Brevet FR2559808A1 — publié le 19850823

V'invention concerne une plate-forme composite pour exploitations pétrolières en mers polaires comportant une partie tronconique annulaire s'appuyant sur le sol sous-marin, une partie centrale cylindrique, le volume intérieur de ces deux parties formant des réservoirs ballastables et un pont supportant les dispositifs de forage et d'exploitationo On conna t des plates-formes pour l'exploration ou l'exploitation pétrolières dans les mers polaires dont l'embase présente dans la zone de formation des glaces, une partie conique ascendante se prolongeant au- dessus du niveau de la mer. La surface conique forme une rampe sur laquelle la couche de glace s'élève sous la poussée du pack avant de se fragmenter. Une telle construction permet de limiter les efforts de renversement exercés par le pack et par eonséquent d'utiliser des constructions de dimensions et de poids raisonnables. Le brevet des EoUoAo N 3 831 385 décrit une plate-forme du type précédent qui comporte autour d'un fft central une paroi conique solidaire de la base, Cette paroi se prolonge au-dessus du niveau de la mer pour former avec la partie supérieure du fat l'assise du pont. Le volume annulaire conique constitue au moins en partie un réservoir ballastable qui, lorsque la plate-forme est en place sur le site, est rempli d'eau et participe ainsi à l'ancrage au sol sous- marine La plate-forme comporte des pieds téléscopiques disposés en couronne à l'intérieur du fMt, Les pieds portent à leur extrémité inférieure des parties élargies qui limitent la pénétration dans le sol, en particuliers lors de la pose sur le site. La pose s'opère par descente des pieds jusqu'au sol puis ballastage de la plate-forme qui est guidée le long des piedso La plateforme peut être relevée en procédant à l'opération inverse de la pose sur site, c'est-à-dire en déballastant les réservoirs pour obtenir une flottabilité faiblement négative et en levant la plate-forme le long des pieds par des systèmes de vérins. La plate- forme porte une tour de forage centrale et les tubes de forage traversent le fond étanche du fft central. Lorsque l'on désire, en exploration, changer la plate-forme deplace il faut couper les- tubes et fermer de façon étanche l'ouverture forée dans le fond en béton. Les mers polaires dans lesquelles les explorations sont actuellement menées ont générale- ment une faible profondeur et un fond boueux de cohésion faible. Comme les plateformes sont amenées par flottaison, leur tirant d'eau doit 9tre faible. Par contre leur poids est important par suite des fortes épaisseurs de béton nécessaires pour résister à la pression des glaceso Ces conditions contradictoires sont actuellement difficilement conciliables. L'invention vise -à la réalisation d'une plate-forme d'un type semblable à celui précédemment décrit mais conciliant un faible tirant d'eau avec les impératifs de résistance de la paroi conique de béton. La plate-forme selon l'inventioo permet la réduction des temps de forage d'exploitation par un travail simultané sur plusieurs puits, ainsi que la réduction des temps d'arrêt nécessaires au déplacement de la plate-forme, pendant la phase d'exploration, par l'utilisation de puits de passage dans le fond étanche, la plate-forme permet en outre de passer de la phase exploration à la phase exploitation sans nécessiter de modifications ou d'aménagements nouveaux de la plate-forme et sans déplacement de celle-ci. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. la figure 1 représente en perspective une plate-formeconforme à lt'invention, la figure 2 est une vue en élévation en coupe partielle de la plate-forme de la figure 1o la figure 5 est une vue de dessus de la plate-forme, La figure 4 est une vue de dessus du pont inférieur. La figure 5 est une vue au niveau du fond de la plate-forme. La plate-forme, selon l'invention, représentée figure 1, est du type à embase poids et comporte une embase tronconique 1 dirigée de bas en haut vers le fft central 2 qui supporte le pont ci:rculaire 3 sur lequel sont prévus les installations techniques et les quartiers d'habitationo Selon une particularité de l'invention la plate-forme porte deux tours de forage 4,5 disposées d'un même c8té par rapport à un diamètre, les quartiers d'habitation 6 étant prévus sur l'autre moitié du pont. De manière classique, à chaque poste de forage est associeé un mât de torchère 7,8. Un chemin de roulement circulaire 9 est prévu à la périphérie du pont pour le déplacement des moyens de levage qui sont constituéas comme montré, dé grues roulantes à portique 10. la figure 2 est une vue en coupe partielle de la plate-forme selon l'invention, Elle est constituée d'une partie cylindrique intérieure il1 formant le fat central 2 et d'une partie extérieure en forme d'anneau tronconique 12. Cet anneau tronconique 12 fait partie de l'embase 1 et forme une construction étanche divisée par des cloisons radiales 13a en un certain nombre de réservoirs ballastables, 12a, La section de l'anneau tronconique 12 se présente sous la forme d'un triangle rectangle, posé sur le fond marin selon un côté de l'angle droit. le sommet du triangle, opposé au c8té reposant sur le sol est tronqué et forme au-dessus du niveau de la mer une couronne périphérique 14e L'anneau tronconique 12 qui doit supporter la poussée des glaces, a sa paroi inclinée 13 très épaisse et raidie par les cloisons radiales 13a délimitant les réservoirs ballastables 12a. Selon la réalisation conforme à l'invention, l'anneau tronconique 12 est en béton et fabriqué selon les techniques classiques en bassin sec. La couronne périphérique supérieure 14 porte régulièrement espacées des tubes de passage 15 étanches,verticaux,c'est-àdireparallèles aux génératrices de la paroi cylindrique intérieure 16 de l'anneau tronconique 12, et placés près de celle-ci, destinés à recevoir des pieux 17 servant à fixer l'anneau tronconique sur le fond marin. La hauteur de l'anneau tronconique 12 est supérieure à la hauteur atteinte par les glaces flottantes. L'ensemble foramé par l'anneau tron- conique 12 et ses cloisons radiales 13a a une grande rigidité et constitue la structure résistante de la plate-forme pouvant supporter les efforts induits par la houle, le vent, les courants.... lors du remorquage, protégeant l'ensemble de la construction intérieute contre la poussée des glaces après installation sur le site de travail et transmettant aux pieux les efforts tranchants dus à cette poussée pour que ceux-ci les transmettent au sol. le fit central 2 est formé d'une partie cylindrique intérieure 11 fermée à sa base constituant un volume étanche susceptible de se loger à l'intérieur de la paroi cylindrique intérieure 16 de l'anneau tronconique 12 et d'y etre fixée de manière étanche. Le fond du fit central forme avec l'anneau tronconique 12 et plus particulièrement avec sa face 18 l'embase de repos de la plate-forme. le f t central est réalisé en acier, éventuellement dans un chantier indépendant de eelui o est coulé l'anneau tronconique. Le fMt oentral, n'ayant pas à supporter la poussée des glaces mais uniquement la pression de l'eau sous sa face inférieure et le poids des installations, a des épaisseurs d'acier limitées et un poids faible par rapport au volume d'eau qu'il déplace. Lorsque l'anneau tronconique d'une part et les éléments préfabriqués de la partie cylindri que intérieure d'autre part ont été séparmment achevés, on procède à l'assemblage des éléments préfabriqués à l'intérieur de l'anneau tronconique dans le bassin sec avant leur mise h flot. la teps de construction est ainsi t A;e:eduit puisque les éléments peuvent 9tre construits spement et en m9me temps dans des chantiers ói ffents3 La plate-forme composite ainsi obtenue est très légère et a un tirant d'eau très faible. (Pour une plate-forme de 140 m de diamètre à la base et 100 m de diamètre au pont, le tirant d'eau n'est que de 8 mètres). La couronne periphérique supérieure 14 de l'anneau tronconique 12 est surélevée par une superstructure 15a d'une hauteur eorrespondante au pont supérieur 3, Cette superstructure comporte des dispositifs de retenue des pieux (non représentes) de manière à supporter les pieux 17 en position rétractée pendant le remorquage de la plateformeo La figure 3 montre la plate-forme vue de dessus, les ouvertures des tubes de passage 15 étanches des pieux 17 occupent le milieu du chemia de roulement circulaire 9 servant aux déplacements des grues 10, les postes de forage sont disposés sur une moitié du pont et les tours 3 et 4 sont montées glissant transversalement sur un cadre 19 glissant à son tour longitudinalement sur des rails 19a permettant leur déplacement sur les grilles de forage 20, Le stockage du matériel tubulaire de forage est prévu dans le parc à tiges 21 commun aux deux tours tandis que les bacs à boue, les unités de cimentation, les générateurs, etc, sont prévus en 22 entre les tours de forage 4,5 et les quartiers d'habitation 6. le pont inférieur 23 (figure 4), situé au-dessus du niveau maximum de la mer, se trouve au niveau de la couronne périphérique supérieure 14 de l'anneau tronconique 12 et porte à sa périphérie des réservoirs de stockage 24a et les machines auxilliaires 24. Près du centre et à l'aplomb des grilles de forage 20 sont prévus les passages des tubes de forage, 25, et en particulier sous une des grilles, l'ouverture d'au moins un puits de passage 26, circulaire sans fond, traversant de façon étanche l'étage inférieur et le fond à la manière de ce qu'il est convenu d'appeler sur un navire de forage le "puits centralu de passage ou "moon pool". Ce puits permet le passage de tubes tout en conservant lt'étanchéité de la coque de forage sans nécessiter le perçage du fond et est utilisé pour les forages d'exploration. Géméralement l'exploration comporte le forage de trois puits dont les tubes sont passes dans le puits de passage 26. Si la zone explorée ne donne pas de résultats il suffit de cimenter les puits et sectionner les tubes dans le sous-sol sans avoir à réaliser un bouchage étanche du fond de la structure avant de la remettre à flot. Si par contre les puits d'exploration se révèlent productifs il suffit de poursuivre les forages de l'ensemble des puits prévus dans les grilles de forage 20 et ce simultanément avee les deux appareils de forage 4,5. Selon l'exemple représenté, les grilles sont de dix huit forages et comme il y a deux grilles, il est possible de forer trente six puits, deux par deux en déplaçant chaque tour au-dessus de sa grille de forage. Dans le cas o l'exploitation du champ est décidée, il n'est plus nécessaire de changer la plate-forme de place aussi les forages peuvent traverser le fond métallique de la plate-forme comme montré figure 5, Itétancheéité de la coque étant alors assurée par les cloisons radiales 27 et les cloisons polygonales 28 et 29. L'étage inférieur 30 figure 2; compris entre le fond et le pont inférieur, porte à sa périphérie des chambres étanches 31 servant de water ballasts et, près de son centre,les passages des tubes de forage, des réservoirs 32 de carburants pour les moteurs et autres utilitaires ainsi que la chambre centrale des pompes 33,. La mise en oeuvre de la plate-forme conforme à l'invention est ei-après décrite. La plate-forme, comportant son installation complète, est remorquée sur le site, les pieux de fixation 17 étant en position haute, c'est-à-dire la tête du pieux arrivant approximativement au niveau du pont supérieur. La plate-forme est ballastée de manière à s'enfoncer horizontalement et lentement jusqu'à ce qu'elle repose sur le fond marin. Les réservoirs ballastables 12a de l'anneau tronconique 12 sont remplis d'eau ainsi que les chambres étanches 31 servant de ballast prévues dans l'étage inférieur. lies pieux 17 sont alors libérés et les grues descendent sur les têtes des pieux des vibrofonceuses non représentées, qui avec l'aide des tuyères d'hydrofonçage prévues à l'extrémité inférieure des pieux, enfoncent ceux-ci dans la couche de boue jusqu'au sol ferme. Lorsque la plate-forme est fixée par les pieux, le forage des puits peut commencer. Lorsque la plate-forme doit ttre déplacée vers un autre site, les portiques des grues sont placés au-dessus de chaque pieu. Le pieu est accroché à un treuil prévu sur le portique et extrait du sol marin en utilisant les mêmes techniques de vibration et d'hydrofonçage que pour l'enfonçageo Les tubes de forages d'exploration, passant dans le puits de passage, sont cimentés et coupés. - Les réservoirs de l'anneau tronconique ainsi que ceux du fMt central sont déballastés de manière que la plate-forme ait une flottabilité positive et puis être remorquée. Si lors d'un forage d'exploration, les résultats sont considérés comme intéressants, la plate-forme est maintenue en place et on peut entreprendre immédiatement des forages d'exploitation en utilisant les deux tours de forage. L'équipement et le stock de matériel de la plate-forme est suffisant pour permettre une campagne de forage de plusieurs mois sans ravitaillement. Des moyens connus sont prévus pour maintenir l'eau des ballasts à une température suffisante pour éviter le gel. la plate-forme peut ttre constituée d'un anneau tronconique en béton et recevoir un fond central circulaire métallique fixé de manière étanche dans la paroi intérieure de l'anneau sans sortir du cadre de l'invention. Les ponts s'appuient dans ce cas par l'intermédiaire d'une structure métallique directement sur le fond pour supporter le poids des installations ainsi qut'éventuellement le poids de la glace qui vient se former sur les installations afin d'éviter un épaississement de la paroi cylindrique intérieure de l'anneau tronconique. REVENDICATIONS 1. Plate-forme composite pour exploitations pétrolières en mers polaires comportant une partie tronconique annulaire s'appuyant sur le sol sousmarin, une partie centrale cylindrique, le volume créé à l'intérieur desdites deux parties formant des réservoirs ballastables et un pont supportant les dispositifs de forage et d'exploitation, ocaractérisée en ce que l'anneau tronconique (12) est formé par une construction étanche en béton de section en forme de triangle rectangle, susceptible de reposer sur le fond marin par un des c8tés (18) de l'angle droite le sommet opposé audit c8té étant tronqué et formant au-dessus du niveau de la mer une o-auronne périphérique (14) dans laquefesont prévus des -;ubes de passage (15) étanches recevant des pieux dancrage (17) parallèlement aux génératrices de la paroi cylindrique intérieure (16) de l'anneau tronconique (12), et en ce que la partie cylin- drique intérieure (11) est formée d'au moins un fond circulaire, ladite partie étant logée à l'intérieur de la paroi cylindrique intérieure (16) de l'anneau tron- conique (12) et fixée de façon étanche à celle-ci, le fond de l'anneau et le fond circulaire étant dans un même plan. 2. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte à ltintérieur de la partie cylindrique intérieure (11) un puits de passage (26),sans fond, traversant le fond de ladite partie de façon étanche pour le passage des tubes de forage d'exploration. 3. Plate-forme selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la couronne périphérique (14) supporte une superstructure sur laquelle est installé un chemin de roulement (9) au milieu duquel sont prévuesles ouvertures des tubes de passage (15) étanches des pieux (17), ledit chemin servant au déplacement de grues à portique (10)o 4. Plate-forme selon la revendication 3, caractérisée en ce que les portiques des grues sont équipés d'un treuil pour le levage des pieux (17)o 5. Plate-forme selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couronne périphérique (14) comporte des superstructures (15a) qui supportent des dispositifs de fixation des pieux (17) en position rétractée. 6. Plate-forme selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments de la partie cylindrique intérieure (11) sont préfabriqués séparément et en même temps que l'anneau tronconique (12) pour ttre assemblés à l'intérieur de l'anneau tronconique dans le bassin à sec après finition de l'anneau et avant la mise à l'eau de la plate-forme. 7. Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte deux tours de forage (4,5) montés sur un cadre glissant (19).