Brevet FR2610282A1 — publié le 19880805

L'invention concerne une plate-forme marine souple avec têtes de puits en surface, pour grandes profondeurs, ladite plate-forme comportant des piles flexibles ancrées au sol marin supportant un pont équipé de moyens de production auxquels aboutissent des tubes conducteurs guidés par des structures de guidage espacées le long des piles flexibles. L'exploitation d'hydrocarbures dans les mers profondes est envisagée aujourd'hui selon deux schémas d'aménagements différents. Soit on installe une ou plusieurs structures, du type fixe ou souple, reliées au fond de la mer et supportant l'ensemble des équipements de production, soit on installe des têtes de puits sous-marines au fond de la mer et le reste des équipements de production sur un support flottant, constitué d'un navire transformé ou d'une plate-forme du type semi-submersible, les têtes de puits étant reliées au support flottant par l'inter- médiaire de canalisations flexibles. Le premier type de réalisation a l'avantage de mettre en oeuvre des équipements pétroliers très connus, bien éprouvés et très fiables, déjà utilisés sur tous les développements pétroliers terrestres et sur la plupart des développements en mer mais a l'inconvénient d'être assez lourd et de nécessiter une infrastructure chère. De ce fait, ce type d'aménagement convient bien au développement de nappes d'hydrocarbures importantes pour lesquelles des investissements lourds sont envisageables. Le deuxième type de réalisation a l'avantage de mettre en oeuvre des équipements qui sont récupérables à la fin de l'exploitation du site considéré et peuvent très facilement être déplacés vers d'autres sites de production. Ce type de développement convient donc bien à la mise en production de champs marginaux pour lesquels les investissements doivent rester légers, la durée de production étant généralement assez brève. Cependant, ce type de réalisation a le défaut de nécessiter l'utilisation de têtes de puits sous-marines, plus chères que les têtes de puits classiques, et surtout beaucoup plus difficiles à mettre en oeuvre et à entretenir. De plus la liaison par conduites flexibles entre le support flottant et le fond de la mer est toujours délicate et nécessite une maintenance relativement importante. L'invention a pour but de cumuler les avantages des deux types de réalisation ci-dessus tout en éliminant leurs inconvénients majeurs. La plate-forme selon l'invention est susceptible de supporter les têtes de puits, les autres équipements de production étant installés sur un support flottant de type connu, ne faisant pas partie de l'invention. La plate-forme et le support flottant sont reliés par une liaison flexible autorisant leurs déplacements relatifs. Le support flottant, ancré au moyen de chaînes et câbles ou tout autre moyen connu, et la plate-forme, reliée à une fondation au moyen de piles flexibles, peuvent être intégralement récupérés à la fin de l'exploitation de la nappe d'hydrocarbures et réinstallés sur un autre emplacement pour un coût relativement faible. La plate-forme selon l'invention est remarquable en ce qu'elle est constituée d'une structure rigide supportant le pont, de flotteurs fixés à la partie inférieure de ladite structure rigide, et d'une structure flexible formée par des piles fixées par leur extrémité supérieure à la structure rigide et aux flotteurs et par leur extrémité inférieure à une fondation prévue sur le fond marin, lesdites piles étant maintenues en tension. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en élévation d'un exemple de réalisation d'une plate-forme conforme à l'invention. Les figures 2, 3, 4 et 5 sont des vues en coupe selon II-II, III-III, IVIV et V-V de la figure 1. Les figures 6A et 6B sont respectivement une vue partielle en coupe longitudinale de la région voisine de la coupe V-V de la figure 5 montrant une première forme de réalisation d'une structure de guidage et une vue agrandie d'une portion de la figure 5 comportant ladite structure. Les figures 7A et 7B sont respectivement une vue partielle en coupe longitudinale de la région voisine de la coupe V-V de la figure 5 montrant une deuxième forme de réalisation d'une structure de guidage et une vue agrandie d'une portion de la figure comportant ladite structure. La plate-forme, selon l'invention, représentée sur la figure 1 comporte classiquement un pont 1 supporté par une tour 2 ancrée dans le sol marin. Les têtes de puits de production sont installées dans le pont. La tour 2 présente trois parties: à la partie supérieure, supportant le pont, une structure rigide 3 en treillis métallique; en position inter- médiaire, des flotteurs 4 supportant la structure en treillis et à la partie inférieure une structure flexible 5, ancrée au sol par une fondation 6 et reliée aux flotteurs 4. Selon l'exemple de réalisation représenté, la structure en treillis 3 est formée par huit membrures 7 disposées aux sommets d'un carré (figures 2 et 3) et au milieu de ses côtés. Ces membrures sont entretoisées dans des plans horizontaux et contreventées par des diagonales dans des plans verticaux. Les entretoises 8 dans les plans horizontaux portent des grilles de guidage 9 des tubes conducteurs 10. Selon la réalisation montrée, les extrémités inférieures des membrures et leurs entre- toises sont fixées à la partie supérieure des flotteurs 4 qui sont disposés selon la même configuration que les membrures 7 de la structure en treillis 3. Ces flotteurs sont des cylindres métalliques à fonds bombés. Les flotteurs sont situés à un niveau suffisamment profond pour que les efforts hydrodyna- miques, produits par la houle et appliqués à la structure soient faibles. Le choix du niveau est fonction de la profondeur d'eau et de la hauteur des vagues considérées. La partie supérieure des flotteurs est située dans une zone comprise entre 15 et 50 mètres sous le niveau moyen de l'eau. Selon une première forme de réalisation de la jonction de la structure flexible 5 aux flotteurs 4 et à la structure en treillis 3, chaque extrémité supérieure des piles 11 de la structure flexible est fixée à l'extrémité inférieure des flotteurs 4. Selon une deuxième forme de réalisation de la jonction de la structure flexible 5 aux parties supérieures de la tour montrée sur les figures 1 à 4, les extrémités supérieures des piles 11 sont fixées en partie haute de la structure en treillis 3. Pour ce faire, les piles traversent longitudinalement les flotteurs 4 au travers d'un tube central fixé dans l'axe de chaque flotteur et de façon étanche aux fonds bombés, et passent à l'intérieur des membrures 7 de la structure en treillis 3. La fixation des piles à la partie haute de la tour s'opère facilement et permet un réglage initial de la tension de chaque pile par un système mécanique aisément réglable. Selon la forme de réalisation représentée, les piles métalliques tubulaires 11, au nombre de huit, sont disposées au sommet et aux milieux des côtés d'un carré et sont liées à la fondation 6 par l'intermédiaire de connecteurs. Ces connecteurs, en soi connus peuvent être des joints vissés ou des liaisons injectées de coulis de ciment. La fondation 6 portant les attaches de piles, est selon l'exemple de réalisation, du type gravitaire. Tout autre fondation telle qu'à pieux battus ou à pieux forés convient également. La structure flexible 5 constituée par les piles 11 porte à intervalles réguliers des structures de guidage 12 pour les tubes conducteurs 10 qui s'élèvent du sol marin au pont o sont installées les têtes de puits. Les structures de guidage 12 sont constituées selon l'exemple de réalisation des figures 6A et 6B, d'un cadre tubulaire 13 portant à ses sommets et au milieu de ses côtés des manchons 14 guidés librement sur les piles 11. Des entretoises 15 relient les milieux des côtés du cadre et maintiennent une grille 16 entre les mailles de laquelle sont fixés des guides 17 entourant librement le tube conducteur 10. Les manchons et guides des structures de guidage permettent les mouvements relatifs entre les piles et les tubes conducteurs et ne limitent pas la flexion de la structure flexible. Les structures de guidage sont maintenues en position les unes par rapport aux autres par des- moyens de suspension tels que câbles ou chaînes fixés à la partie inférieure des flotteurs 4. Selon une deuxième forme de réalisation des structures de guidage selon les figures 7A et 7B, les manchons 18 sont fixés au cadre tubulaire 13 par des pseudo-articulations 19 constituées par des tôles à faible inertie de flexion se présentant, par exemple, sous forme de demi-cercles portant des entailles radiales formant des secteurs sur lesquels sont fixées les extrémités des éléments formant le cadre et les entretoises. Le reste des structures de guidage est en tout point semblable à celle décrite dans l'exemple précédent. Selon une caractéristique de l'invention, l'effort total de traction exercé par les flotteurs sur les piles est supérieur à l'effort total de compression sur les tubes conducteurs. Les piles 11 se trouvent donc en permanence en tension et empêchent le flambage des tubes conducteurs. L'un des principaux avantages de la plate-forme selon l'invention est de permettre le forage depuis le pont et l'installation des têtes de puits en, utilisant des équipements conventionnels ne nécessitant pas de système de mise en tension des tubes conducteurs. Selon des formes de réalisation non représentées, la structure 3 est constituée d'un fût métallique ou d'une structure multicellulaire en béton, les flotteurs pouvant être constitués aussi d'une structure multicellulaire en béton. REVENDICATIONS 1. Plate-forme marine souple avec têtes de puits en surface, pour grandes profondeurs, ladite plate-forme comportant des piles flexibles ancrées au sol marin, supportant un pont équipé de moyens de production auxquels aboutissent des tubes conducteurs guidés par des structures de guidage espacées le long des piles flexibles, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une structure rigide (3) supportant le pont (1), de flotteurs (4) fixés à la partie inférieure de ladite structure rigide, et d'une structure flexible (5) formée par des piles (11) fixées par leur extrémité supérieure à la structure rigide (3) et aux flotteurs (4) et par leur extrémité inférieure à une fondation (6) prévue sur le fond marin, lesdites piles étant maintenues en tension, et caractérisée en ce que les flotteurs (4) exercent sur les piles (11) un effort total de traction supérieur à l'effort total de compression sur les tubes conducteurs (10) de manière à en assurer la stabilité. 2. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les structures de guidage (12) comportent des manchons (14) permettant le guidage le long des piles (11). 3. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les structures de guidage comportent des pseudo-articulations (19) de liaison aux piles. 4. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les flotteurs (3) ont leur partie supérieure située dans une zone comprise entre et 50 mètres environ sous le niveau de l'eau. 5. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure rigide (3) est constituée par un fût métallique. 6. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure rigide (3) est constituée d'une structure multicellulaire en béton. 7. Plate-forme selon l'une des revendications 1, 5 ou 6, caractérisée en ce que les flotteurs (4) sont constitués de cylindres métalliques. 8. Plate-forme selon l'une des revendications 1, 5 ou 6, caractérisée en ce que les flotteurs (4) sont constitués d'une structure multi- cellulaire en béton. 9. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les piles (11) traversent les flotteurs (4) et les extrémités supérieures desdites piles sont fixées à la partie haute de la structure rigide (3).