Brevet FR2554780A1 — publié le 19850517

Procédé pour la fabrication et le prépositionnement en vue de leur arrimage définitif, des lignes d'une plate-forme à lignes tendues La présente invention est relative à un procédé pour la fabrica- tion et le prépositionnement en vue de leur arrimage ultérieur définitif des lignes d'une plate-forme flottante à lignes tendues. L'intérêt des plates-formes à lignes tendues est désormais bien reconnu notamment dans les domaines techniques du forage et de la production en mer profonde. Rappelons qu'il s'agit de plates-formes flottantes ancrées au fond de la mer au moyen de lignes ancrées à des fondations et travail- lant en tension. La figure 1 montre un exemple de réalisation d'une plate-forme comportant un pont 1 et des colonnes 2, ancrée par des lignes 3 fixées par des connecteurs 4 à une embase 5. Un des problèmes techniques posés par l'utilisation des plates-formes à lignes tendues est celui de la connexion des extrémités de lignes au fond de la mer. On connaît diverses solutions à ce problème: - lorsque la profondeur d'ancrage au fond de la mer ne dépasse pas 150 mètres, il est possible, mais déjà difficile, de guider les extrémités de lignes vers les connecteurs par une visée des connecteurs au moyen de caméra de télévision, et à partir des résultats de la visée, un déplacement de l'ensemble de la plate-forme munie à cet effet de moyens de remorquage. Un guidage par cone de l'extrémité de la ligne est en outre prévu. Le problème que la demanderesse se propose de résoudre est la connexion de lignes d'environ mille mètres de longueur. Cette méthode pouvant s'appliquer quelle que soit la longueur des lignes. La technique précitée ne convient pas lorsqu'une grande distance sépare la plate-forme de l'extrémité des lignes, en raison du manque de rigidité de lignes de grande longueur. On sait positionner des flexibles (en anglais riser) de grandes longueurs reliant un navire à une station sous-marine. On utilise pour cela un navire à positionnement dynamique. Cette technique, qui s'appuie sur une inertie relativement faible du navire comparée à - 2- celle d'une plateforme de près de 100.000 tonnes, n'est pas applicable pour une telle plate-forme qui, en outre, ne dispose pas de moyens autonomes de propulsion. Si memeon réussissait à connecter une ligne par ce procédé, on ne pourrait pas recommencer l'opération pour les autres lignes. Le manque de rigidité des lignes ne permet pas de s'appuyer sur les techniques des poses de plates-formes à piliers rigides. Un but de la présente invention est de définir un procédé pour prépositionner les connecteurs situés aux extrémités des lignes d'une plate-forme à lignes tendues à une distance telle des réceptacles de ces connecteurs, appartenant à l'embase, que la connection puisse se faire alors rapidement et sans risque de mal viser. La présente invention a pour objet un procédé pour le préposi- tionnement en vue de son arrimage définitif d'une plate-forme flottante à lignes tendues, ladite plate-forme comprenant p groupes de n lignes, les lignes étant munies à leur extrémité inférieure d'un connecteur destiné à venir se fixer dans une embase comportant np réceptacles de connecteurs et placé de manière fixe au fond de la mer, la plate-forme comprenant p colonnes identiques disposées selon un polygone régulier, chaque colonne comprenant un poste de fabrication des lignes, un portique pour la manutention des lignes, un premier et un second treuil, la plate-forme comprenant au droit de chaque colonne n ouvertures pour la descente des lignes au fur et à mesure de leur fabrication, le prépositionnement étant réalisé lorsque les connecteurs de toutes les lignes sont placés à une distance de l'ordre du mètre à la verticale des réceptacles correspondants, caractérisé en ce qu'il comprend les opération suivantes: - on prépare un gabarit, flottant, immergeable par ballastage, ledit gabarit étant constitué d'une structure métallique plate présentant p groupes d'ouvertures verticales disposées comme les p colonnes précitées, chaque groupe d'ouvertures comprenant- n couloirs disposés comme les lignes d'un groupe, - on prépare p navettes, constituées par une structure métallique de dimensions horizontales voisines de celles d'un groupe d'ouvertures du gabarit, comprenant des moyens inférieurs amovibles de fixation au - 3 - gabarit au droit desdites ouvertures, des moyens supérieurs amovibles de fixation sous la plate-forme flottante, un moyen de suspension audit second treuil, des moyens de guidage en rotation et des moyens de propulsion dans un plan horizontal, - on fixe les navettes sur le gabarit, chaque navette étant disposée au droit des groupes d'ouverture du gabarit, - on immerge le gabarit qui reste suspendu à une profondeur de l'ordre de quarante mètres par des flotteurs, - on amène la plate-forme à la verticale du gabarit - on arrime le gabarit aux câbles des premiers treuils de chaque groupe - on remonte le gabarit jusqu'à ce que les navettes viennent en contact de la plate-forme, au droit des ouvertures de la plate-forme - on fixe les navettes à la plate-forme - on largue les flotteurs du gabarit - dans chaque colonne on fabrique à sa longueur définitive une première ligne d'un groupe, par fixation bout à bout d'éléments de lignes, la ligne étant supportée et progressivement immergée verticalement au fur et à mesure de sa fabrication par le portique, la ligne passant par les ouvertures de la plate-forme, de la navette et du gabarit, la ligne comportant une butée élastique placée à quelques mètres de son extrémité inférieure - on descend par la manoeuvre des premiers treuils l'ensemble constitué par le gabarit et les navettes jusqu'à ce que les navettes connectées au gabarit viennent en appui sur les butées élastiques des lignes, l'extrémité des p lignes venant se loger dans les ouvertures du gabarit, le gabarit étant alors à plusieurs dizaines de mètres du caisson, - on remonte les navettes par la manoeuvre des seconds treuils jusqu'à la plate-forme sous laquelle on les fixe, - on fabrique successivement les 2ème, 3ème, n ièmes lignes des p groupes et on les descend au fur et à mesure de leur construction par la manoeuvre du portique, et en les guidant par la navette manoeuvrée par le second treuil, chaque ligne de chaque groupe traversant l'ouverture appropriée de la navette du groupe - lorsque toutes les lignes sont descendues par une ultime manoeuvre - 2554780 - 4 - des navettes, on solidarise les navettes au gabarit, - on amène l'ensemble plate-forme gabarit au dessus du caisson au moyen de remorqueurs, l'orientation précise du gabarit étant assurée par la mise en marche des moyens de propulsion des navettes, - on descend l'ensemble gabarit-navettes jusqu'à un mètre environ du caisson, par ballastage de la plate-forme, le guidage fin dans les directions horizontales étant assuré par les moyens de propulsion des navettes, et par introduction de pieux de centrage portés par le caisson dans des cônes de guidage prévus dans le gabarit, - on affale le gabarit sur le caisson, par manoeuvre des premiers treuils, les connecteurs des lignes pilonnant alors dans les ouvertures du gabarit à une distance de l'ordre du mètre des réceptacles des connecteurs. L'invention sera bien comprise par les explications données ci-après, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une plate-forme à lignes tendues, - la figure 2 est un schéma d'une vue de dessus de la plate-forme, - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un gabarit utilisé pour la mise en oeuvre du procédé - la figure 4 est une vue schématique du même gabarit selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue schématique de dessus d'une navette utilisée pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 6 est une vue schématique en élévation de la même navette, - les figures 7 à 17 illustrent les diverses phases du procédé de prépositionnement selon l'invention. la figure 1 a déjà été commentée. Des calculs montrent que pour une plate-forme de 80.00D0 tonnes de déplacement, il est utile de disposer de 5 groupes de 4 lignes. C'est cet exemple qui servira à la description ci-après, étant bien entendu que le procédé de l'invention s'applique quel que soit le nombre p de groupes de lignes et le nombre n de lignes par groupe. - 5- Vue de dessus, (figure 2), la plate-forme se présente sous la forme d'un pentagone régulier comportant à ses sommets cinq zones 21 à dans lesquelles sont groupés les moyens de fabrication, de manuten- tion et d'accrochage des lignes. Ces zones sont avantageusement des colonnes dont une partie sera immergée. Pour la mise en oeuvre du procédé il faut préparer un gabarit 30 (figures 3, 4) qui est une structure métallique flottante, ballastable, plate, comprenant cinq bras 31 à 35 définissant un pentagone identique à celui qui délimite le contour extérieur de la plate-forme. Aux sommets du pentagone sont placées des exoroissances 41 à 45 correspondant aux colonnes 31 à 35 de la plate-forme. Chaque excroissance comprend des tubes de guidage en nombre égal à celui des lignes d'un groupe (ici 4). Aux extrémités de l'excroissance sont placées des consoles 51 à 55 pour l'accrochage au gabarit des câbles des flotteurs. Des c6nes de guidage 61 à 65 sont aussi placés au centre de ces excroissances. Leur r8le sera expliqué plus loin. Le gabarit possède enfin des prises (non représentées) permet- tant aux navettes de venir s'y accrocher de manière amovible. Ces navettes vont maintenant être décrites. La mise en oeuvre du procédé nécessite en effet la construction de navettes, à raison d'une navette par groupe de lignes. Celles-ci sont représentées dans les figures 5 et 6, et référencées 71 à 75. Une navette est une structure plane, cylindrique, de diamètre voisin d'une des ouvertures 41 à 45 des excroissances du gabarit. La navette comprend des passages transversaux 81 à 84, en nombre égal à celui des couloirs des ouvertures précités et disposées commes ces couloirs. Elle comprend un cône central de guidage 86. La navette est munie de moyens de propulsion tels que 85, constitués de moteurs électriques ou hydraulique entraînant une hélice, pour permettre les déplacements dans le plan horizontal des navettes une fois celles-ci solidaires du gabarit. Les moteurs sont alimentés grâce à un ombilical 85A relié à un générateur de puissance - 6- placé sur la plate-forme. La navette comprend un moyen de guidage constitué d'un étrier 87 dans lequel coulisse le câble 88 de manutention du gabarit. La navette comprend enfin des moyens pour être accrochée à un cable 89, et des moyens de fixation amovibles au gabarit (moyens infé- rieurs 90, 91) ou à la plate-forme (moyens supérieurs 92, 93). Le procédé de prépositionnement de lignes est maintenant décrit en référence aux figures 7 à 17. Figure 7 Le gabarit 30 flotte sur la mer; les navettes sont verrouillées sur le gabarit à leur emplacement prévu. Dans la figure, on a représenté les navettes référencées 73 et 74 fixées respectivement au droit des ouvertures 43 et 74 du gabarit 30. On amarre des câbles de remorque tels que 101 et 102 et des flotteurs tels que 103 et 104. Figure 8 Le gabarit est immergé à une profondeur de 35 mètres environ par ballastage partiel. Il est maintenu dans cette position par les flot- teurs. Figure 9 La plate-forme est amenée au-dessus du gabarit. On distingue dans la figure les colonnes 23 et 24. La manoeuvre est assurée par remorquage. Chaque colonne comprend un treuil de forte puissance (120 tonnes par exemple) 113, 114 et un treuil de plus faible puissance (20 tonnes par exemple) 123, 124. Les navettes sont connectées aux treuils tels que 123 et 124. Figure 10 La gabarit est relié aux treuils tels que 113 et 114. On note que les câbles correspondant sont passés dans les étriers (référencés 87 dans les figures 5 et 6) des navettes. A l'aide de ces treuils, le gabarit est remonté jusqu'à ce que les navettes atteignent le dessous de la plate-forme à laquelle elles sont accrochées. Les flotteurs et amarres du gabarit sont alors largués. Figure 11 On construit une ligne par colonne. A cet effet, chaque colonne - 7 - comprend un poste d'assemblage des éléments de ligne. Ceux-ci peuvent être des tiges ou tubes vissés ou soudés. Chaque colonne comprend le poste de fabrication correspondant; la composition des lignes et leur mode de fabrication sort du cadre de la présente invention. Au fur et à mesure de leur construction les lignes, supportées par des portiques (tels que 133 et 134) existant dans chaque colonne, sont descendues à travers les ouvertures et couloirs des navettes et du gabarit. Les lignes 143 et 144 représentées dans la figure 11 comprennent à leur extrémité un connecteur 143A, 143B pour leur liaison à l'embase, et une butée 143B, 144B à une distance de l'extrémité égale sensiblement à l'épaisseur du gabarit. Dans l'exemple choisi à 5 groupes de lignes, on construit simul- tanément 5 lignes, identiques, de même longueur à 0,5 mètre près. Figure 12 Le gabarit avec les 5 navettes connectées est ballasté complètement et descendu, avec l'aide des treuils 113, 114, jusqu'à une profondeur voisine de 45 mètres à partir du fond de la mer, de manière à rester en appui sur les butées. Suite à l'ajustement des longueurs des 5 autres lignes, les câbles de manutention du gabarit sont retendus à l'aide des treuils 113, 114. On sait alors que le gabarit est horizontal. FIGURE 13 Les treuils 113, 114,... supportant toujours le gabarit, les navettes 73, 74,... sont détachées du gabarit. remontées par les treuils sous la plate-forme. Les connections électriques entre plate- forme et des navettes peuvent être alors supprimées. Figure 14 On construit la seconde ligne de chaque colonne soit 153, 154,.. . Chaque ligne est engagée dans le passage qui lui est dévolu de la navette; dès que l'extrémité de ligne dépasse le dessous de la navette, celle-ci est descendue à l'aide du treuil 123? 124 de manière à servir de guidage à la ligne qui ne peut alors en aucun cas venir heurter et se méler à la première ligne déjà construite. Lorsque l'extrémité de la seconde ligne atteint le gabarit et engagée dans le - 8 - couloir qui lui est assigné, la navette est remontée. On construit de la même manière les troisième et quatrième lignes de chaque groupe. Au début de la construction de la dernière ligne du groupe, les connexions électriques ou hydrauliques des navettes sont rétablies. A la fin de la construction de cette dernière ligne, les navettes 74, 74,... sont reverrouillées au gabarit. Figure 15 Les lignes étant terminées, l'ensemble plate-forme-gabarit est amené au-dessus de l'embase qui comprend par exemple une masse gravi- taire 200 reposant sur le fond de la mer, des réceptacles de eonnec- teurs 243, 244,... 253, 254 disposées en 5 groupes de 4, comme les lignes, et des piquets de centrage 303, 304,... L'ensemble plate-forme-gabarit est descendu au-dessus du jusqu'à une distance de l'ordre de la dizaine de mètres. Le positionnement préciz est obtenu par la manoeuvre des propulseurs des navettes et l'aide de moyen vidéo et/ou accoustiques. Figure 16 Par ballastage de la plate-forme, le gabarit est amené à un mètre environ du caisson, les piquets de centrage s'engageant dans les c8nes du gabarit. Figure 17 Le gabarit 30 est affalé sur le caisson 200 par manoeuvre des treuils 113, 114. Le prépositionnement est terminé. Les extrémités des lignes pilonnent dans les couloirs du gabarit. Après accrochage d'une ligne de ehaque groupe, on pourra remonter les navettes. 9- REVENDICATION Procédé pour la fabrication et le prépositionnement en vue de leur arrimage définitif des lignes d'une plate-forme flottante à lignes tendues, ladite plate-forme comprenant p groupes de n lignes, les lignes étant munies à leur extrémité inférieure d'un connecteur destiné à coopérer avec un réceptacle à chien disposé sur une embase (5) comportant np réceptacles (243, 244,... 253, 254) et placé de manière fixe au fond de la mer, la plate-forme comprenant p colonnes identiques disposées selon un polygone régulier, chaque colonne comprenant un poste de fabrication des lignes, un portique (133, 134) pour la manutention des lignes, un premier (113, 114) et un second (123, 124) treuil, la plate- forme comprenant au droit de chaque colonnes n ouvertures pour la descente des lignes au fur et à mesure de leur fabrication, le prépositionnement étant réalisé lorsque les connecteurs de toutes les lignes sont placées à une distance de l'ordre du mètre à la verticale des réceptacles correspondants, caractérisé en ce qu'il comprend les opération suivantes: - on prépare un gabarit (30), flottant, immergeable par ballastage, ledit gabarit étant constitué d'une structure métallique plate présentant p groupes d'ouvertures verticales disposées comme les p colonnes précitées, chaque groupe d'ouvertures comprenant n couloirs disposés comme les lignes d'un groupe, - on prépare p navettes (73, 74), constituées par une structure métal- lique de dimensions horizontales voisines de celles d'un groupe d'ouvertures du gabarit, comprenant des moyens inférieurs amovibles de fixation au gabarit au droit desdites ouvertures, des moyens supérieurs amovibles de fixation sous la plate-forme flottante, un moyen de suspension audit second treuil, des moyens de guidage en rotation et des moyens de propulsion (183, 184)- dans un plan horizontal, - on fixe les navettes sur le gabarit, chaque navette étant disposée au droit des groupes d'ouverture du gabarit, - on immerge le gabarit qui reste suspendu à une profondeur de l'ordre de quarante mètres par des flotteurs, - on amène la plate-forme à la verticale du gabarit - 10 - - on arrime le gabarit aux câbles des premiers treuils de chaque groupe on remonte le gabarit jusqu'à ce que les navettes viennent en contact de la plate-forme, au droit des ouvertures de la plate-forme - on fixe les navettes à la plate-forme - on largue les flotteurs du gabarit - dans chaque colonne on fabrique à sa longueur définitive une première ligne (143, 144) d'un groupe, par fixation bout à bout d'éléments de lignes, la ligne étant supportée et progressivement immergée vertica- lement au fur et à mesure de sa fabrication par le portique, la ligne passant par les ouvertures de la plate-forme, de la navette et du gabarit, la ligne comportant une butée élastique placée à quelques mètres de son extrémité inférieure - on descend par la manoeuvre des premiers treuils l'ensemble constitué par le gabarit et les navettes jusqu'à ce que le gabarit viennent en appui sur les butées élastiques des lignes, l'extrémité des p lignes venant se loger dans les ouvertures du gabarit, le gabarit étant alors à plusieurs dizaines de mètres du caisson, - on remonte les navettes par la manoeuvre des seconds treuils Jusqu'au contact du dessous de la plate-forme, - on fabrique successivement les 2ème, 3ème, n ièmes lignes des p groupes et on les descend au fur et à mesure de leur construction par la manoeuvre du portique, et en les guidant par la navette manoeuvrée par le second treuil, chaque ligne de chaque groupe traversant l'ouverture appropriée de la navette du groupe - lorsque toutes les lignes sont descendues par une ultime manoeuvre des navettes, on solidarise les navettes au gabarit, - on amène l'ensemble plate-forme gabarit au dessus du caisson au moyen de remorqueurs, l'orientation précise du gabarit étant assurée par la mise en marche des moyens de propulsion des navettes, - on descend l'ensemble gabarit- navettes jusqu'à un mètre environ du caisson, par ballastage de la plate- forme, le guidage fin dans les directions horizontales étant assuré par les moyens de propulsion des navettes, et par introduction de pieux de centrage portés par le caisson dans des cônes de guidage prévus dans le gabarit, - on affale le gabarit sur le caisson, par manoeuvre des premiers - 11 - treuils, les extémités des lignes pilonnant alors dans les ouvertures du gabarit à une distance de l'ordre du mètre des connecteurs.