Brevet FR2798683A1 — publié le 20010323

La présente invention est relative à un procédé d'installation d'une plate-forme gravitaire d'exploitation un champ pétrolier en mer, cette plate-forme comprenant sous-structure flottable constituée une embase et d'au moins une colonne débordant vers le haut de ladite embase, un pont monté mobile verticalement sur ladite colonne et des moyens de levage pour déplacer ledit pont au long de ladite colonne, ce procedé étant plus particulièrement du type suivant lequel a) on transporte sur l'eau ladite plate-forme, construite à quai ou en cale sèche et complètement assemblée, jusqu'à son site installation final et b) on déploie ladite plate-forme ledit site en ballastant la sous-structure et en actionnant lesdits moyens de levage du pont. On connaît un tel procédé d'installation, notamment du brevet anglais GB-1 523 585, du brevet français FR-1 366 164 et de la demande de brevet français N 98 12376 déposée le 2 octobre 1998 par la demanderesse. Pour optimiser les coûts de fabrication et d'installation d'une telle plate-forme, on peut penser à construire celle-ci entièrement à sec, en cale sèche ou à quai, le pont étant monté sur la sous-structure, puis à charger la plate-forme sur un navire, par ripage par exemple, de manière à pouvoir transporter celle-ci rapidement sur son site d'installation final, enfin à décharger et à déployer la plate-forme sur ce site. On connaît à cet égard des navires submersibles conçus pour faciliter les opérations de chargement et de déchargement une plate-forme. Le transport par navire des plates-formes gravitaires, dont les dimensions et le poids sont couramment très importants, pose néanmoins des problèmes. effet le pont étant, par hypothèse, monté sur sa sous- structure de support, cette dernière transmet au pont du navire sur lequel on l'installe, non seulement son propre poids, mais aussi celui du pont qu'elle porte. La charge appliquée aux surfaces du pont du navire sur lequel s appuie la sous-structure de la plate-forme peut être alors énorme voire insupportable par ce pont, compte-tenu contraintes qui pèsent sur le dimensionnement des parois d'un navire. Ce problème est encore plus aigu quand plate- forme gravitaire doit être installée sur un fond marin de mauvaise qualité. La sous-structure doit alors etre munie bêches propres à s'enfoncer dans ce fond lors de 1 installation de la plate-forme, pour stabiliser celle- ci sur le fond. Les bêches doivent présenter sections horizontales de surfaces réduites pour pouvoir s'enfoncer dans ce fond. Si on examine alors ce qui se passe lorsqu'on installe une telle plate-forme sur le pont navire pour la conduire à son site d'installation final, il apparaît immédiatement que 1e poids énorme de plate- forme transmis au pont du navire par les surfaces de contact réduites des bêches avec ce pont, établirait des contraintes insupportables par ce pont, sauf à donner une résistance mécanique extrêmement élevée, solution impraticable car d'un coût inacceptable. Ce problème est encore amplifié par efforts d'environnement et d'inertie appliqués aux élements de la plate-forme et transmis au pont du navire pendant le transport, du fait en particulier des mouvements du navire dus à la houle, au vent et autres sources d'efforts d'environnement. La sous-structure de la plate-forme peut en outre, fait de son encombrement, déborder du pont navire reposer alors sur celui-ci par des surfaces d'appui aire très inférieure à celle de sa surface appui sur fond marin. Sa capacité de résistance mecanique pendant son transport en est évidemment affectee, ce qui oblige à renforcer celle-ci et donc à accroître son prix de revient de fabrication. La présente invention a pour but de fournir un procédé d'installation d'une plate-forme gravitaire d'exploitation un champ pétrolier en mer qui ne présente pas inconvénients et qui, en particulier, permette de dimensionner économiquement aussi bien la plate-forme que son navire de transport. On atteint ce but de l'invention avec un procédé d'installation d' plate-forme gravitaire d'exploitation d'un champ pétrolier en mer du type décrit en préambule de la présente description, suivant lequel a) on transporte sur 1 eau la plate-forme, construite à quai ou en cale sèche et complètement assemblée, jusqu'à son site d'installation final et b) on déploie ladite plate-forme sur ledit site en ballastant la sous-structure et en actionnant les moyens de levage du pont. Suivant l'invention ce procédé est remarquable en ce que, à l'étape a), on charge la plate-forme sur un navire de transport de manière que les poids de la sous-structure et du pont soit supportés séparément par le navire. En répartissant ainsi les charges supportées par le pont du navire on permet que celles-ci soient transportables economiquement par un même navire, sans exiger du pont celui-ci une résistance mécanique exagérément élevée. Suivant un mode de mise en #uvre du procédé selon l'invention, pendant le transport de la plate-forme, la sous-structure repose directement sur le pont du navire alors que le pont de la plate-forme est supporté par des chandelles interposées entre la sous-face du pont de la plate-forme et surface du pont du navire. Suivant autre caractéristique du procédé suivant l'invention, on utilise un navire submersible et on décharge la plate-forme dans l'eau, sur son site final installation, en ballastant ledit navire de maniere à deposer la plate-forme en flottaison sur la surface de 1 eau. D'autres caractéristiques et avantages la présente invention apparaîtront à la lecture la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une plate-forme gravitaire, à la fin sa construction sur un quai, - les figures 2 et 3 sont des vues en élévation et en plan d'un navire de transport chargé la plate-forme de la figure 1, et - les figures 4 à 7 illustrent diverses etapes successives du déchargement et du déploiement de cette plate-forme, sur son site final d'installation. on se réfère à la figure 1 du dessin annexé où la plate-forme gravitaire à installer est représentée un quai 1 et comprend, à la fin de sa construction ce quai, une sous-structure 2 propre à supporter un pont 3. La sous-structure comprend classiquement des colonnes 4: (i de 1 à 4 dans l'exemple représenté) disposées au sommet d'un carré et reliées deux à deux à leur base par des pontons intermédiaires 5ï, tel que le ponton 51 visible sur la figure 1, ces pontons constituant l'embase 6 de la sous-structure. Du fond 7 de celle-ci et de la base des colonnes 4i débordent verticalement, vers le bas, des parois 8j constituant des bêches destinées à s'enfoncer dans un fond marin pour stabiliser la plate-forme, comme on le verra plus loin. Au-dessus du fond 7, les colonnes et l'embase définissent des compartiments ballastables. En-dessous du fond 7 les bêches 8; délimitent un ou plusieurs volumes propres à confiner, lors de l'immersion de la plate- forme, un coussin d'air, pour un but qui sera expliqué dans la suite. Le pont 3 porte un derrick 9, des unités de traitement 10_, 102... d'effluents remontés du fond marin, une grue 11, des quartiers d'habitation, etc... comme cela est classique pour une plate-forme d'exploitation un champ pétrolier en mer. Des moyens de levage, tels que des vérins hydrauliques à câble 12,, 122... par exemple, tels que ceux commercialisés par la société anglaise PSC HEAVY LIFT sont associés sur chaque colonne 4=, 42, ... respectivement, à une tour de levage 131, 132, ... respectivement, montée en haut de la colonne, pour déplacer le pont 3 au long de ces colonnes. C'est ainsi que le pont peut être remonté de la position basse représentée à la figure 1, qu'il occupe ' la fin de la construction de la plate-forme, à une position haute, au sommet des colonnes, après le déploiement en mer de la plate-forme, comme on le verra plus loin en liaison avec la figure 7. De ce qui précède il résulte que l'embase de la sous-structure étant définie par quatre pontons 5= disposés suivant les côtés d'un carré (ou d'un rectangle), cette embase est évidée au centre suivant un passage vertical 21 de forme similaire (partie hachurée de la figure 3). On tire parti de ce passage pour construire le pont sur chandelles disposées verticalement dans le passage, et distribuées régulièrement pour reprendre chacune une partie du poids du pont et des équipements qu'il porte. On évite ainsi de solliciter pour ce faire les cables des moyens de levage 12i pendant la construction du pont 3. La construction de la plate-forme étant terminée, on transfère celle-ci, par ripage par exemple, sur un navire 15 (voir figure 2) conçu pour la transporter jusqu'à son site d'installation final. Suivant la présente invention, on dispose la sous- structure 2 de la plate-forme de manière qu'elle repose alors directement sur le pont 16 du navire 15, tandis que sous-face du pont 3 de la plate-forme repose sur les tetes de chandelles 14,,.(m variant de 1 à 5 et n de 1 à 4 dans le mode de réalisation représenté, voir figure , pieds de ces chandelles étant en appui sur la surface pont 16 du navire 15. Ainsi le poids du pont 3 de la plate-forme transmis directement au pont 16 par ces chandelles, à travers la sous-structure. Celle-ci reposant sur pont par les surfaces d'extrémité des bêches 8;, d'aire cumulée relativement faible, il importe d'éviter une trop forte concentration de contraintes sur ces surfaces extrémité et donc une addition des contraintes dues poids cumulés de la sous-structure 2 et du pont 3. On atteint ce résultat, suivant la présente invention, en transmettant séparément au pont 16 du navire 15, les poids de la structure 2 et du pont 3. En outre, le pont ne reposant pas sur la sous- structure pendant le transport de la plate-forme complète 'usqu'à son site d'installation final, les charges d'environnement et les efforts d'inertie qui résultent en particulier de la masse des éléments et des mouvements navire sont repris séparément par la sous-structure et pont de 1a plate-forme et transmis séparément au pont navire. L'ensemble de ces mesures conduit à dimensionner plus économiquement la sous-structure et le pont de plate-forme ainsi que l'arrimage nécessaire pour transport maritime. Pour transporter la plate-forme sur son site final d'installation, on choisit de préférence un navire du type "submersible" pour faciliter les opérations de déchargement de la plate-forme sur son site final, comme illustré la figure 4. Le navire ayant atteint ce site, on le ballaste l'eau de mer de manière à immerger le pont 16 et l'embase de la plate-forme sous la surface 17 de l'eau. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, pendant la mise à l'eau de la plate-forme, les bêches 8j délimitent, avec le fond 7 de l'embase et la surface de l'eau, un coussin d'air 18 (voir figure 4) qui permet de limiter le tirant d'eau de la plate-forme à une valeur inférieure à celle de la profondeur d'immersion que peut atteindre le pont 16 du navire 15, de manière permettre le dégagement de celui-ci d'en dessous de la plate-forme, après la mise à l'eau de celle-ci (voir figure 5). La mise à l'eau de la plate-forme étant faite et le navire 15 évacué, on déploie la plate-forme en ballastant la sous-structure, d'abord par remplacement de l'air du coussin par de l'eau de mer, puis par injection de cette eau dans les compartiments ballastables des pontons 5i, et des colonnes 4i (voir figure 6) pour que la sous- structure descende vers le fond marin 19, alors que les vérins hydrauliques 12i continuent à remonter le pont en le maintenant ainsi au-dessus de la surface de l'eau. Les bêches 8j pénètrent enfin dans le fond marin 19 jusqu' ce que le fond 7 de l'embase de la sous-structure 2 repose sur ce fond marin, la plate-forme étant ainsi solidement ancrée dans celui-ci (voir figure 7). Pendant toute la descente de la sous-structure 2, la remontée du pont 3 par les vérins hydrauliques est soigneusement contrôlée de manière à maintenir le centre de gravité de l'ensemble de la plate-forme dans une position aussi basse que possible, donnant une stabilité optimale la plate-forme. A la fin de l'installation de la plate-forme, on relève le pont de la plate-forme pour qu'il se situe en haut des colonnes 4i, avec un tirant d'air prédéterminé. I1 repose alors sur des moyens d'appui tels que des consoles 20i, débordant des colonnes 4i. Les vérins hydrauliques à câbles 12i et les tours de levage 13i, devenues inutiles, peuvent alors être démontés. apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre le but annoncé, à savoir fournir un procédé d'installation d'une plate-forme gravitaire en mer qui soit particulièrement économique en ce qu'il assure une construction et un transfert unitaires de l'ensemble de la plate-forme, le transport pouvant faire appel à un navire submersible tel qu'il existe sur le marché, sans qu'il soit besoin de renforcer la résistance mécanique du pont ce navire. Selon la technique antérieure, le pont et la sous structure sont transportés séparément sur le site d'installation et leur assemblage sans heurts sur ce site est difficile à obtenir, notamment par temps de houle. présente invention permet de supprimer de tels heurts chocs Elle permet de réduire aussi le coût du transport qui n'utilise qu'un seul navire. On remarquera en outre que la plate-forme suivant l'invention est aisément démontable, par des opérations se succédant en sens inverse de celles décrites liaison avec les figures 4 à 7. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donne qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que la présente invention s'étend à l'installation de plates-formes gravitaires de types autres que celui décrit, pour autant que cette installation ménage des appuis distincts pour la sous-structure et pour le pont, pendant leur transport. De même, si la plate-forme décrite est conçue pour être métallique, on ne sortirait pas du cadre de 1 invention en appliquant celle-ci à une plate-forme en beton. Egalement, des moyens de levage autres que des verins hydrauliques à câbles pourraient être utilisés tels que des crémaillères par exemple. Egalement encore 1 embase de la plate-forme pourrait prendre toute forme convenable au choix du concepteur, autre que la forme carrée ou rectangulaire décrite ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé d'installation d'une plate-forme gravitaire (2, 3) d'exploitation d'un champ pétrolier en mer, ladite plate-forme (2, 3) comprenant une sous- structure flottable (2) constituée d'une embase et d'au moins une colonne (4i) débordant vers le haut de ladite embase, un pont (3) monté mobile verticalement sur ladite colonne (4i), et des moyens de levage (12i) pour déplacer ledit pont (3) au long de ladite colonne (4j), procédé du type suivant lequel a) on transporte sur l'eau ladite plate-forme (2, 3), construite à quai ou en cale sèche et complètement assemblée, jusqu'à son site d'installation final et b) on déploie ladite plate-forme (2, 3) sur ledit site en ballastant la sous-structure (2) et en actionnant lesdits moyens de levage (12i) du pont 3, ce procédé étant caractérisé en ce que, à l'étape a), on charge ladite plate-forme (2, 3) sur un navire (15) de transport de manière que les poids de ladite sous- structure (2) et dudit pont (3) soient supportés séparément par ledit navire (15). 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le transport de ladite plate-forme (2, 3), la sous-structure (2) repose directement sur le pont (16) dudit navire ( 6) alors que le pont (3) de ladite plate-forme (2, 3) est supporté par des chandelles (14"",) interposées entre la sous-face du pont (3) de la plate-forme (2, 3) et la surface du pont (16) du navire (15) . 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit navire ( est submersible et en ce qu'on décharge la plate- forme (2, 3) dans l'eau, sur son site final, en ballastant ledit navire (15) de manière déposer la plate-forme (2, 3) en flottaison sur la surface (17) de l' 4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce établit un coussin d'air dans l'embase de la plate forme (2, 3) lors de la mise en flottaison de ladite plate-forme (2, 3), ce coussin d'air étant propre à limiter le tirant d'eau de la plate-forme à une valeur inférieure à la profondeur d'immersion du pont (16) du navire (15) pendant le déchargement de ladite plate-forme 3). 5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce ledit coussin d'air est confiné par des bêches (8j) débordant verticalement de la sous- structure (2) vers fond marin (19). 6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce à l'étape b), on supprime tout d'abord progressivement ledit coussin d'air par ballastage à l'eau mer, et on ballaste ensuite des compartiments de flottaison de ladite sous-structure (2), de manière à faire descendre la sous-structure (2) vers le fond marin (19), jusqu'à la pénétration complète desdites bêches (8j) dans ledit fond (15). 7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, à l'étape b), on maintient le pont (3) de la plate-forme (2,3) hors de l'eau pendant la phase de ballastage et de descente de la sous-structure (2) et on relève ledit pont (3) à une hauteur finale donnant audit pont (3) un tirant d'air prédéterminé, à la de l'installation de ladite plate- forme (2,3).