Brevet FR2713588A1 — publié le 19950616

La présente invention est relative aux plates-formes pétrolières et se rapporte plus particulièrement aux plates-formes auto-élévatrices de forage et d'exploitation en mer de grande profondeur. On connalt plusieurs types de plates-formes pétrolières qui sont notamment les plates-formes autoélévatrices qui reposent sur le fond marin et les platesformes semi-submersibles ou flottantes. Les plates-formes auto-élévatrices comportent généralement des Jambes prenant appui sur le fond marin et une coque montée déplaçable et réglable en hauteur le long des Jambes. L'ensemble de la plate-forme est amené en flottaison Jusqu'au site de forage ou d'exploitation, et les Jambes sont descendues Jusqu'au contact du fond marin, puis, en prenant appui sur les Jambes, la coque est hissée au-dessus du niveau de la mer, Jusqu'a une altitude qui la met hors de la portée des plus hautes vagues. La coque est donc déplaçable le long des Jambes de la plate-forme au moyen de mécanismes de levage logés dans une structure porteuse bien connue des spécialistes sous le nom de "Jack-house". Ces mécanismes de levage comportent des pignons de sortie qui coopèrent avec des crémaillères montées sur une partie au moins de longueur des Jambes. Ces pignons sont motorisés par une pluralité de moteurs associés à des réducteurs dont le rapport de production est très élevé. D'autre part, chaque jambe est munie à sa partie inférieure d'un pied, par exemple de forme hexagonale, qui vient s'appuyer sur le fond marin. Mais, ce type de plates-formes présente des inconvénients. En effet, elles sont très dépendantes des conditions du site d'exploitation et du poids des équipements supportés par la coque. De plus, les jambes sont soumises à des sollicitations, notamment en fatigue, importantes surtout lorsque le site d'exploitation est situé dans des mers profondes, par exemple de profondeur supérieure à 150 mètres. Les plates-formes flottantes comportent des jambes supportant une coque et munies à leur extrémités inférieures de supports semi-submersibles ou flottants qui permettent de maintenir la coque au-dessus du niveau de l'eau. Ces plates-formes sont maintenues sur le site par des lignes d'ancrage reliant la plate-forme au fond marin. Mais, ce type de plates-forme est très sensible aux mouvements de la houle si bien que la remontée des têtes de puits à la surface n'est pas toujours possible. On connait également un autre type de plates-formes pétrolières à lignes tendues. Ce genre de plates-formes comporte également des Jambes supportant une coque et munies à leurs extrémités inférieures de support semi-submersibles ou flottants et qui sont reliées au fond marin par des lignes qui doivent être tendues quelles que soient les conditions d'exploitation. L'invention vise a remédier aux inconvénients des plates-formes de la technique antérieure en proposant une plate-forme auto-élévatrice d' exploitation pétrolière en grande profondeur qui permet de s'affranchir des conditions d'exploitation et d'assurer la remontée des têtes de puits quelle que soit l'amplitude de la houle. L'invention a donc pour objet une plateforme auto-élévatrice d'exploitation pétrolière en grande profondeur, caractérisée en ce qu'elle comporte - une coque montée déplaçable et réglable en position sur des Jambes au moyen de mécanismes de levage comprenant une pluralité de pignons de sortie coopérant avec des crémaillères montées sur une partie au moins de la longueur des Jambes, - des moyens de verrouillage en position de la coque sur les Jambes, - une embase creuse montée à ltextrémitê inférieure des Jambes et destinée à être immergée à une profondeur déterminée au-dessous de la surface de l'eau, ladite embase possédant une surface au moins égale à la surface de la coque, - des flotteurs intégrés dans les Jambes, - et des lignes d'ancrage caténaires de ladite plate-forme au fond marin. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - la surface de l'embase est comprise entre environ 1 et 1,5 fois la surface de la coque, - la profondeur d'immersion de l'embase audessous de la surface de l'eau est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde des houles les plus fortes, - la profondeur d'immersion de l'embase audessous de la surface de l'eau est de l'ordre de 70 à 100m, - l'embase comporte des réservoirs d'équilibrage, - la plate-forme comporte, au niveau de chaque côté de la coque et de l'embase, un réseau de tirants déployable reliant la coque et l'embase pour empecher un effet de cisaillement entre ladite coque et ladite embase, - chaque réseau est formé par un premier tirant déployable reliant deux extrémités adjacentes d'un côté de la coque et par un second tirant déployable reliant deux extrémités adjacentes d'un côté de l'embase, les deux côtés étant situés sensiblement dans le meme plan vertical et lesdits tirants étant reliés entre eux sensiblement en leur milieu et destinés à être mis en tension, - les tirants de chaque réseau comportent, au niveau de leur point de liaison, un organe de blocage, - chaque tirant est formé par une chaîne ou un câble. L'invention sera mieux comprise à 1'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une plate-forme pétrolière auto-élévatrice conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique a plus grande échelle et partiellement écorchée de l'une des Jambes de la plate-forme montrant une partie des mécanismes de levage de la coque de la plate-forme, - la Fig. 3 est une vue de dessus de la plate-forme pétrolière conforme à l'invention, - les Figs. 4a a 4c sont des vues schématiques en élévation montrant les différentes phases de mise en place de la plate-forme pétrolière sur un site d'exploitation. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une plate-forme pétrolière auto-élévatrice comprenant une coque 1 montée déplaçable et réglable en position sur des jambes verticales 2. Chacune des jambes verticales 2 présente, dans le cas présent, une section triangulaire, et elle est constituée de trois ou quatre montants 2a, reliés entre eux par un treillis 2b de tubes métalliques. Les jambes verticales 2 peuvent également présenter une section carrée ou circulaire. De manière classique, la coque 1 est pourvue d'équipement d'exploitation et de locaux d'habitation habituels ainsi que d'une tour de forage 3. Par ailleurs, la plate-forme comporte également une embase creuse 4 montée à l'extrémité inférieure des Jambes 2 et destinée à être immergée a une profondeur déterminée au-dessous de la surface de l'eau, comme représentée à la Fig.l. Cette embase creuse 4 possède une surface au moins égale à la surface de la coque 1 et de préférence comprise entre environ 1 et 1,5 fois la surface de ladite coque 1. Comme le montre la Fig. 3, la coque 1 et l'embase 4 sont de forme générale carrée, mais peuvent être de forme générale rectangulaire ou triangulaire. La coque 1 est montée déplaçable sur quatre jambes 2 au moyen de mécanismes de levage 5 disposés au niveau de chaque jambe 2. Ces mécanismes de levage 5 permettent de descendre les jambes 2 et l'embrase 4 et de hisser la coque 1 au-dessus de la surface de l'eau, jusqu'à une altitude qui la met hors de portée des plus hautes vagues A cet effet, et comme représenté a la Fig. 2, les montants 2a des Jambes 2 sont pourvues de crémaillères 6, diamétralement opposées, disposées sur une partie de longueur des Jambes 2 et avec lesquelles sont destinés à coopérer des pignons de sortie 7 des mécanismes de levage 5. On peut prévoir par exemple six pignons de sortie 7 pour chaque montant 2a, équipés chacun d'un moteur d'entrainement 8. Les mécanismes de levage 5 sont logés dans une structure porteuse 9 solidaire de la coque 1. La plate-forme comporte également des moyens 10 de verrouillage de la coque 1 en position par rapport aux Jambes 2 qui sont identiques à ceux décrits dans le FR-A-2 560 246. D'autre part, la plate-forme comporte également des flotteurs 11 intégrés dans les Jambes 2 et des lignes d'ancrage caténaires 12 sur le fond marin 13. Ces lignes d'ancrage caténaires 12 sont éventuellement pourvues de flotteurs 14 et sont reliées à des dispositifs de levage, non représentés constitués par exemple par des treuils disposés sur le toit des flotteurs 11 ou l'intérieur des jambes 2. La profondeur "d" d'immersion de l'embase 4 au-dessous de la surface de l'eau est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde des houles les plus fortes et est de tordre de 70 à 100m. La distance "h" séparant la coque 1 de l'embase 4 est constante quelle que soit la profondeur de l'eau sur le site d'exploitation. L'embase 4 peut également comporter des réservoirs d'équilibrage et de réglage des efforts d'ancrage. La plate-forme auto-élévatrice selon l'inven- tion comporte également, au niveau de chaque côté de la coque 1 et de l'embase 4, un réseau 20 de tirants déployable reliant la coque 1 et l'embase 4 pour empêcher un effet de cisaillement entre ladite coque 1 et ladite embase 4. Dans le cas présent et comme représenté sur la Fig. 3, la plate-forme comporte un réseau 20 de tirants déployable au niveau des quatre côtés de la coque 1 et de l'embase 4. Chaque réseau 20 de tirants est formé par un première chaîne 21 déployable reliant de manière continue deux extrémités adjacentes d'un côté de la coque 1 et par une seconde chaine 22 déployabe reliant de manière continue deux extrémités adjacentes d'un côté de l'embase 4, lesdits côtés de la coque 1 et de l'embase 4 étant situés sensiblement dans le même plan vertical. La chaine 21 est reliée à des moyens 23 d'accrochage réglable montés sur la coque 1 et la chaîne 22 est également reliée à des moyens 24 d'accrochage réglable montés sur l'embase 4. Les chaînes 21 et 22 peuvent être remplacées par tout autre organe approprié, comme par exemple des câbles. Les chaînes 21 et 22 sont reliées entres elles sensiblement en leur milieu et comportent au niveau de ce point de liaison un organe de blocage 25 lorsque la plate-forme est en position d'exploitation sur le site, comme représenté à la Fig.l. Cet organe de blocage 25 est constitué par exemple par un verrou ou par tout autre organe approprié. Les lignes d'ancrage 12 passent à l'intérieur des jambes 2 et traversent 1'embase 4 par des orifices, non représentés, pratiqués dans ladite embase à cet effet. On va maintenant décrire en se reportant aux Figs. 4a, 4c la mise en place de la plate-forme sur le site de forage ou d'exploitation. La plate-forme est amenée en flottaison Jusqu'au site de forage ou d'exploitation, la coque 1 étant en appui sur l'embase 4 et sur la coque du pont, comme représenté à la Fig. 4a. Les jambes 2 et l'embase 4 sont descendues progressivement par l'intermédiaire des mécanismes de levage 5 coopérant avec les crémaillères 6 Jusqu'à la profondeur d'immersion déterminée. Dans cette position, représentée à la Fig. 4b, la coque 1 flotte et les flotteurs 11 viennent en contact avec la surface de l'eau. Ensuite, grâce à la flottabilité des flotteurs 11, la coque 1, toujours par l'intermédiaire des mécanismes de levage 5, est surélevée par rapport a la surface de l'eau jusqu'à une altitude qui la met hors de portée des plus hautes vagues, ainsi que représenté à la Fig. 4c. La coque 1 est verrouillée dans cette position sur les jambes 2 par les moyens de verrouillage 10. Au cours de la descente des jambes 2 et de l'embase 4 et ensuite de la montée de la coque I, les chaînes 21 et 22 de chaque réseau 20 de tirants se déploient progressivement. Lorsque la coque 1 est en position et verrouillée sur les jambes 2, les chaines 21 et 22 des réseau 20 de tirants sont mises en tension par les mécanismes de levage 5 et verrouillées par l'intermédiaire des organes de blocage 25. La plate-forme est enfin arrimée au fond marin 13 par les lignes d'ancrage caténaires 12. Les réseaux 20 de tirants permettent d'éviter les effets de cisaillement sur les jambes 2 de la plateforme en limitant la rotation de l'embase 4 par rapport à la coque 1 autour d'un axe vertical. Les réseaux 20 de tirants procurent également une très grande stabilité structurelle à l'ensemble, ainsi qu'une réduction considérable des effets de fatigue dans les jambes de la plate-forme. La plate-forme selon l'invention présente l'avantage des plates-formes flottantes, tout en permettant son utilisation pour des grandes profondeurs et en offrant des conditions de comportement qui permettent la remontée des têtes de puits. De plus, la plate-forme selon l'invention permet d'avoir un tirant d'eau tel que la partie immergée à ce tirant d'eau offre une résistance considérable aux efforts de surface. Enfin, la coque et l'embase de la plate-forme selon l'invention sont separées par une distance constante qui est indépendante de la profondeur d'eau sur le site sur lequel la plate-forme est disposée. REVENDICATIONS 1. Plate-forme auto-élévatrice d'exploitation pétrolière en grande profondeur, caractérisée en ce qu'elle comporte - une coque (1) montée déplaçable en position sur des Jambes (2) au moyen de mécanismes de levage (5) comprenant une pluralité de pignons de sortie (7) coopérant avec des crémaillères (6) montées sur une partie au moins de la longueur des jambes (2), - des moyens (10) de verrouillage en position de la coque (1) sur les jambes (2), - une embase creuse (4) montée a l'extrémité inférieure des jambes (2) et destinée à etre immergée à une profondeur déterminée au-dessous de la surface de l'eau, ladite embase (4) possédant une surface au moins égale à la surface de la coque (1), - des flotteurs (11) intégrés dans les iambes (2), - et des lignes d'ancrage caténaires (12) de ladite plate-forme au fond marin (13). 2. Plate-forme auto-élévatrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de l'embase (4) est comprise entre environ 1 et 1,5 fois la surface de la coque (1). 3. Plate-forme auto-élévatrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la profondeur d'immersion de l'embase (4) au-dessous de la surface de l'eau est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde des houles les plus fortes. 4. Plate-forme auto-élévatrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la profondeur d'immersion de l'embase (4) au-dessous de la surface de l'eau est de l'ordre de 70 à 100m. 5. Plate-forme auto-élévatrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'embase (4) comporte des réservoirs d'équilibrage. 6. Plate-forme auto-élévatrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte, au niveau de chaque côté de la coque (1) et de l'embase (4), un réseau (20) de tirants déployable reliant la coque (1) à ltembase (4) pour empêcher un effet de cisaillement entre ladite coque (1) et ladite embase (4). 7. Plate-forme auto-élévatrice selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque réseau (20) est formé par un premier tirant (21) déployable reliant deux extrémités adjacentes d'un côté de la coque (1) et par un second tirant (22) déployable reliant deux extrémités adJacentes d'un côté de l'embase (4), lesdits cotés étant situés sensiblement dans le même plan vertical et lesdits tirants (21, 22) étant reliés entres eux sensiblement en leur milieu et destinés à être mis en tension. 8. Plate-forme auto-élévatrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que les tirants (21, 22) de chaque réseau (20) comportent, au niveau de leur point de liaison, un organe de blocage (25). 9. Plate-forme selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que chaque tirant (21, 22) est formé par une chaîne. 10. Plate-forme selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que chaque tirant (21, 22) est formé par un câble.