Brevet FR2768993A1 — publié le 19990402

La présente invention est relative à un dispositif de liaison d'une bouée de déchargement et d'une installation marine de production de produits pétroliers équipée de moyens de mouillage propres, ce dispositif comprenant au moins une ligne sous-marine de transfert desdits produits entre ladite installation et ladite bouée. Pour le déchargement des produits pétroliers stockés sur des structures de production telles qu'une plateforme marine ou un vaisseau du type "FPSO" (de l'anglais Floating, Production, Storage and Offloading Vessel), soit un vaisseau équipé de moyens de production, de stockage et de déchargement desdits produits, on utilise actuellement des bouées de déchargement telles que celles connues sous les sigle SPM (de l'anglais Single Point Mooring) ou CALM (Catenary Anchor Leg Mooring). Ces bouées sont classiquement mouillées, de manière permanente, par des lignes d'ancrage en caténaire, à distance du vaisseau FPSO, ou de la plate-forme avec lesquels elles communiquent par des lignes de transfert de produits pétroliers installées, également de manière permanente, pour le déchargement des produits stockés, ces lignes de transfert courant ordinairement sur le fond marin entre le vaisseau ou la plate-forme, et la bouée. Les lignes de mouillage et les lignes de transfert utilisées rendent cette solution coûteuse, voire d'un prix prohibitif sur des fonds de grande profondeur. Sur de tels fonds, où l'eau est très froide, le coût des lignes de transfert est encore accru par la nécessité qu'il y a de les isoler thermiquement par des matériaux coûteux et par le dimensionnement de ces lignes, qui doit assurer la résistance de la ligne à la haute pression de l'eau. Suivant une autre solution, la ligne de transfert est supportée par des arches flottantes retenues à une profondeur sensiblement constante par des lignes tendues ancrées sur le fond marin. L'ancrage de ces arches rend cette solution coûteuse, notamment sur des fonds de grande profondeur, de quelques centaines de mètres ou plus, par exemple. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de liaison d'une bouée de déchargement et d'une installation marine de production de produits pétroliers qui remplisse les conditions de sécurité requises notamment lorsque le dispositif est installé dans un environnement sévère, et qui soit cependant de réalisation et d'installation économiques, notamment sur des fonds de grande profondeur. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de liaison du type décrit en préambule de la présente description, remarquable en ce qu'il comprend un moyen pour coupler les excursions de l'installation de production de produits pétroliers et de la bouée, de manière à limiter l'amplitude des déplacements relatifs de ladite installation et de ladite bouée. En limitant ainsi l'amplitude de ces déplacements, on assure le maintien d'un espace de sécurité suffisant entre la bouée et l'installation à décharger, espace qui peut être, par exemple, de l'ordre d'un mille marin. Suivant l'invention, le moyen de couplage utilisé supporte la ou les lignes de transfert des produits pétroliers. Ce moyen supportant ladite ligne de transfert est positionné en sous-surface, à une profondeur prédéterminée. En maintenant ainsi cette ligne, à 30 m de profondeur environ par exemple, on assure la libre circulation des navires de surface entre l'installation et la bouée. Les lignes de transfert sont alors de longueur totale beaucoup plus faible que celle d'une ligne courant sur le fond marin, notamment lorsque celui-ci est à grande profondeur. Le dispositif de liaison suivant l'invention est alors de réalisation particulièrement économique. 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 - la figure 1 est une vue générale en élévation du dispositif de liaison suivant l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues en élévation et en plan respectivement, d'une partie du dispositif suivant l'invention, située du côté de la bouée de déchargement, et - la figure 4 est une coupe transversale d'un organe de liaison utilisable dans le dispositif suivant l'invention. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où il apparaît que le dispositif suivant l'invention est destiné à relier une installation marine 1 de production et de stockage de produits pétroliers, telle qu'une plate-forme flottante ou un navire du type FPSO défini en préambule de la présente description, à une bouée de déchargement 2 de produits pétroliers traités et stockés par ladite l'installation marine 1. Le corps de cette bouée est, par exemple, de l'un des types mentionnés dans ce même préambule. Des lignes 3, classiquement en caténaire, ancrées sur le fond marin 4, assurent le mouillage de l'installation 1. Au moins deux lignes 51,52 (voir figure 3) contribuent au mouillage de la bouée 2. Suivant la présente invention, le dispositif comprend un moyen 6 pour coupler les excursions de l'installation flottante 1 et de la bouée 2, ce moyen prenant la forme d'une ligne tendue entre l'installation 1 et les lignes de mouillage 51,52 de la bouée 2, pour supporter une ou plusieurs lignes de transfert 71,72 des produits pétroliers expédiés par l'installation 1, vers la bouée de déchargement 2, et transférés ensuite dans un tanker (non représenté) amarré à cette bouée pour l'expédition desdits produits. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, cette ligne tendue est constituée d'un tube 6, éventuellement cloisonné, plein d'air ou d'un autre fluide plus léger que liteau, de manière à présenter une flottabilité positive et répartie d'un bout à l'autre du tube, ce tube flottant 6 étant propre à supporter les lignes de transfert (71,72) par l'intermédiaire de brides 91. La flottabilité répartie du tube améliore le comportement dynamique de l'ensemble constitué par ce tube et les lignes 71,72 qu'il supporte. Les brides 9 (voir figure 4), réparties tout au long du tube flottant 6, sont percées de trous 6', 7'1,7', s'adaptant au passage du tube 6 et des lignes de transfert 71,72 respectivement, pour réunir le tube 6 et les lignes 71,72 en un faisceau courant en sous-surface, à une profondeur prédéterminée, comme représenté à la figure 1. Cette profondeur est typiquement de 30 m environ ou plus, de manière à permettre le passage de très gros navires en surface, audessus du faisceau (6, 71,72). Les abords de l'installation 1 sont ainsi avantageusement bien dégagés pour la circulation maritime. Comme représenté aux figures 2 et 3, l'extrémité du tube flottant 6 qui est voisine de la bouée 2 est réunie aux lignes de mouillage 51,52 de la bouée par au moins deux lignes tendues 81,82 dont les autres extrémités 101,102 sont fixées sur les lignes de mouillage 51,52 de la bouée. Une barre d'écartement 11, sensiblement horizontale et perpendiculaire au tube 6, est installée entre ces extrémités 101,102. Depuis ces extrémités les lignes 51,52, ou selon un autre mode de réalisation, d'autres lignes constituées par des câbles et des chaînes, remontent vers des points de fixation sur la bouée 2, situés sensiblement dans un plan vertical P passant par l'axe X vertical de la bouée 2. On minimise ainsi les efforts horizontaux transmis à la bouée 2 par les lignes 51, 52- L'autre extrémité du tube 6 est raccordée à l'installation 1 par l'intermédiaire d'un corps rigide 15 fixé à cette installation de manière à transmettre les efforts de tension du tube 6 aux lignes de mouillage 3. La flottabilité du tube 6 et la tension qui lui est appliquée lors de son installation sont ajustées pour assurer le support des lignes de transfert 71,72 entre deux eaux, et la stabilité de l'ensemble du dispositif dans toutes les conditions opérationnelles. Des lignes flexibles 121,122 raccordent en souplesse les lignes de transfert 71,72 respectivement, à la bouée 2. Des lignes similaires 131,132 raccordent les autres extrémités de ces lignes 71,72 à l'installation 1. Suivant un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans le cas où celui-ci ne nécessite pas la flottabilité supplémentaire apportée par le tube 6, le moyen de couplage peut être constitué par un câble tendu entre l'installation 1 et la bouée de déchargement 2, ce câble se substituant au tube 6 tel que représenté sur la figure 4. Le câble supporte alors, avec des moyens appropriés (similaires aux brides 9t), les lignes de transfert 71t72- Le dispositif décrit ci-dessus permet de faire passer les lignes de transfert de fluides pétroliers suivant un arc à faible flèche, directement de l'installation de production à la bouée de déchargement. C'est là une solution très économique, notamment sur des fonds de grande profondeur si on la compare à celle qui consiste à faire courir des lignes sur le fond marin. Elle est aussi plus économique que celle qui consiste à faire courir les lignes de transfert sur des arches flottantes exigeant des ancrages complexes et encombrants au niveau du fond marin. En outre, suivant une caractéristique importante de la présente invention, le moyen 6 de support des lignes 71,72 assure une fonction de couplage des déplacements de l'installation 1 et de la bouée 2. C'est ainsi qu'une excursion de l'installation l dans une direction quelconque, sous l'action du vent ou d'un courant marin, par exemple, entraîne une excursion d'amplitude sensiblement équivalente de la bouée. Les lignes de mouillage 3, d'une part, et 51,52, d'autre part, assurent le rappel de l'installation et de la bouée, respectivement, vers leur position d'équilibre. On maintient ainsi l'écartement de la bouée et de l'installation l à une valeur sensiblement constante, fonction de la longueur du moyen de couplage, ce qui est très favorable à la sécurité de ces unités flottantes et des navires circulant autour d'elles. Suivant l'invention encore, le moyen 6, tube ou câble, joue le rôle d'une ligne de mouillage pour la bouée 2. Une telle bouée est classiquement ancrée à l'aide de trois lignes, ou faisceaux de lignes, de mouillage distribuées angulairement autour d'elles. Sur la figure 3, il apparaît que le tube ou câble 6 est agencé dans un plan de symétrie des lignes de mouillage 51,52 de la bouée 2 pour faire fonction de troisième ligne de mouillage de la bouée. Le coût du système d'ancrage de celle-ci s'en trouve réduit. Un câble de secours 14 (voir figure 4) peut être prévu dans le faisceau (6,71,72) pour supporter ledit faisceau en cas de rupture du tube ou câble 6. I1 apparaît maintenant que grâce au couplage introduit par le moyen 6, l'invention permet bien d'atteindre les objectifs de sécurité et d'économie annoncés, pour un dispositif de liaison à installer sur des fonds de grande profondeur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n Va été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'invention n'est pas limitée à la liaison d'une installation de production et de stockage, et d'une bouée de déchargement. L'installation pourrait être dépourvue de moyens de stockage, les lignes de transfert fonctionnant alors en permanence. De même, l'invention n'est pas limitée à la liaison d'une telle installation à une bouée de déchargement, stricto sensu, un navire du type FSO (de l'anglais Floating, Storage, Offloading), soit un navire de stockage et de déchargement, pouvant prendre la place de la bouée du dispositif décrit. De même, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de brides pour assembler le tube ou câble 6 avec les lignes de transfert en un faisceau, tout autre type d'organe de liaison pouvant être choisi par l'homme de métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison d'une bouée de déchargement (2) et d'une installation marine (1) de production de produits pétroliers équipée de moyens de mouillage (3) propres, comprenant au moins une ligne (71,72) sous-marine de transfert desdits produits pétroliers entre ladite installation (1) et ladite bouée (2), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (6) pour coupler les excursions de l'installation (1) et de la bouée (2), de manière à limiter l'amplitude des déplacements relatifs de ladite installation (1) et de ladite bouée (2). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de couplage (6) supporte la ligne de transfert (71,72) des produits pétroliers en soussurface, à une profondeur prédéterminée. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de couplage (6) est constitué par un câble. 4. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen (6) présente une flottabilité positive pour supporter ladite ligne de transfert (7î, 72) 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen (6) à flottabilité positive présente une flottabilité répartie tout au long de ladite ligne de transfert (7î, 72) 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen à flottabilité répartie prend la forme d'un tube flottant (6). 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que ledit moyen (6) est agencé de manière à constituer une ligne tendue de mouillage de la bouée (2). 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des organes de liaison (9i) répartis pour réunir ledit moyen (6) et ladite ligne de transfert (71,72) en un faisceau. 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité du moyen de couplage (6) situé du côté de la bouée (2) est liée à au moins deux lignes de mouillage (51,52) de la bouée (2) par au moins deux lignes tendues (81,82). 10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une barre d'écartement (11) installée entre lesdites lignes tendues (81,82) de raccordement du tube flottant (6) aux lignes de mouillage (51,52) de la bouée, ladite barre (11) étant suspendue à la bouée (2) dans un plan (P) sensiblement vertical passant par l'axe (X) vertical de la bouée (2). 11. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des lignes flexibles (l2l,l22;l3l,132) pour raccorder les extrémités de la ligne de transfert (71t72) au-delà de la longueur de ladite ligne supportée par ledit moyen (6), à l'installation marine (1), d'une part, et à la bouée (2), d'autre part. 12. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'un câble (14) de support de secours de la ligne de transfert (71,72) passe dans ledit faisceau.