 peut être utilisé à nouveau à un autre emplacement. Un gabarit convenable peut alors être abaissé à la face supérieure horizontale de l'entretoise convenablement orientée et bloquée sur le pieu, et l'appareillage voulu est alors placé sur le gabarit. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'inven- - tion. REVENDICATIONS 1. Outil d'orientation et de mise à niveau d'un support, destiné à un appareillage de puits de pétrole immergé, caractérisé en ce qu'il comprend: un support (24) ayant un organe creux placé au centre, dont la dimension interne est telle qu'il peut passer sur un pieu qui dépasse du fond de la mer, une plate-forme non horizontale (22) étant disposée autour du pieu, le support ayant plusieurs poutrelles raccordées fixées à l'organe central et ayant aussi un dispositif dépassant vers le bas et destiné à venir au contact de la face supérieure de la plate-forme, un dispositif de support d'instruments de mesure de l'inclinaison de la plate-forme (22) par rapport au plan horizontal, et un dispositif de fixation (52, 54) destiné à coopérer avec une entretoise (64) de compensation d'incli- naison afin que l'entretoise soit transportée à l'empla- cement de l'appareillage et soit placée sur la plate-forme qu'elle met à niveau. - 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support comporte un dispositif de montage d'au moins une caméra de télévision (42, 43) disposé afin que le guidage de l'outil soit facilité. 3. Outil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à être au contact de la face supérieure de la plate-forme est une bague conique (38) placée au centre à la partie infé- rieure de l'outil (24). 4. Outil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de fixation comporte au moins un vérin hydraulique de verrouillage (52, 54) porté par un support mobile en direction verticale de façon générale, le vérin ayant un dispositif destiné à coopérer avec une tiae de levage (72) située en. retrait de la partie supérieure de l'entretoise (64). 5. Outil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un axe d'alignement (46) monté sur l'outil (24) et destiné à coopérer avec une fente d'orientation, dépassant au-dessus de la plate-forme afin que l'outil soit positionné par rapport à la plate-forme. 6. Outil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des instruments de mesure de l'écart de la plate-forme par rapport au plan horizontal, de l'azimut de la direction d'écart, et de la direction d'écart par rapport au centre de la plate-forme. 7. Outil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une caméra de télévision (42, 43) montée sur l'outil et destinée à observer un indicateur visuel (68) de pente porté par l'outil. 8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est en combinaison avec une entretoise (64) de compensation de niveau portée par le dispositif de fixation, l'entretoise ayant un dispositif (74) destiné à indiquer visuellement une pente et disposé de manière qu'il soit vu par la caméra de télévision montée sur l'outil. 9. Procédé de mise à niveau de la face supérieure d'un bâti annulaire (22) fixé à un pieu dépassant du fond de la mer, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: la disposition d'une charpente annulaire (24) portant des instruments de mesure d'inclinaison autour du pieu afin qu'elle soit au contact de la surface de la plate-forme annulaire, et la détermination de l'incli- naison et de l'azimut de l'inclinaison du bâti annulaire (22), la fabrication d'une entretoise (64) de compensa- tion d'inclinaison destinée à être placée sur le bâti annulaire, le support de l'entretoise de manière amovible sous la charpente annulaire, et l'abaissement de l'entretoise (64) au-dessus du pieu, avec disposition à l'azimut prédéterminé de manière que l'entretoise, lorsqu'elle est en place, forme une surface horizontale au-dessus du bâti annulaire.