Brevet FR2669952A1 — publié le 19920605

La présente invention est relative à un procédé d'installation d'un ouvrage en mer à l'abri d'un dispositif de protection et à un dispositif de protection conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, la présente invention est relative à un tel dispositif prévu pour protéger l'ouvrage d'impacts d'icebergs. On connaît des dispositifs de protection d'ouvrages en bordure de mer ou dans des lits de rivières tels que des batardeaux formés de palplanches ou d'éléments de construction en béton assemblés éventuellement de façon étanche pour délimiter une zone à l'abri des courants et/ou des vagues. Ces dispositifs ont soit un caractère provisoire, tels que ceux utilisés dans le cas de réparations ou de constructions d'éléments d'ouvrages ancrés dans un fond marin ou de rivière et circonscrivent une surface relativement faible, soit un caractère permanent comme les protections de jetées qui se présentent sous la forme d'un mur s'appuyant sur un remblai massif. Généralement, de tels dispositifs ne sont utilisés que dans des profondeurs d'eau inférieures à une trentaine de mètres. Au-delà et pour des profondeurs correspondant à celles des plateaux continentaux (de l'ordre de 200 m), il est nécessaire de faire appel à des techniques apparentées à celles des constructions "offshore". Les dispositifs de protection font alors partie de la construction et sont construits en même temps que le ou les éléments d'ouvrages à protéger tels que piles ou fut destinés à supporter le pont. Un tel dispositif de protection est connu par exemple du brevet français N"2.277.940. On connaît aussi de la demande de brevet français N"2.631.355 déposé au nom de la demanderesse, un dispositif de protection pour ouvrage en mer, constitué d'au moins deux éléments ballastables entourant au moins partiellement un ouvrage à protéger, ces éléments présentant une hauteur supérieure à la profondeur de la nappe d'eau dans laquelle ils sont susceptibles d'être installés. Les éléments présentent des bords verticaux comportant un dispositif de connection permettant la continuité structurelle des éléments après assemblage. Le dispositif de protection constitué par ces éléments est indépendant de l'ouvrage à protéger. Ce dispositif a été conçu essentiellement pour renforcer la protection d'une plate-forme existante, conçue à l'origine pour résister aux sollicitations extérieures : vagues, vent, courant, choc des navires, efforts de glace, choc d'iceberg, etc.. .et ceci pour une période de service déterminée. Au cours de cette période, les conditions d'exploitation de la plate-forme peuvent changer par rapport à celles qui ont été prises en compte lors de la conception de cette plate-forme. Par exemple, il peut y avoir augmentation de la durée d'utilisation, modification des conditions de chargement, augmentation de la profondeur d'eau due à un enfoncement du fond marin sur lequel repose la plate-forme, utilisation de ladite plateforme sur un autre site, etc. Plutôt que de procéder à des travaux d'adaptation importants de la plate-forme, entraînant des arrêts de longue durée de l'exploitation, on propose dans la demande de brevet français 2.631.355 précitée d'installer autour de celle-ci le dispositif de protection décrit ci-dessus, qui prend en charge les fonctions de résistance aux sollicitations extérieures, ce qui permet d'adapter l'ensemble dispositif/plate-forme à des modifications des conditions extérieures sans remettre en cause le dimensionnement et le fonctionnement de ladite plateforme. On peut penser à généraliser le concept décrit dans la demande brevet précitée à l'installation de nouveaux ouvrages en mer et non plus seulement à l'adaptation d'ouvrages existants à de nouvelles conditions d'exploitation. L'idée consiste alors à dissocier les fonctions de protection de l'ouvrage contre les forces et charges extérieures mentionnées ci-dessus (dues, par exemple, à des icebergs) fonctions assurées par un dispositif de protection indépendant de la plate-forme, des fonctions d'exploitation du site assurées par des équipements supportés par la plate-forme qui est alors calculée, du point de vue de sa résistance mécanique, de manière à assurer cette seule fonction de support. Si on procède d'abord, classiquement, à l'installation de la plate-forme nouvelle, puis à celle du dispositif de protection autour de cette plate-forme, il faut alors calculer celle-ci de manière qu'elle puisse résister aux charges extérieures mentionnées ci-dessus pendant son installation sur le site choisi, alors qu' elle ne bénéficie pas encore de la sécurité offerte par le dispositif de protection. Il faut noter que la résistance ainsi établie pendant la construction de la plate-forme s'avère exagérée une fois le dispositif de protection mis en place. Cette solution n' est donc pas intéressante du point de vue économique. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé pour l'installation d'un ouvrage en mer à l'abri d'un dispositif de protection, qui soit à la fois efficace et de mise en oeuvre économique. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui se prête à des installations successives d'équipements spécialisés opérant tour à tour sur un même site, à l'abri d'un dispositif de protection. La présente invention a encore pour but de réaliser un dispositif de protection pour la mise en oeuvre de ce procédé, dispositif susceptible de recevoir certains équipements nécessaires à l'exploitation du site. La présente invention a également pour but de fournir un tel dispositif qui soit amovible et réutilisable sur un autre site, éventuellement avec l'ouvrage. On atteint ces buts de l'invention ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un procédé d'installation d'un ouvrage en mer à l'abri d'un dispositif de protection, remarquable en ce qu'on installe d'abord le dispositif de protection autour d'un site destiné à recevoir l'ouvrage et en ce qu'on met en place ensuite l'ouvrage sur ce site, à l'abri du dispositif de protection. Suivant une mise en oeuvre de la présente invention, on transporte par flottaison l'ouvrage sur le site par un passage prévu dans le dispositif de protection. On referme ensuite le dispositif après l'installation de l'ouvrage sur le site. Suivant une variante, on installe l'ouvrage sur le site à l'aide de moyens de levage qui flottent à l'extérieur du site de manière à présenter à l'intérieur du site des éléments à assembler pour constituer l'ouvrage. Suivant une extension du procédé selon l'invention, on transporte hors du site un ouvrage précédemment installé et exploité sur celui-ci et on met ensuite en place sur le site un autre ouvrage d'exploitation du site. Suivant un mode de réalisation d'un dispositif de protection conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ce dispositif prend la forme d'une barrière protectrice entourant le site et présentant une base reposant sur le fond de la mer, la barrière remontant audessus du niveau de la mer. Un passage est ouvert dans cette barrière pour autoriser le transport par flottaison d'un ouvrage sur le site, après l'installation de la barrière. Un élément de fermeture conforme au passage peut ensuite être ajusté dans celui-ci après l'installation de l'ouvrage pour compléter la barrière. Suivant un autre mode de réalisation de ce dispositif, la barrière supporte des équipements associés à ceux incorporés à l'ouvrage d'exploitation du site. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - les figures 1A et 1B sont respectivement des vues en plan et en coupe suivant le trait de coupe AA de la figure 1A, qui illustre le procédé suivant l'invention, dans une première phase d'une mise en oeuvre de ce procédé, - les figures 2A et 2B sont des figures analogues aux figures 1A et 1B respectivement, qui illustrent le procédé suivant l'invention dans une phase finale de sa mise en oeuvre, - les figures 3A et 3B sont des vues en coupe qui illustrent une variante du procédé illustré aux figures précédentes, et - les figures 4, 5 et 6 représentent des variantes du dispositif de protection utilisé dans la présente invention. On se réfère aux figures 1A et 1B du dessin annexé où il apparaît que le dispositif de protection suivant l'invention prend la forme d'une barrière annulaire (1) reposant sur un fond marin (2), de manière à délimiter un site d'exploitation (3) protégé par cette barrière (1). Celle-ci peut prendre diverses formes, carré, rectangulaire ou, comme représentée, circulaire. La barrière est réalisée à terre et transportée par flottaison jusqu'au site à exploiter, sous la forme d'une structure flottante comprenant, par exemple, des compartiments cellulaires ballastables. Plus particulièrement, comme représenté à la figure lB, la barrière comprend deux murs concentriques (4,5) solidaires d'une base annulaire (6) reposant sur le fond marin (2). L'espace entre ces murs est subdivisé en compartiments séparés qui peuvent recevoir un ballastage d'eau pour "immerger" la barrière dans sa position finale, après transport de celle-ci par flottaison jusqu a cette position. Ces compartiments peuvent être remplis partiellement ou totalement avec un ballast solide (7) propre à établir le poids au fond de la barrière, nécessaire à la stabilité de celle-ci. La barrière peut être constituée de un ou plusieurs éléments assemblés in situ, comme décrit par exemple dans la demande de brevet français N"2.631.355 précitée. La barrière présente généralement une hauteur supérieure à la profondeur du fond (2) de manière à arrêter la houle et tous corps flottant à la surface de l'eau (par exemple un iceberg) et susceptible autrement d'entrer dans le site (3) à protéger. Suivant un mode de réalisation de la présente invention, la barrière (1) est échancrée à sa partie supérieure de manière à délimiter un passage (8) par lequel une structure flottante (9) peut franchir la barrière pour entrer sur le site où elle doit être mise en place. La structure (9) représentée à titre d'exemple est équipée pour le forage ou la production pétrolière en mer. On rappelle à cette occasion que la présente invention est plus particulièrement destinée à être mise en oeuvre sur des plateaux continentaux où l'on rencontre des profondeurs de fond de l'ordre de 100 à 200 mètres. La structure (9) comprend alors un derrick de forage (10), et des équipements de production annexes tels que par exemple une grue de levage (11).De manière connue en soi, la structure (9) comporte encore des jambes de support (12) qui sont représentées à la figure 1B en position relevée, au-dessus d'un pont (13) flottant. On expliquera dans la suite le râle de ces jambes (12). Suivant le procédé selon l'invention, on installe d'abord sur le site d'exploitation la barrière (1) représentée aux figures 1A et 1B. On transporte ensuite, par exemple par flottaison, la structure (9) à l'intérieur de l'enceinte délimitée par la barrière, en faisant passer cette structure par le passage (8) prévu dans la barrière. Aux figures 2A et 2B on a représenté la structure (9) dans la position finale qu'elle doit occuper à l'intérieur de l'enceinte protégée. Une fois dans cette position, des moyens de support (non représentés) des jambes (12) sont actionnés pour faire descendre cellesci vers le fond de la mer jusqu'a ce que les extrémités inférieures des jambes touchent ce fond ou pénètrent dans celui-ci.A ce point de l'installation, on continue d'actionner les moyens qui font descendre les jambes de manière que le pont (13) remonte au-dessus de la surface libre (14) de la mer. Les équipements portés par le pont (13) sont ainsi mis hors d'eau. Dans la position finale représentée à la figure 2B, ces équipements, le pont et les jambes (12) constituent une plate-forme complète propre à assurer des opérations de forage et/ou de production par exemple, à l'aide de moyens (16) spécialisés (représentés en trait mixte à la figure 2B). La plate-forme étant ainsi installée, on complète la barrière à l'aide d'un élément de fermeture (15) complémentaire du passage (8). Cet élément est construit dans un chantier à terre et amené par flottaison et remorquage sur ce site (comme représenté en trait interrompu aux figures 2A et 2B) avant d'être installé dans le passage (8) et fixé dans celui-ci par des moyens (17) appropriés, qui peuvent prendre diverses formes. A titre d'exemple, on pourra utiliser les moyens d'assemblage et de fixation des éléments du dispositif de protection décrit dans la demande de brevet français 2.631.355 précitée. En variante, on pourra laisser le passage (8) ouvert, pendant toute la durée de l'exploitation de la plate-forme mise en place à l'abri de la barrière (1). Dans ce cas évidemment, l'élément de fermeture (15) est supprimé. Une telle solution est praticable notamment dans le cas où, du fait de conditions géographiques et climatiques particulières, l'absence de protection au niveau de la surface de l'eau, là où le passage est ménagé, est sans inconvénient pour la plate-forme. C'est la cas par exemple, en ce qui concerne des glaces flottantes, là où des courants empêchent celles-ci de franchir le passage. Cette disposition est aussi avantageuse lorsque, suivant une extension du procédé d'installation selon l'invention, on installe successivement sur le site plusieurs plates-formes spécialisées. Le passage constamment ouvert facilite alors le retrait d'une première plate-forme à l'extérieur de la barrière et l'installation d'une deuxième plate-forme à la place de la première. Cette substitution de plates-formes permet d'installer des équipements spécialisés de forage pétrolier par exemple, puis de production, cette spécialisation des équipements pouvant présenter un intérêt économique par rapport au coût d'une plate-forme exigeant des modifications pour assurer successivement ces deux fonctions. L 'installation de plates-formes amovibles permet aussi une réutilisation des plates-formes sur d'autres sites. Bien entendu les utilisations successives d'équipements spécialisés différents n'excluent pas le forage de puits à l'aide de plate-formes auto-élévatrices classiques pendant la construction de la barrière. On a illustré aux figures 3A et 3B une variante de mise en oeuvre du procédé d'installation suivant la présente invention. A cette figure et aux figures 4 à 6, une même référence numérique repère des organes ou équipements similaires ou identiques à ceux référencés de même sur les figures 1 et 2. Sur la figure 3A il apparaît que la barrière (1) présente sur toute sa périphérie une hauteur supérieure à la profondeur du fond marin (2) par rapport à la surface libre de l'eau (14). Cette barrière n'est découpée d'aucun passage permettant la circulation d'un pont flottant (ou autre structure) tel que le pont (13) représenté aux figures 1 et 2. Suivant l'invention, on installe alors un ouvrage dans le site (3), à l'abri de la barrière (1), à l'aide de moyens de transport et de levage flottants (18) amenés à proximité de la barrière, à l'extérieur de celle-ci.A l'aide d'une grue (19) formant partie de ces moyens de levage on peut alors empiler successivement les uns sur les autres des éléments (20), (20'), (20"), etc... de l'ouvrage, à l'abri du dispositif de protection, de manière à construire progressivement l'ouvrage en question. La figure 3B représente l'ouvrage terminé. Cette solution présente l'avantage de supprimer le passage (8) de la barrière des figures 1 et 2. On a représenté à la figure 4 une autre variante de la barrière suivant l'invention. Cette barrière se distingue de celles des figures 1 à 3 en ce qu'elle est conçue pour supporter certains équipements nécessaires à l'exploitation du site. Ainsi, un ou plusieurs équipements de levage tels qu'une grue (21) ou autre équipement tel qu'un bras de chargement de tanker, peuvent être montés à la partie supérieure de la barrière (1) qui est hors d'eau. Cette grue est ainsi disposée dans une position particulièrement favorable au déchargement de navires de ravitaillement, par exemple. De même, un volume compris entre les deux murs concentriques (4,5) de la barrière peut être aménagé pour constituer un équipement de stockage, par exemple un réservoir (22) pour des hydrocarbures extraits par la plate-forme installée à l'abri de la barrière. Celle-ci doit recevoir alors, à sa base, un ballast (7) adapté. Pour ce but il peut être avantageux de disposer dans la barrière un troisième mur intermédiaire (7'). On définit ainsi un compartiment extérieur (23) propre à contenir soit un ballast solide soit un ballast liquide. Bien entendu une barrière suivant l'invention pourrait comprendre une combinaison quelconque des équipements mentionnés ci-dessus. Dans tous les cas, l'invention fait un usage optimal des ressources disponibles en mer, en utilisant celles offertes à la fois par la barrière et par la plate-forme et non seulement celles disponibles sur la plate-forme. On a représenté à la figure 5 un autre mode de réalisation de la barrière constituant le dispositif de protection suivant l'invention. Dans ce mode de réalisation, qui est une variante de celui représenté à la figure 2B, une plate-forme flottante (9) est amarrée à la barrière (1) par des amarres (24), après avoir été mise en place à l'abri de la barrière. La figure 6 représente une autre variante de la présente invention. Suivant la variante représentée, la plate-forme (9) est installée dans un site protégé, audessus de la barrière (1) puis transportée en mer avec celle-ci. On détache ensuite la plate-forme de la barrière sur le site d'installation, le pont (13) étant soulevé par les jambes (12) que l'on descend vers le fond marin. I1 apparaît maintenant que le procédé d'installation d'ouvrages en mer suivant l'invention, selon lequel on installe l'ouvrage seulement après la mise en place d'un dispositif de protection sur le site prévu, autorise la construction d'ouvrages tels que des platesformes, calculés pour satisfaire aux seules fonctions de support de ces plates-formes, et non pour résister à d'autres charges (dues aux vagues ou aux icebergs, par exemple) qui pourraient autrement les atteindre pendant leur construction sur le site et pendant leur durée d'utilisation prévue. Ceci permet d'abaisser le coût de fabrication de telles plates-formes. L'invention permet aussi d'installer successivement sur un même site des équipements spécialisés pour assurer des fonctions qui s'enchaînent sur un même site, telles que des fonctions de forage et des fonctions de production ou d'extraction. La spécialisation des équipements ainsi utilisés permet de les réaliser d'une manière plus économique. Leur amovibilité permet de les utiliser sur plusieurs sites différents, ce qui améliore encore leur rentabilité. Il en est de même de la barrière qui peut être conçue pour etre amovible de manière à être réutilisable ailleurs. Dans la construction de la barrière et de l'ouvrage qu'elle est destinée à protéger, on pourra alors utiliser des coefficients de charge, pour l'ouvrage, inférieurs à ceux pris en compte pour la structure de la barrière, l'adaptation des coefficients de charge utilisés aux fonctions remplies assurant une conception particulièrement rationnelle et donc économique de 1' ensemble. On notera encore qu'en utilisant des surfaces et des volumes disponibles dans la barrière, on fait un usage optimal des ressources disponibles en mer sur un même site, là où ces surfaces et volumes sont d'installation particulièrement coûteuse et doivent donc être utilisées aussi rationnellement et complètement que possible (par exemple pour le stockage de pétrole ou pour le support de moyens de production ou d' autres équipements ) Bien entendu 1' invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Procédé d'installation d'un ouvrage en mer, à l'abri d'un dispositif de protection, caractérisé en ce qu'on installe d'abord le dispositif de protection autour d'un site destiné à recevoir l'ouvrage et en ce qu'on met en place ensuite 1 'ouvrage sur ce site, à l'abri du dispositif de protection. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on transporte par flottaison l'ouvrage sur le site de mise en place, par un passage prévu dans le dispositif de protection. 3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'on os referme le dispositif de protection après l'installation de l'ouvrage sur le site. 4. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on installe l'ouvrage sur le site à l'aide de moyens de transport et de levage flottant à l'extérieur du site, de manière à présenter à l'intérieur du site des éléments à assembler pour constituer 1 'ouvrage. 5. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on transporte hors du site un ouvrage précédemment installé et utilisé sur celui-ci et on met ensuite en place sur le site un autre ouvrage d'exploitation du site. 6. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on transporte l'ouvrage sur le site, au-dessus du dispositif de protection. 7. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amarre l'ouvrage au dispositif de protection. 8. Dispositif de protection conçu pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 2, prenant la forme d'une barrière (1) sensiblement cylindrique à contour fermé reposant par une base (6) sur le fond marin et présentant une hauteur supérieure à la hauteur d'eau, caractérisé en ce que cette barrière comporte un passage pour un ouvrage transporté par flottaison de l'extérieur vers l'intérieur du site. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de fermeture (15) conforme au passage (8) et conçu pour s'ajuster dans celui-ci après l'installation de l'ouvrage, pour compléter le dispositif de protection. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la barrière (1) supporte au moins un équipement (21, 22) associé à ceux incorporés à l'ouvrage, pour l'exploitation du site. 11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que la barrière (1) supporte au moins un équipement de levage (21). 12. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'au moins un équipement de stockage d'un fluide (22) extrait du site est disposé dans la barrière (1). 13. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la barrière (1) est amovible. 14. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que la structure de la barrière (1) est calculée avec des coefficients de charge supérieurs à ceux utilisés pour la structure de l'ouvrage protégé.