Brevet FR2723975A1 — publié le 19960301

La présente invention est relative aux plate- formes pour forage pétrolier et se rapporte plus particu- lièrement mais non exclusivement à des plate-formes auto- élévatrices de forage, et/ou de production en mer. Les plate-formes pour réaliser des forages en mer comportent des jambes qui sont posées directement sur le fond marin jusqu'à des profondeurs de 100 m environ. Cependant pour un long séjour correspondant à la durée normale d'une campagne de production, les jambes d'une plate-forme doivent être solidement ancrées dans le fond marin et il est nécessaire afin d'en consolider les fondations, de fixer chacun des pieds de la plate-forme au moyen de pieux profondément enfoncés dans le sol ce qui, compte-tenu de la dimension de tels pieux, est une opéra- tion longue et coûteuse car elle nécessite l'intervention de matériels lourds et dont le coût d'exploitation est extrêmement élevé. L'invention vise à remédier aux inconvénients des techniques connues, en créant une plate-forme pétro- lière de forage ou d'exploitation en mer dont le coût d'installation sur un site marin est considérablement réduit et n'est pas sensible aux risques d'affouillement et d'affaissement. Elle a donc pour objet une plate-forme pétro- lière de forage ou d'exploitation en mer comprenant une coque portée par des jambes pourvues de pieds destinés à prendre appui sur le fond marin, caractérisée en ce que les parois de chacune des jambes délimitent un espace débouchant sur le pied correspondant et dans lequel sont escamotés des pieux d'ancrage de la jambe portés par le pied, chaque jambe étant en outre munie à sa partie supérieure de moyens de support à l'aplomb desdits pieux à l'intérieur de l'espace ménagé par les parois de la jambe, d'un dispositif d'enfoncement desdits pieux dans le sol marin. Selon une caractéristique de l'invention, les pieux d'ancrage sont portés par un support faisant partie du pied et séparable de celui-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque jambe est pourvue de moyens de guidage des pieux au cours de leur enfoncement. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque pied porte en outre, des pieux d'ancrage périphéri- ques destinés à supporter les efforts de basculement subis par la plate-forme notamment sous l'effet de la houle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels: La fig.1 est une vue schématique en perspective d'une plate- forme pétrolière suivant l'invention; La fig.2 est une vue schématique à plus grande échelle, en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 3, montrant plus en détail les pieux d'ancrage équipant chaque jambe de la plate-forme suivant l'invention; La fig.3 est une vue en plan du pied de la jambe de plate-forme de la fig.2; et, La fig.4 est une vue partielle en perspective d'un dispositif d'enfoncement de pieux équipant tour à tour les jambes d'une plate-forme afin d'assurer l'ancrage de celles-ci dans le sol marin. On a représenté sur la fig.l une plate-forme de forage pétrolier pouvant être soit fixe soit auto-éléva- trice et comportant une coque 1 portée sur trois jambes 2 réalisées sous forme de treillis de poutrelles métalliques et présentant chacune une section triangulaire. Chacune des jambes 2 est pourvue à son extrémité inférieure d'un pied massif, 3 en forme de disque ou de triangle supportant la jambe 2 dans sa partie centrale et pourvu d'un support séparable 4 constitué par un disque central de plus faible diamètre et portant des pieux d'an- crage 5 logés dans l'espace délimité par les parois de la jambe 2. Les pieux d'ancrage 5 sont des pieux de section importante et sont destinés à supporter les effets de la charge exercée sur les jambes par la masse de la plate- forme. A cet effet, les pieux 5 doivent être ancrés pro- fondément dans le sol marin. Pour assurer cette opération chaque jambe 2 comporte à son extrémité supérieure opposée au pied 3 une cage 7 également réalisée en poutrelles métalliques et destinée à supporter à l'aplomb des pieux d'ancrage 5 un marteau 8 de type hydraulique suspendu à la cage 7 au moyen d'un câble 9 d'une manière qui sera décrite plus en détail en référence à la fig.4. Afin d'absorber les efforts de basculement qui se matérialisent par des moments, chaque pied 3 en forme de disque ou de triangle comporte à sa périphérie des saillies radiales 10 dispo- sées à 120 et portant des pieux d'ancrage 12 de plus faible section que les pieux d'ancrage principaux 5, ces pieux périphériques pouvant être enfoncés soit à l'aide d'un matériel mobile plus léger que le matériel classique utilisé pour la mise en place de pieux d'ancrage soit à l'aide du marteau 8 porté par des moyens qui seront également décrits en référence à la fig. 4. Chacune des jambes 2 est équipée de moyens 14 pour le guidage des pieux d'ancrage situés dans l'espace ménagé par les parois de la jambe 2. Ces moyens de guidage peuvent être constitués par une plaque occupant une section transversale de chaque jambe et pourvue d'orifices axiaux en nombre égal au nombre de pieux d'ancrage 5 que comporte chaque jambe. Dans le présent mode de réalisa- tion, chaque jambe comporte trois pieux d'ancrage princi- paux 5 et six pieux d'ancrage périphériques. L'une des jambes de la plate-forme suivant l'invention est représentée partiellement, plus en détail et à plus grande échelle à la fig.2. On voit sur cette figure que le pied en forme de disque comporte dans sa partie centrale un logement 16 pourvu d'un épaulement 17 destiné à coopérer avec un épau- lement complémentaire 18 prévu sur le support 4 pour les pieux d'ancrage 5 avec interpositions de vérins hydrau- liques 20 régulièrement répartis à la périphérie du sup- port 4 et destinés à être maintenus sous pression au début des opérations de mise en place et en particulier pendant les opérations d'enfoncement des pieux d'ancrage princi- paux 5 et à être relâchés pour que la charge de chacune des jambes soit transmise par le disque 3 au support 4 après la mise en place des pieux d'ancrage périphériques 12. A son extrémité destinée à coopérer avec le marteau 8, chaque pieu d'ancrage 5 qui est de forme tubulaire comporte un embout 22 de réception des chocs de la masse du marteau 8. Les pieux d'ancrage traversent la plaque de guidage 14 par des passages axiaux munis de manchons 24 prévus dans celle-ci à l'aplomb des emplacements des pieux dans leur support 4. La plaque de guidage 14 est fixée aux montants 26 de la jambe 2. Les pieux d'ancrage principaux 5 sont montés dans des alésages axiaux 28 du support 4 avec interposi- tion de dispositifs 30 d'immobilisation axiale des pieux ou piles 5 par rapport au support 4, constitués par exemple par des manchons rendus solidaires du pied et pourvus intérieurement de moyens appropriés non (représen- tés) de blocage des pieux d'ancrage par rapport aux man- chons. Les pieux d'ancrage centraux ou piles 5 sont conç,us pour supporter chacun 3 à 4000 tonnes alors que les piles périphériques 12 supportent chacune 1000 tonnes environ. On conçoit donc que ces dernières peuvent avoir des dimensions plus modestes que celles des piles centra- les et de ce fait qu'elles sont plus faciles à poser sans nécessiter l'emploi de matériels lourds. Les pieux d'ancrage ou piles périphériques 12 sont disposés dans des orifices du disque 3 formant pied pourvus chacun d'un collier de serrage 10 fixé radialement au disque 3 par des moyens de fixation destructibles tels que par exemple des boulons explosifs non représentés et destinés à permettre lors du retrait de la plate-forme de séparer le pied 3 de celle-ci par rapport à ses pieux d'ancrage périphériques 12. On voit sur la fig.3 que chaque jambe de la plate-forme suivant l'invention a en section transversale une forme de triangle équilatéral. Les pieux d'ancrage principaux sont disposés eux aussi selon un triangle équi- latéral intérieur à l'espace défini par les parois latéra- les de la jambe 5. Les pieux d'ancrage périphériques 12 sont, eux, disposés à 120 en regard des sommets du trian- gle équilatéral défini par la section transversale de la jambe 2. Bien entendu, l'invention s'applique également à des jambes de plate-forme qui auraient des sections diffé- rentes, notamment des jambes tubulaires de section circu- laire. En revenant à la fig.1 on voit que chaque jambe 2 de la plate-forme suivant l'invention comporte à son extrémité, opposée au pied, une cage 7 de réception et de support pour un marteau 8 d'enfoncement des pieux d'an- crage centraux 5. Cette cage est de forme générale prismatique. Elle est réalisée à l'aide d'un treillis de poutrelles métalliques et au moins une de ses faces tournée vers l'intérieur de la coque 1 présente un passage 40 de dimensions suffisantes pour laisser passer le marteau 8 afin d'en assurer la mise en place par rapport à la jambe 2 dont il doit enfoncer les pieux d'ancrage ou piles 5 et le retrait à l'aide de moyens de levage et de manutention équipant la plate-forme (non représentés) pour le transfé- rer vers une autre jambe de celle-ci. Chacune des cages 7 a, à sa partie supérieure libre, un rail circulaire 42 fixé aux extrémités des montants verticaux 43 de la jambe correspondante et sur lequel, comme on le voit mieux à la fig.4, est montée déplaçable angulairement une première poutre ou flèche 44 au moyen de deux chariots 45 diamétra- lement opposés roulant sur le rail circulaire. Au-dessous de la poutre 44 est montée au moyen d'une entretoise 46 une seconde poutre 47 de longueur s'inscrivant dans le diamètre intérieur du rail circulaire 42 et sur laquelle est monté déplaçable un chariot 48 au- quel est accroché le câble 9 de suspension du marteau hydraulique 8 qui comporte un conduit 50 d'alimentation en fluide hydraulique relié à une source de fluide sous pression portée la coque 1 (non représentée). On voit donc que grâce à l'agencement décrit en référence à la fig.4, sous l'effet de mouvements combinés de la poutre 44 et du chariot 48, le marteau 8 peut être placé successivement à l'aplomb des trois pieux ou piles d'ancrage centraux 5 pour assurer leur enfoncement. La poutre 44 déplaçable angulairement sur le rail circulaire 42 comporte à une de ses extrémités un prolongement 52 engagé de façon télescopique dans la poutre 44 et portant à son extrémité libre un câble 54 pourvu d'un crochet 56 de suspension du marteau hydrauli- que 8 afin de permettre d'utiliser ledit marteau également pour assurer l'enfoncement des pieux d'ancrage périphéri- ques 12. La poutre 44 porte en son milieu un mât 58 dont l'extrémité supérieure est reliée aux extrémités de la poutre 44 par des haubans 60. Le déplacement angulaire de la poutre 44 sur son rail 42 permet à son prolongement 52 d'atteindre tout point de la périphérie du pied 3 correspondant et en particulier de se trouver successivement à l'aplomb des pieux périphériques 12. Pour atteindre les pieux se trouvant au-dessous de la coque 1, celle-ci comporte associé à chaque jambe un passage 62 à travers lequel on peut faire descendre le marteau 8 (Fig.l). Le marteau 8 ainsi que ses moyens de montage et de suspension constitués par la poutre 44 et les chariots sont démontables et transférables après la fin d'une opération d'enfoncement de pieux d'ancrage d'une jambe 2 vers la cage 7 d'une autre jambe. La masse d'un tel ensemble y compris le marteau peut atteindre une centaine de tonnes et on peut donc envisager sa manutention à l'aide d'un équipement de levage existant sur une plate-forme pétrolière moyennant éventuellement un léger accroissement de sa puissance. On peut également utiliser pour le transfert de l'ensemble du marteau un dispositif de transfert à câble que l'on tend entre deux cages. L'agencement qui vient d'être décrit peut être utilisé aussi bien pour une plate-forme à jambes fixes que pour une plate-forme auto-élévatrice. Dans ce dernier cas, lorsque la plate-forme se trouve en position de remorqua- ge, la coque 1 flottant alors et les jambes 2 étant en majeure partie hors de l'eau, les pieux périphériques 12 qui se trouvent normalement audessous de la surface de la coque sont engagés dans les passages 62 ménagés dans celle-ci. Les autres pieux d'ancrage périphériques 12 se trouvent à l'extérieur de l'encombrement de la coque 1. On voit que grâce à l'agencement de l'invention, il est possible de mettre en place une plate-forme pétro- lière d'exploitation en mer en faisant appel principale- ment voire uniquement à des équipements se trouvant à bord de la plate-forme, et en tout cas en utilisant des maté- riels extérieurs relativement peu importants pour la pose des pieux d'ancrage périphériques 12. On conçoit par conséquent qu'il s'ensuit pour l'utilisateur de la plateforme une économie importante et qu'il n'est plus tributaire de l'intervention d'un tiers pour assurer la mise en place de sa plate-forme. Pour le retrait de la plate-forme, à la fin d'une opération de forage ou d'exploitation, on procède à la séparation des pieds 3 en forme de disques par rapport aux pieux périphériques 12 en détruisant les moyens de fixation qui assurent la liaison des colliers 10 aux disques 3. Par ailleurs, l'épaulement central 17 du pied 3 en forme de disque 3 étant tourné vers l'intérieur et situé au-dessus de l'épaulement complémentaire 18 du support des pieux d'ancrage 5 tourné vers l'extérieur, rien ne s'oppose au relèvement des jambes 2 soit par des moyens mécaniques portés par la coque s'il s'agit d'une plate-forme auto-élévatrice, soit par tout autre moyen de levage s'il s'agit d'une plate-forme à jambes fixes. Les pieux d'ancrage principaux 5 et les pieux périphériques 12 restent fichés dans le sol après retrait de la plate-forme. REVENDICATIONS 1. Plate-forme pétrolière de forage ou d'exploi- tation en mer comprenant une coque (1) portée par des jambes (2) pourvues de pieds (3) destinés à prendre appui sur le fond marin, caractérisée en ce que les parois de chacune des jambes (2) délimitent un espace débouchant sur le pied (3) correspondant et dans lequel sont escamotés des pieux d'ancrage (5) de la jambe portés par le pied, chaque jambe (2) étant en outre munie à sa partie supé- rieure de moyens (7) de support à l'aplomb desdits pieux à l'intérieure de l'espace ménagé par les parois de la jambe (2) d'un dispositif d'enfoncement des dits pieux dans le sol marin. 2. Plate-forme suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pieux d'ancrage sont portés par un support (4) faisant partie du pied (3) et séparable de celui-ci. 3. Plate-forme suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque jambe (2) est pourvue de moyens (14) de guidage des pieux (5) au cours de l'enfoncement. 4. Plate-forme suivant l'une des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que chaque pied (3) porte en outre, des pieux d'ancrage périphériques (12) destinés à supporter les efforts de basculement subis par la plate- forme notamment sous l'effet de la houle. 5. Plate-forme suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que chaque pied (3) est en forme de disque et le support (4) pour les pieux d'ancrage (5) comporte un disque de plus petit diamètre que le pied (3) et comporte un épaulement (18) dirigé vers l'extérieur alors que le pied (3) comporte un logement (16) pour le support (4) pourvu d'un épaulement (17) dirigé vers l'intérieur, situé au-dessus de l'épaulement (18) du support (4). 6. Plate-forme suivant la revendication 5, caractérisée en ce que des vérins hydrauliques (20) destinés à être relâchés après la pose des pieux d'ancrage (5) logés dans les jambes (2) sont interposés entre les épaulements respectifs (17, 18) du pied (3) et du support (4) et régulièrement répartis à la périphérie dudit support. 7. Plate-forme suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque pieu d'ancrage (5) logé dans une jambe (2) est associé à un dispositif (30) d'immobilisation axiale du pieu par rapport au support (4) après enfoncement du pieu dans le sol. 8. Plate-forme suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les moyens de guidage des pieux d'ancrage (5) à l'intérieur des jambes (2) compren- nent une plaque de guidage (14) pourvue de passages axiaux munis de manchons (24) prévus dans celle-ci à l'aplomb des emplacements des pieux (5) dans leur support (4). 9. Plate-forme suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les moyens de support du dispositif d'enfoncement desdits pieux dans le sol compor- tent une cage (7) prévue à l'extrémité de chaque jambe (2) opposée à son pied (3) ladite cage comportant à son extré- mité libre un rail circulaire (42) fixé aux montants ver- ticaux (43) de la jambe (2) sur lequel est montée déplaça- ble angulairement une première poutre (44) à laquelle est fixée une seconde poutre (47) de longueur s'inscrivant dans le diamètre intérieur du rail circulaire (42) et sur laquelle est monté déplaçable un chariot (48), un câble (9) de suspension du dispositif d'enfoncement (8) étant supporté par ledit chariot. 10. Plate-forme suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la cage (7) comporte sur une au moins de ses faces tournée vers l'intérieur de la coque (1) un passage (40) de dimensions suffisantes pour laisser 1l passer 1n dispositif (8) d'enfoncement des pieux (5) afin d'en assurer la mise en place par rapport à la jambe dont il doit enfoncer les pieux d'ancrage et le retrait pour le transférer vers une autre jambe de la plate-forme. 11. Plate-forme suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif d'enfoncement est un marteau hydraulique (8). 12. Plate-forme suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que la première poutre (44) comporte à une extrémité un prolongement (52) engagé de façon télescopique dans la poutre (44) et portant à son extrémité libre des moyens (54, 56) de suspension du dispositif d'enfoncement (8) afin de permettre d'utiliser ce dispositif pour assurer également l'enfoncement des pieux d'ancrage périphériques (12). 13. Plate-forme suivant la revendication 12, caractérisée en ce que la coque (1) comporte des passages (62) pour le dispositif d'enfoncement (8) afin de permet- tre l'enfoncement des pieux d'ancrage périphériques (12) se trouvant au-dessous de l'encombrement de la coque (1), lesdits passages (52) servant également à recevoir les pieux d'ancrage périphériques (12) correspondants en position relevée des jambes (2) lors du transport de la plate-forme vers son site de mise en place. 14. Plateforme suivant l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que la première poutre (44) est reliée au rail de guidage circulaire (42) par des chariots (45) diamétralement opposés.