Brevet FR2773352A1 — publié le 19990709

La présente invention concerne une structure flottante pour le stockage temporaire de pétrole en mer, du type comprenant un flotteur périphérique rigide et au moins un compartiment de stockage de pétrole aménagé dans l'espace intérieur délimité par le flotteur périphérique. Avant d'être évacué à terre soit par des pétroliers navettes, soit par un ou plusieurs pipelines sous-marins, le pétrole produit par un champ pétrolier en mer est usuellement stocké temporairement dans une structure flottante1 telle que bouée de stockage, barge ou pétrolier de stockage, etc, certaines de ces structures flottantes pouvant également servir de support flottant de production (bien connu dans ce domaine de la technique sous le nom de FPSO). On connaît déjà des structures flottantes de ce genre, dans lesquelles le ou les compartiments de stockage de pétrole sont contenus dans un flotteur, I'ensemble pouvant être réal.isé en métal, en béton ou à la fois en métal et en béton. Grâce à une double paroi située en périphérie du flotteur, les structures flottantes connues de ce genre offrent l'avantage d'assurer une bonne protection de la cargaison de pétrole contenue dans le ou les compartiments centraux en cas de collision accidentelle entre un navire et la structure flottante Toutefois, ces structures flottantes connues présentent l'inconvénient d'avoir un tirant d'eau, un franc-bord et une assiette qui dépendent fortement du poids de leur cargaison de pétrole. Plus la capacité de stockage de pétrole de la structure flottante est grande, plus cette dépendance est grande. Habituellement, la structure flottante est équipée d'un système de ballastage permettant de corriger l'assiette et le franc-bord de la structure flottante. Ce système de ballastage est relativement compliqué dans la mesure où il doit tenir compte à la fois du poids et de la répartition du poids de la cargaison de pétrole. En outre, il est généralement souhaitable que les structures flottantes du genre sus-indiqué aient une grande capacité de stockage de pétrole, ce qui nécessite que les structures flottantes aient elles-mêmes de grandes dimensions. Cependant, leur dimension maximale et leur construction sont étroitement liées à la disponibilité des formes de radoub existantes de taille importante. De telles formes de radoub sont souvent très éloignées des champs pétroliers en mer, sur lesquels les structures flottantes sont destinées à être exploitées. II en résulte que le temps et, par conséquent, le coût de leur transfert par flottaison depuis leur chantier de fabrication jusqu'à leur site d'exploitation sont relativement importants. La présente invention a donc pour but de fournir une structure flottante du genre sus-indiqué, pour le stockage temporaire de pétrole en mer, qui a un franc-bord quasi constant, tout en procurant une importante capacité de stockage de pétrole brut. A titre auxiliaire, la présente invention a également pour but de fournir une structure flottante du genre sus-indiqué, qui, tout en ayant des dimensions importantes, donc une capacité importante de stockage de pétrole brut ne nécessite pas de forme de radoub de taille importante pour sa fabrication. A cet effet, la structure flottante selon l'invention est caractérisée en ce que le ou les compartiments de stockage est ou sont ouvert(s) en bas de telle sorte que l'eau de mer puisse y pénétrer de bas en haut et supporte le pétrole qui y est stocké. La présente invention est basée sur la constatation selon laquelle l'eau de mer a une densité (environ 1,02) qui est plus grande que celle du pétrole (environ 0,8 à 0185). Il en résulte que le pétrole flotte sur l'eau de mer et peut donc être supporté par celle-ci. En réalisant la structure flottante conformément à la présente invention, avec des compartiments de stockage de pétrole ouverts en bas, le flotteur périphérique de la structure flottante n'a donc plus à supporter la cargaison de pétrole. II doit seulement supporter son propre poids et, le cas échéant, le poids du pont et le poids des superstructures et équipements (unités de traitement du pétrole brut, quartiers d'habitation, postes de contrôle et de commande des puits, équipements de sécurité, etc. ) éventuellement installés sur le pont dans le cas où la structure flottante est également destinée à servir de support flottant de production (FPSO). II en résulte d'une part que le francbord de la structure flottante de la présente invention est indépendant de la cargaison de pétrole brut stockée et est par conséquent quasiment constant. Par conséquent > la structure flottante selon l'invention pourra être équipée d'un système de ballastage, pour la correction de son assiette et de son franc-bord, nettement plus simple que celui des structures flottantes connues dont l'assiette et le franc-bord dépendaient fortement du poids de la cargaison de pétrole et de sa répartition. D'autre part, étant donné que le flotteur n'a plus à porter la cargaison de pétrole brut, il en résulte aussi que, à charges égales et à capacités égales de stockage de pétrole, le flotteur périphérique de la structure flottante selon l'invention pourra avoir des dimensions plus faibles que celles du flotteur des structures flottantes antérieurement connues. Bien que, théoriquement, le pétrole contenu dans le ou les compartiments de stockage de la structure flottante puisse être porté directement par la surface supérieure de l'eau de mer, un moyen de séparation, imperméable aux fluides, peut être disposé dans chaque compartiment de stockage de pétrole à l'interface entre l'eau de mer et le pétrole. Un tel moyen de séparation évite toute communication entre les deux fluides (pétrole et eau de mer) et il évite donc la pollution de la mer. En outre, il permet de recueillir les solides pollués, qui ont été éventuellement extraits avec le pétrole, et il empêche leur décantation vers les fonds marins. Deux formes de réalisation du moyen de séparation seront décrites plus loin. Selon une forme préférée de réalisation de la présente invention le flotteur peut être constitué par plusieurs modules préfabriqués multicaissons, qui sont fixés rigidement les uns aux autres de manière à former un anneau fermé ayant par exemple, vu de dessus une forme rectangulaire. Dans ces conditions, les modules préfabriqués composant le flotteur peuvent avoir, individuellement, des dimensions beaucoup plus faibles que celles du flotteur complet et ils peuvent être fabriqués dans des chantiers navals de dimensions courantes. Comme il existe dans le monde un nombre de chantiers navals capables de produire les modules préfabriqués susmentionnés beaucoup plus grand que le nombre des chantiers navals disposant d'une très grande forme de radoub, il devient alors possible de faire fabriquer les modules préfabriqués du flotteur de la structure flottante selon l'invention dans des chantiers navals peu éloignés du site d'exploitation prévu pour la structure flottante. Les modules préfabriqués individuels peuvent être ensuite amenés par flottaison et remorquage jusqu'à un site en eau calme et profonde, où ils sont assemblés et fixés les uns aux autres pour former le flotteur périphérique de la structure flottante. Après celai la construction de la structure flottante peut être achevée en fixant aux flotteurs, dans l'espace intérieur délimité par celui-ci, plusieurs cloisons verticales de renfort, qui définissent entre elles et avec le flotteur plusieurs compartiments de stockage de pétrole, et en disposant éventuellement dans chaque compartiment de stockage un moyen de séparation pétroleleau de mer. La structure flottante peut être en outre munie d'un pont et, si elle est destinée à servir de support flottant de production, des superstructures et équipements usuellement prévus dans ce cas. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui est donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale et longitudinale d'une structure flottante conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue de dessus de la structure flottante de la figure 1; les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe verticale et transversale de la structure flottante de la figure 1, montrant un compartiment de stockage de pétrole dans trois états différents, à savoir à l'état plein, à l'état partiellement rempli et à l'état vide, respectivement. La figure 6 montre à plus grande échelle, le détail A de la figure 5. La figure 7 est une vue en coupe verticale et transversale semblable à celle de la figure 1, montrant une autre forme de réalisation de la présente invention. La structure flottante 1 représentée dans les figures 1 et 2, qui peut avoir par exemple une forme rectangulaire comme montré dans la figure 2, comprend au moins un flotteur périphérique 2, également de forme rectangulaire, et au moins un compartiment 3 de stockage de pétrole, qui est aménagé dans l'espace intérieur délimité par chaque flotteur périphérique 2. Comme montré dans les figures 1 et 3 à 5, chaque compartiment 3 est ouvert en bas, de telle sorte que l'eau de mer 4 puisse y pénétrer de bas en haut. Etant donné que le pétrole a une densité plus faible que celle de l'eau de mer, chaque compartiment 3 peut être ainsi utilisé pour stocker du pétrole 5, ce dernier étant supporté uniquement par l'eau de mer et confiné latéralement par les parois verticales des compartiments 3, donc sans que le flotteur périphérique 2 ait à supporter le poids de la cargaison de pétrole 5. Bien que le pétrole 5 contenu dans les compartiments 3 pourrait être supporté directement par l'eau de mer 4, un moyen de séparation 6, imperméable aux fluides, est de préférence disposé dans chaque compartiment 3 à l'interface entre l'eau de mer 4 et le pétrole 5, afin d'éviter tout risque de pollution de la mer. Dans l'exemple de réalisation représenté dans les figures 1 et 3 à 5, le moyen de séparation 6 peut être par exemple constitué par une plaque rigide de fond, qui est mobile verticalement et dont le bord périphérique peut glisser le long de la paroi périphérique intérieure verticale 7 du flotteur 2 ou le long de la cloison verticale 8 séparant deux compartiments 3 adjacents. De préférence, chaque plaque de fond 6 porte, sur son bord périphérique, un joint d'étanchéité 9, par exemple un joint du type brosse comme montré dans la figure 6. Des butées (non montrées) peuvent être prévues à l'extrémité inférieure de la paroi verticale 7 etlou de chaque cloison 8 afin de limiter le déplacement, vers le bas, de chaque plaque de fond 6. De préférence, chaque plaque de fond 6 est réalisée de façon à avoir par nature ou par construction une densité ou un poids apparent plus petit que celui de l'eau de mer 4 et plus grand que celui du pétrole 5. A titre d'exemple, chaque plaque de fond 6 peut être réalisée par une ossature composée de tubes métalliques soudés, en acier, acier inoxydable ou aluminium, revêtue d'une peau continue étanche, métallique ou non, la section des tubes étant choisie, outre des considérations mécaniques, de telle sorte que l'ensemble de l'ossature revêtue de sa peau satisfasse à la condition de densité évoquée ciaessus. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention le moyen de séparation 6 peut être par exemple constitué par une poche en une matière souple, par exemple en tissu synthétique revêtu d'un film plastique souple tel que le polytétrafluoroéthylène, caoutchouc artificiel, etc., chacune des matières étant choisie pour sa résistance au contact prolongé avec les hydrocarbures et l'eau de mer. Le bord périphérique de la poche est fixé au flotteur 2, par exemple à mi-hauteur de sa paroi intérieure 7, comme montré dans la figure 7. De préférence, la structure flottante 1 comporte en outre un pont 11, qui est fixé au flotteur 2 et qui recouvre l'espace intérieur délimité par ledit flotteur. Le pont Il permet de rigidifier l'ensemble de la structure flottante 1. II permet également de fermer en haut les compartiments 3. Ainsi, dans chaque compartiment 3, I'espace compris entre la surface libre du pétrole 5 et le pont 11 peut être rempli d'un gaz inerte. En outre, dans le cas où la structure flottante 1 est utilisée comme support flottant de production, le pont Il peut recevoir et supporter de façon connue en soi des superstructures et divers équipements (non montrés). La structure flottante 1 peut être construite selon des techniques classiques de construction navale, par exemple à partir de tôles métalliques, ou elle peut être réalisée en béton, par exemple en béton armé précontraint. Le flotteur 2 peut être avantageusement constitué par plusieurs modules préfabriqués multicaissons 12, qui sont fixés rigidement les uns aux autres de manière à former un anneau fermé. Par exemple, comme montré dans la figure 2, le flotteur 2 peut être constitué par quatre modules longitudinaux 12a et deux modules transversaux 12b fixés les uns aux autres de manière à former un anneau qui, vu du dessus, a une forme rectangulaire. Deux flotteurs 2 ainsi réalisés peuvent être fixés l'un à l'autre bout à bout de manière à former une structure flottante plus grande. La fixation des modules 12 les uns aux autres et la fixation des flotteurs 2 I'un à l'autre peut être effectuée par divers moyens connus, par exemple par soudure, boulonnage à haute résistance, ou par des câbles et barres de précontrainte. Chacun des deux flotteurs 2 peut être pourvu de son propre pont 11, ou les deux flotteurs 2 peuvent être pourvus d'un pont commun unique recouvrant les deux flotteurs à la fois. L'espace intérieur rectangulaire délimité par chaque flotteur 2 est subdivisé par plusieurs cloisons transversales verticales de renfort 8, qui définissent entre elles et avec le flotteur 2 les compartiments précités 3 de stockage de pétrole. Dans l'exemple représenté, I'espace intérieur de chaque flotteur 2 est subdivisé par trois cloisons transversales 8, définissant ainsi quatre compartiments 3, soit au total huit compartiments de stockage de pétrole pour les deux flotteurs 2. Les cloisons 8 peuvent être par exemple constituées par des tôles métalliques ou par des parois en béton armé. Comme cela est notamment visible dans les figures 1 et 3 à 5, les modules 12a et 12b formant chaque flotteur 2 peuvent avoir par exemple une section verticale en forme de P, la grande barre verticale du P formant la paroi périphérique intérieure 7 du flotteur 2. Comme montré dans la figure 2, chacun des modules 12a et 12b de chaque flotteur 2 est subdivisé par des parois verticales étanches 13 en plusieurs caissons 14 ayant une section verticale rectangulaire et une section horizontale approximativement carrée. Ces caissons 14 sont normalement remplis d'air pour assurer la flottaison de la structure flottante 1. Toutefois, certains des caissons 14 peuvent être utilisés comme ballasts ou comme réservoirs de carburant pour faire fonctionner des moteurs à combustion interne ou d'autres appareils installés sur la structure flottante 1. Par exemple, les caissons 1 4a situés aux extrémités des côtés longitudinaux de la structure flottante 1 peuvent être utilisés comme ballasts pour corriger l'assiette de la structure flottante ; les caissons 14b situés dans la partie centrale de la structure flottante 1 peuvent être utilisés comme ballasts pour corriger l'inclinaison de la structure flottante; les caissons 14c situés dans la région de l'une des extrémités de la structure flottante 1 peuvent être utilisés comme réservoirs de diesel et les caissons 14d peuvent être utilisés comme réservoirs de méthanol. Un module transversal supplémentaire 12c peut être également prévu et fixé à l'une des extrémités de la structure flottante 1, le long du module 12b qui contient les réservoirs de diesel 14c. Ce module supplémentaire 12c permet à la fois de compenser la diminution de flottabilité due à l'utilisation des caissons 14c comme réservoir de diesel lorsque ces réservoirs sont pleins, et de protéger ces derniers contre des chocs accidentels. A titre d'exemple, chacun des modules longitudinaux 12a peut avoir une longueur de 60 mètres, une largeur de 10 mètres et une hauteur de 30 mètres. Chaque module transversal 12b peut avoir une longueur de 70 mètres, une largeur de 10 mètres et une hauteur de 30 mètres. Dans ces conditions, la structure flottante 1 aura une longueur de 290 mètres, une largeur de 70 mètres et une hauteur de 30 mètres, et la capacité totale de stockage de pétrole brut des compartiments 3 est d'environ 320 000 m3. II va de soi que les modes de réalisation de la structure flottante décrite ci-dessus, ainsi que sa forme et ses dimensions ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi notamment que la structure flottante peut comporter un unique flotteur 2 ou, au contraire, plus de deux flotteurs 2, ces derniers pouvant être disposés et fixés bout à bout et/ou côte à côte, si on le désire. De même, la forme rectangulaire en plan décrite ciaessus n'est nullement limitative, et des dispositions en carré, et plus généralement polygonales, ou même circulaires, peuvent être envisagées. REVENDICATIONS 1. Structure flottante pour le stockage temporaire de pétrole en mer, comprenant un flotteur périphérique (2) et au moins un compartiment (3) de stockage de pétrole aménagé dans l'espace intérieur délimité par le flotteur périphérique, caractérisée en ce que le compartiment de stockage (3) est ouvert en bas de telle sorte que l'eau de mer (4) puisse y pénétrer de bas en haut et supporte le pétrole (5) qui y est stocké. 2. Structure flottante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu un moyen de séparation (6) est disposé dans le compartiment (3) à l'interface entre l'eau de mer (4) et le pétrole (5). 3. Structure flottante selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit moyen de séparation (6) est constitué par une poche en un matériau souple, dont le bord périphérique est fixé au flotteur (2). 4. Structure flottante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le flotteur (2) a une paroi périphérique intérieure verticale (7) et en ce que ledit moyen de séparation (6) est constitué par une plaque rigide de fond qui est mobile verticalement et dont le bord périphérique peut glisser le long de la paroi périphérique intérieure (7) du flotteur (2). 5. Structure flottante selon la revendication 4, caractérisée en ce que la plaque de fond (6) porte sur son bord périphérique un joint d'étanchéité (9). 6. Structure flottante selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la plaque de fond (6) a une densité plus petite que celle de l'eau de mer (4) et plus grande que celle du pétrole (5). 7. Structure flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 61 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un pont (11) qui est fixé au flotteur (2) et qui recouvre celui-ci et l'espace intérieur qu'il entoure. 8. Structure flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 71 caractérisée en ce que le flotteur (2) est constitué par plusieurs modules préfabriqués multicaissons (12a, 12b), qui sont fixés rigidement les uns aux autres de manière à former un anneau fermé. 9. Structure flottante selon la revendication 8, caractérisée en ce que le flotteur (2) a > vu de dessus, une forme rectangulaire et en ce que l'espace intérieur rectangulaire délimité par le flotteur (2) est subdivisé par plusieurs cloisons tranversales verticales de renfort (8), qui définissent entre elles et avec le flotteur (2) une succession de compartiments (3) de stockage de pétrole. 10.Structure flottante selon la revendication 9 caractérisée en ce qu'elle comprend deux flotteurs rectangulaires (2), ou plus, qui sont fixés l'un à l'autre bout à bout de manière à former une structure flottante de grande longueur.