Brevet FR2634803A1 — publié le 19900202

La présente invention est relative aux plates-formes auto-élévatrices pour forages pétroliers et se rapporte plus particulièrement à des plates- formes de forage de production et/ou pour des opérations de production en mer. Les plates-formes auto-élévatrices pour réaliser les forages en mer sont utilisées jusqu'à récemment pour des profondeurs inférieures à 100 m. Mais, pour élargir le champ d'application de ce type de plates-formes, certains constructeurs proposent des concepts qui concernent l'architecture classique des plates-formes auto-élévatrices pour atteindre des profondeurs supérieures à 100 110 m. Cela se traduit par un accroissement important des dimensions des jambes, et de la coque, et du déplacement au remorquage. Dans ce cas, on obtient des jambes de type à treillis avec des écartements de membrures pouvant être supérieurs à 20 m. L'accroissement des dimensions des jambes se traduit par un accroissement important du poids, par une position du centre de gravité plus élevé en remorquage, et dont par une perte de stabilité, ainsi que des efforts de traînées plus importants au remorquage. Indépendamment de l'aspect économique, cela rend difficile les déplacements d'une telle plate- forme d'un site de forage à un autre. Les opérateurs de forage préfèrent tra- vailler avec des plates-formes auto-élévatrices, qui en position de forage élevée sur leurs jambes, sont des plates-formes "fixes" qu'avec des plates-formes semi-submersibles qui sont des plates-formes mobiles. C'est pourquoi d'autres constructeurs proposent de déplacer la frontière d'utilisation des plates-formes auto-élévatrices jusqu'à des profondeurs de 130/150 m et plus, en interposant une réhausse individuelle et indépendante entre la jambe de la plate-forme et le fond marin afin d'accroître la profondeur d'installation de la plate-forme. Mais, une plate-forme auto-élévatrice ne travaille pas à la profondeur maximum qu'elle peut atteindre et une plate-forme conçue pour une profondeur de 130/150 m sera amenée à travailler souvent à des profondeurs inférieures. Or, dans ce type de plates-formes, les extrémités des jambes comportent des pieds de pose sur des réhausses qui ne sont plus adaptés pour reposer directement sur le fond marin. L'invention a pour but d'élargir le champ d'action des plates-formes auto-élévatrices normale- ment équipées de pieds de pose sur des réhausses. Elle a donc pour objet un dispositif d'appui sur le fond marin pour jambes de plates-formes pétrolières auto-élévatrices, caractérisé en ce qu'il comporte un sabot individuel et indépendant destiné à être fixé sur l'extrémité inférieure de la jambe et muni de moyens verrouillables, amovibles et réglables de fixation rigide sur ladite extrémité inférieure de la jambe. L'invention a également pour objet une plate-forme auto-élévatrice pour forages en mer comprenant une coque montée déplaçable et verrouil- lable en position le long de jambes destinées à prendre appui sur le fond marin, caractérisée en ce que chaque jambe est pourvue d'un sabot séparable du type défini ci-dessus, assujetti à l'extrémité inférieure de ladite jambe et destiné à être interposé entre la jambe et le fond en position d'exploitation de la plate-forme. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexes, sur lesquels - La figure 1 est une vue schématique en plan d'une plate-forme autoélévatrice dont les jambes sont équipées du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2; - les figures 4 à 7 sont des vues schémati- ques montrant les différentes phases d accostage du sabot d'appui au sol sur une jambe de plate-forme; - les figures 8 à 11 sont des vues en coupe montrant les différentes phases de verrouillage du sabot d'appui au sol sur une jambe de plate-forme; - les figures 12 à 14 sont des vues en coupe montrant les différentes phases de déverrouillage du sabot d'appui au sol d'une jambe de plate-forme; - la figure 15 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du sabot d'appui au sol en position déverrouillée sur une jambe de plate-forme; - la figure 16 est une vue en coupe selon les lignes 16-16 de la figure 15; - la figure 17 est une vue analogue à la figure 15 en position verrouillée; - la figure 18 est une vue schématique du système d'éjection de gaz sous pression pour le décollement du sabot du fond marin. La plate-forme auto-élévatrice représentée à la figure 1 comporte principalement une coque 1 de forme générale triangulaire montée déplaçable sur trois jambes verticales 2 destinées à prendre appui sur le fond marin lorsque la plate-forme est en position d'explditation. La plate-forme est par ailleurs équipée d'un dispositif de déplacement de la coque 1 par rapport aux jambes 2 et de moyens de verrouillage de la coque par rapport aux jambes 2 (non représentées). La longueur de chacune des jambes de la plate-forme est prévue pour permettre normalement la mise en place de cette plate-forme sur des sites situés à des profondeurs de l'ordre de 100 à 110 m. Afin d'accroitre les possibilités d'exploi- tation de ce type de plates-formes, celle-ci peut-itre équipée soit de réhausses pour augmenter la profondeur d'exploitation, soit, suivantl'invention, de sabots 3 dans le cas o elle n'est pas équipée de rehausses. Chacune des jambes 2 présente une section triangulaire et elle est constituée d'un treillis de poutrelles métalliques. Elle se termine à sa partie inférieure par un pied 4 qui, dans le présent exemple. a la forme d'un triangle équilatéral dont les sommets sont pourvus, dans l'axe de la hauteur correspondante. d'une branche 4a. Chacun des pieds 4 est réalisé par exemple en t6le mécano-soudée et fixé par soudage au montant 5 de la jambe correspondante. D'autre part, chaque pied 4 comporte en son centre un plot de centrage 6 relié aux branches 4a par des entretoises 4b. Comme représenté aux figures 1 et 2, au pied 4 de chaque jambe est assujetti un sabot 3 formé d'une plaque supérieure 7 recevant le pied 4 et reliée à une plaque inférieure 8 destinée à prendre appui sur le fond marin. Chaque sabot 3 a également la forme d'un triangle équilatéral dont les sommets sont tronqués et munis chacun d'un épaulement 9 formant un logement de forme complémentaire aux branches 4a du pied et destiné à recevoir ladite branche. Chaque sabot 3 comporte en son centre un logement 10 dont la partie supérieure est évasée de façon à faciliter l'introduction du plot de centrage 6 dans le logement 10 au moment de la pose du sabot 3 sur le pied 4. La fixation du sabot 3 au pied 4 est assurée par un système de verrouillage désigné dans son ensemble par la référence 20 et disposé dans chaque branche 4a du pied 4. En se reportant aux figures 2 et 3, on va décrire un système de verrouillage, les autres systèmes étant identiques. A cet effet, chaque branche 4a comporte un puits vertical formé d'une part par un premier tube 11 qui s'étend depuis la paroi supérieure de la branche jusqu'à sensiblement la moitié de la hauteur de ladite branche, et d'autre part, dans '1 axe du premier tube 11, par un second tube 12 de plus petit diamètre que ledit premier tube. Le second tube 12 est pourvu d'une colle- rette inférieure 12a soudée dans un orifice prévu dans la paroi inférieure du pied 4 et une collerette supérieure 12b de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre du premier tube 11. La face supérieure de la collerette 12b et le bord inférieur du premier tube 11 ménage un espace et sont reliés entre eux par des plaques 13 qui forment des logements 14 perpendiculaires à l'axe des tubes 11, 12 et régulièrement répartis suivant un angle de 60' autour desdits tubes (figure 3). Le système comporte donc six logements 14. Dans chacun de ces logements 14 est disposée une cale 21 en forme de coin qui glisse sur la face supérieure de la collerette 12b et qui se déplace, suivant une direction perpendiculaire à l'axe des tubes 11 et 12, sous l'action d'un organe de commande constitué par exemple par un- vérin 22, entre une position verrouillée et une position déverrouillée comme on le verra ultérieurement. Sur la figure 3, l'une des cales 21 est représentée en position verrouillée;-. Dans l'axe des tubes 1il et 12, du pied 4: la plaque supérieure 7 du sabot 3 comporte un orifice dans lequel.est fixée-une bague 24 munie intérieure- ment d'une saillie 24a et qui se prolonge par un tube 25. A l'intérieur des tubes 11 et 12 se déplace une tige de verrouillage 26 qui comporte à sa partie supérieure une enclume 27 et à sa partie inférieure une douille 28 indépendante et mobile. Cette douille 28 est reliée par un càble 29, traversant la tige de verrouillage 28, à un organe de traction 30 constitué par exemple par un vérin ou un treuil. De plus, la tige de verrouillage 26 est également munie, à proximité de son extrémité inférieure, de plusieurs loquets basculants 31 uniformément répartis, et commandés chacun par exemple par un ressort à lames 32. L'accostage des sabots sur les pieds de la plate-forme s'effectue de la manière suivante (figures à 7). Ainsi qu on peut le voir à la figure 4, les jambes 2 de la plate-forme sont totalement sorties au-dessus de la coque 1. On amène à l'aide d'un bateau 33 les sabots et on suspend à une grue 34 par l'intermédiaire d un filin 35 un sabot 3. D'autre part, le sabot 3 est également accroché à des filins 36 de la plate-forme reliés à des treuils 37. On descend le sabot 3 dans l'eau, puis, on tire par les treuils 37 et les filins 36 ledit sabot de façon à l'amener progressivement au-dessous du pied 4. Ensuite, après avoir détaché les filins 35, et toujours par l'intermédiaire des treuils 37 et des filins 36, on accoste le sabot 3 sur le pied 4. Le plot de centrage 6 en pénétrant dans le logement 10 assure le centrage. Le verrouillage du sabot 3 sur le pied est réalisé de la façon suivante. Comme on peut le voir sur la figure 8, au moment de l'accostage, la tige de verrouillage 26 est maintenue en position haute par le câble 29 et l'or- gane de traction 30. La douille 28 supporte la tige 26 et maintient les loquets 31 en position escamotée. Les cales 21 sont également en position rétractée. Une fois l'accostage du sabot 3 au-dessous du pied 4 réalisé, on effectue le verrouillage en descendant chaque tige de verrouillage 26 dans le tube 12 du pied et dans le tube 25 du sabot de telle sorte que l'enclume 27 de chaque tige 26 vienne en appui sur les cales 21 (figure 9). Ensuite, on continue à relâcher le cible 29 si bien que la douille 28 s'écarte de l'extrémité de la tige 26, libérant ainsi les loquets 31 qui se déploient sous l'action des ressorts à lames 32 (figure 10). Enfin, sous l'action des vérins 22, les cales 21 en forme de coin se déplacent perpendicu- lairement à l'axe de la tige 26 et par l'intermédiaire de l'enclume 27 soulèvent ladite tige 26 si bien que les loquets 31 viennent s'appliquer contre le bord inférieur 24a de la bague 24 (figure 11). Ainsi, sous l'effet de coin exercé par les cales 21, l'ensemble des tiges de verrouillage 26 maintiennent le sabot 3 appliqué contre le pied 4 et solidarisent l' ensemble. L'opération est renouvelée pour chaque pied et les jambes de la plateforme sont ainsi adaptées pour reposer directement sur le fond marin. Le déverrouillage est réalisé en ramenant les cales 21 par l'intermédiaire des vérins 22 dans leur position initiale, ce qui, d'une part, provoque la descente de la tige de verrouillage sous l'action de son propre poids et, d'autre part, dégage les loquets 31 de la bague 24 (figure 12). Ensuite, le treuil 30 tire sur le cable 29 de telle manière que la douille 28 vienne s'appliquer sur l'extrémité de la tige 26 et escamote les loquets 31 (figure 13). Apres cela, il suffit de remonter toutes les tiges 26 et le sabot 3 se trouve ainsi désolidariser du pied 4 (figure 14). Selon une variante représentée aux figures à 17, la tige de verrouillage est solidaire du sabot 3. A cet effet, le sabot 3 comporte, au niveau de chaque branche du pied 4, un logement cylindrique délimité à sa partie supérieure par une plaque 41 munie d'un orifice central et obturé à sa partie inférieure par un capot 42 fixé sur la plaque inférieure du sabot 3. Un tube 43 est fixé sur l'orifice central de la plaque 41, ledit tube débouchant à travers la plaque supérieure du sabot 3. Dans le logement 40 et en appui sur le sabot 42 est disposé un vérin plat 44 à faible course qui -supporte une tige de verrouillage 45 comportant à cet effet, à son extrémité inférieure un épaulement 46. Un bloc annulaire élastique 47 est interposé entre l'épaulement 46 et la plaque supérieure 41 du logement et entoure la tige de verrouillage 45. Ce bloc est avantageusement constitué par un empilage de rondelles en élastomère et de rondelles rigides, par exemple métalliques collées les unes aux autres. Cette tige de verrouillage 45 est bl.oquée en rotation par une clavette 48 disposée dans le tube 43 et comporte à sa partie supérieure une nervure transversale 49. Chaque branche du pied 4 est pourvue, dans l'axe du logement 40 du sabot 3, également d'un logement interne 50 débouchant de part et d'autre dudit pied. Ce logement 50 comporte un méplat 51 sur lequel est monté pivotant par l'intermédiaire d'une rondelle de guidage 52 un écrou 53. L'écrou 53 est muni à sa périphérie de crans 54 qui engrènent avec une chaîne 55 entraînée en rotation par une roue 56. Cette roue crantée 56 est entraînée par une vis sans fin 57 qui est elle-même entraînée par un motoréducteur 58 (figures 15 et 16). Comme on peut le voir à la figure 16, l'écrou 53 comporte, d'une part, une lumière 53a de forme complémentaire à l'extrémité nervurée de la tige et, d'autre part, à 90 par rapport i cette lumière, une empreinte 53b également de forme complémentaire à l'extrémité de ladite tige. Le verrouillage du sabot au-dessous du pied est réalisé de la manière suivante. Tout d'abord, comme dans la variante précédente, on accoste le sabot 3 audessous du pied 4 de telle manière que la tige 45 pénètre dans le logement 50 et que son extrémité traverse la lumière 53a de l'écrou 53 qui a été préalablement orienté dans cette position. Ensuite, on gonfle le vérin plat 44 ce qui comprime le bloc élastique 47 et soulève la tige 45 afin que la nervure 49 de ladite tige dépasse de la lumière 53a. Sous l'action du motoréducteur 58, de la vis sans fin 57, du pignon 56 et de la chaine 55, l'écrou 53 pivote de 90 pour que les empreintes 53b viennent se positionner au-dessus de la nervure 49. Enfin, on relâche la pression dans le vérin 44 et, sous l'action du bloc élastique 47 préalable- ment comprimé, la tige 45 descend et-la nervure 49 vient se loger dans l'empreinte 53b de l'écrou 53 (figure 17). Le verrouillage est donc réalisé, le sabot 3 et le pied 4 étant ainsi solidarisés entre eux. L'opération est renouvelée pour chaque pipd et les jambes de la plateforme sont adaptées pour reposer directement sur le fond marin. Par ailleurs, le pied 4 et le sabot 3 sont 1ú.c., équipés d'un système d'éjection de gez sous pression permettant de chasser la terre et la vase et d'éviter l'effet de succion au moment du décollement du sabot. Comme on peut le voir sur la figure 18, la paroi supérieure du pied 4 comporte des buses 60 reliées par un réseau de canalisations 61 à une conduite principale 62 d'amenée de;ez sous pression conduite principale 62 d'amenée de g'' sous pression il fixée le long du montant de la jambe 5. La paroi inférieure du pied 4 et la paroi supérieure du sabot 3 sont munies d'un raccord automatique 63 qui met en communication les canali- sations 61 avec des canalisations 64 alimentant des buses 65 disposées dans la paroi inférieure du sabot 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'appui sur le fond marin pour jambes (2) de plates-formes pétrolières auto-éléva- trices, caractérisé en ce qu'il comporte un sabot (3) individuel et indépendant destiné à être fixé sur l'extrémité inférieure de la jambe (2) et muni de moyens (20) verrouillables, amovibles et réglables de fixation rigide sur ladite extrémité inférieure de la jambe (2). 2. Dispositif d'appui selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sabot (3) comporte une plaque supérieure (7) par laquelle le sabot est destiné à être relié à la jambe (2) de la plate-forme et une plaque inférieure (8) d'appui du sabot sur le fond. 3. Dispositif d'appui selon l'une des- revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque supérieure (7) du sabot (3) comporte un logement central (10) destiné à recevoir un plot de centrage (6) du pied (4) de la jambe (2) et des logements (24, ) répartis angulairement autour dudit logement central et destinés à recevoir chacun un verrou (26, 28, 31) d'immobilisation du sabot (3) sur ledit pied. 4. Dispositif d'appui suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que chaque verrou est constitué par une tige (26) mobile verticalement entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage et comportant des loquets (31) montés basculants et coopérant avec des saillies (24a) prévues dans le logement (24, 25). 5. Dispositif d'appui suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les loquets (31) basculent entre une position escamotée et une position dégagée de la tige de verrouillage (26) sous l'action d'un ressort (32) par exemple à lames. 6. Dispositif d'appui suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les loquets (31) sont maintenus en position escamotée par une douille (28) indépendante et montée mobile sur l'extrémité inférieure de la tige de verrouillage (26) et supportant ladite tige. 7. Dispositif d'appui suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la tige (26) est maintenue en position verrouillée dans laquelle les loquets (31) sont en butée sur les saillies (24a) par des cales (21) en forme de coin réparties angulairement autour de la tige (26) et coopérant avec une enclume (27) prévue à la partie supérieure de ladite tige de verrouillage. 8. Dispositif d'appui suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les cales (21) sont mobiles dans une direction perpendiculaire à l'axe de la tige de verrouillage (26) sous l'action d'organes de commande (22) constitués par exemple par des vérins. 9. Dispositif d'appui suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque supérieure (7) du sabot (3) comporte un logement central (10) destiné à recevoir un plot de centrage (6) du pied (4) de la jambe (2) et, en saillie, des verrous d'immobilisation (45, 49) répartis angulairement autour dudit logement (10) et destinés à coopérer chacun avec un organe de blocage (53) prévu dans le pied (4) de la jambe (2). 10. Dispositif d'appui suivant la revendication 9. caractérisé en ce que chaque verrou est constitué par une tige de verrouillage (45) mobile verticalement sous l'action d'un organe de commande (44) entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage. 11. Dispositif d'appui suivant la revendication 10, caractérisé en ce que 1 organe de commande est constitué par un vérin plat (44) à faible course. 12. Dispositif d'appui suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la tige de verrouillage (45) comporte à sa partie supérieure une nervure transversale (49). 13. Dispositif d'appui suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'organe de blocage est formé par un écrou tournant (53) comportant une lumière (53a) de forme. complémentaire.à l'extrémité nervurée de la tige (45) et, à 90',une empreinte (53b) également de forme complémentaire à l'extrémité nervurée de ladite tige. 14. Dispositif d'appui suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'écrou (53) comporte à sa périphérie des crans (54) coopérant avec une chaine (55) entrainée par un motoréducteur (58) par l'intermédiaire d'une vis sans fin (57) et d'un pignon cranté (56). 15. Dispositif d'appui suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pied (4) et le sabot (3) sont équipés d'un système d'éjection de fluide sous pression constitué par des buses (60, 65). 16. Plate-forme auto-élévatrice comprenant une coque (1) montée déplaçable et verrouillable en position le long de jambes (2) destinée à prendre appui sur le fond marin, caractérisée en ce que chaque jambe est pourvue d'un dispositif d'appui sur ledit fond marin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 15. 17. Plate-forme auto-élévatrice comprenant une coque (1) montée déplaçable et verrouillable le long de jambes (2) destinée à prendre appui sur le fond marin, caractérisée en ce que chaque jambe est pourvue d un dispositif d'appui sur ledit fond marin suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 et 9 à 15.