Brevet FR2833922A1 — publié le 20030627

La présente invention concerne un procédé de montage d'un équipement pesant sur une coque de navire en flottaison. Elle concerne en outre un équipement paré pour la mise en oeuvre du procédé. Pour l'exploitation pétrolière, il est connu d'amarrer au-dessus d'un gisement pétrolifère un navire assurant la collecte, le traitement, le stockage temporaire et l'expédition des hydrocarbures. La coque du navire est utilisée pour le stockage des hydrocarbures. Le navire comporte sur son pont une installation pour le traitement du pétrole brut recueilli avant que les hydrocarbures traités ne soient envoyés dans les cuves prévues dans la coque du navire. Un tel navire est couramment désigné par l'acronyme FPSO signifiant, en anglais,"Floating Production, Storage and Off-loading". Pour la fabrication d'un tel navire, il est fréquent que la coque et les cuves qui y sont contenues soient fabriquées sur un premier site de construction et que l'installation destinée à être implantée au-dessus de la coque soit fabriquée sur un second site de construction distant du premier site. Les coques de ce type de navire ont de très grandes dimensions. Leur longueur varie approximativement de 200 à 400, leur largeur de 35 à 70 m pour une hauteur totale de la coque variant de 30 à 45 m. Les installations devant être montées sur la coque du navire ont typiquement un poids total supérieur à 20.000 tonnes. Pour permettre leur mise en place, et du fait des difficultés de levage résultant des dimensions très importantes de la coque, il est connu de fabriquer l'installation de production sous forme de modules ayant un poids unitaire typiquement de l'ordre de 1000 à 2500 tonnes. Chacun des modules est pré-assemblé au sol puis est mis en place sur le navire ; à l'aide de moyens de manutention tels que : grue terrestre, grue flottante, portique roulant etc. L'installation devant être montée sur la coque est ainsi découpée en modules pré-assemblés au sol. Les modules sont mis en place successivement sur la coque du navire puis les liaisons de transport des fluides, les liaisons de transfert d'énergie électrique et de données sont établies entre les différents modules, d'une part, et entre les modules et la coque du navire, d'autre part. De plus, sont établies les connexions aux conduites d'hy- drocarbure brut, d'une part, et aux conduites d'expédition des produits prétraités, d'autre part. Le temps d'assemblage de l'installation sur la coque du navire est relativement long, puisqu'un nombre important de modules doit être successivement déposé sur le pont, puis ces modules doivent être interconnectés. L'invention a pour but de proposer un procédé de mise en place d'un équipement pesant sur la coque d'un navire qui permette un gain de temps et une rationalisation de la fabrication globale du navire équipé. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de montage d'un équipement pesant sur une coque de navire en flottaison, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : A-solidariser à l'équipement des unités de relevage adaptées pour prendre appui sur le fond marin, ces unités de relevage étant disposées de part et d'autre de l'équipement ; B-appliquer les unités de relevage sur le fond ; C-relever l'équipement pour permettre le passage de la coque du navire sous l'équipement ; 0 - engager la coque du navire au-dessous de l'équipement dans l'espace défini entre les unités de relevage ; E-abaisser l'équipement pour le déposer en appui sur la coque de navire ; F-démonter les unités de relevage de l'équipement ; et G-connecter l'équipement à la coque du navire. Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - il comporte une étape d'installation de l'équipement sur une barge, avant application des unités de relevage sur le fond, une étape de séparation de l'équipement et de la barge lors du relevage de l'équipement et une étape de dégagement de la barge après le relevage de l'équipement ; - il comporte une étape de mise en place d'un ensemble de patins aux points d'appui des unités de relevage sur le fond, lesquels patins présentent des surfaces de guidage latérales de la coque du navire ; - il comporte une étape de solidarisation d'un ensemble d'éléments de rigidification de l'équipement pour former une structure rigide entre les unités de relevage, au moins lors du relevage et de l'abaissement de l'équipement et une étape de désolidarisation des éléments de rigidification pour conférer à l'équipement une flexibilité accrue après dépôt de l'équipement sur la coque du navire ; - chaque unité de relevage comporte une jambe équipée d'une crémaillère, laquelle jambe est destinée à prendre appui sur le fond et un dispositif de guidage et d'entraînement de la jambe monté de manière amovible sur l'équipement, lequel dispositif comporte au moins un pignon engrené avec la crémaillère et un groupe moto-réducteur d'entraînement du pignon pour le déplacement de la jambe par rapport au dispositif de guidage et d'entraînement. L'invention a également pour objet un équipement pesant paré pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte : - un équipement à monter sur la coque du navire ; - des unités de relevage de l'équipement adaptées pour prendre appui sur le fond marin ; - des moyens de liaison temporaire des unités de relevage de l'équipement, de part et d'autre de l'équipement avec un écartement permettant le passage de la coque du navire entre les unités de relevage. Eventuellement, l'équipement paré comporte un ensemble d'éléments de rigidification de l'équipement, et des moyens libérables de solidarisation des éléments de rigidification pour que l'équipement forme une structure rigide lorsque les moyens de solidarisation assurent l'intégrité structurelle des éléments ainsi rigidifiés. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus de l'équipement pesant reposant sur une barge ou un navire de transport, avant montage sur la coque du navire ; - la figure 2 est une vue de face de l'équipement pesant reposant sur la barge de transport ; - la figure 3 est une vue en perspective d'une unité de relevage solidarisée à l'équipement ; - la figure 4 est une vue de côté de l'unité de relevage de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en section de l'unité de relevage des figures 3 et 4 ; -la figure 6 est une vue en bout de l'équipement porté par la barge arrivée sur le lieu de montage ; - la figure 7 est une vue en bout de l'équipement relevé à l'écart de la barge en appui sur le fond marin ; - la figure 8 est une vue en bout de l'équipement relevé alors que la coque du navire est engagée sous l'équipement ; - la figure 9 est une vue de dessus de la coque du navire engagée sous l'équipement à installer ; - la figure 10 est une vue en bout de l'équipement reposant sur la coque du navire après relevage des jambes ; - la figure 11 est une vue en bout de l'équipement reposant sur la coque du navire lors du démontage des unités de relevage ; et - la figure 12 est une vue de dessus de la coque du navire sur laquelle repose l'équipement libéré de l'action des éléments de rigidification. Le procédé qui va être décrit est destiné notamment au montage d'équipement dans le processus de fabrication de navires pour l'exploitation pétrolière. Le navire achevé comporte sur sa coque une installation de production. Cette installation de production se répartit typiquement en un équipement de traitement, et en un équipement auxiliaire fournissant des services, notamment de l'énergie à l'équipement de traitement. Chaque équipement étant constitué de zones ou modules interconnectés ayant chacun une fonction déterminée. Pour le montage de l'installation de production sur la coque du navire, tous les éléments sont assemblés ensemble à terre pour former un unique équipement constituant toute l'installation si les dimensions et le poids total (inférieur à 18000 tonnes par exemple) de l'installation le permettent. Cet équipement est ensuite mis en place directement sur la coque du navire suivant le procédé décrit. Si l'ensemble des éléments constituant l'installation de production a des dimensions et/ou un poids trop important (poids supérieur à 18000 tonnes par exemple), les éléments sont répartis en deux équipements, par exemple un équipement pour le traitement et un équipement auxiliaire pour les fonctions annexes fournissant des services, chaque équipement ayant des dimensions et un poids rendant possible l'utilisation du procédé. Chaque équipement est pré-assemblé au sol puis est monté directement sur la coque. Pour le montage de l'installation totale sur la coque, les étapes du procédé mises en oeuvre pour le premier équipement sont reproduites pour le deuxième équipement. Un tel équipement est représenté sur la figure 1 et est désigné par la référence générale 10. L'équipement 10 est initialement pré-assemblé au sol et y est testé afin qu'il soit apte à mettre en oeuvre les fonctions pour lesquelles il a été conçu. Cet équipement repose sur une barge de transport 12. L'équipement 10 est constitué d'un ensemble d'éléments de production répartis en différentes zones. Par exemple, et comme montré dans les figures jointes, il peut être constitué de six zones 14A, 14B, 14C, 14D, 14E, 14F, disposées suivant deux lignes et trois colonnes. Les éléments d'une même zone sont reliés entre eux et les éléments des différents modules sont reliés entre eux par des conduites de transport de fluide, des fils électriques de transport de puissance et des fils de transport de données. L'équipement 10 comporte en outre des organes de rigidification tel que des poutres réparties entre les zones. Suivant la longueur, l'équipement 10, tel que l'exemple indiqué sur les figures, comporte quatre poutres de rigidification transversales 16A, 16B, 16C, 16D sensiblement équidistantes les unes des autres. Ces poutres sont chacune constituées de deux tron- çons de poutre assemblés l'un à l'autre de manière temporaire dans la région médiane de l'équipement. De même, suivant sa largeur, l'équipement comporte trois poutres longitudinales 18A, 18B, 18C constituées chacune de trois tronçons de poutre reliés les uns aux autres par des moyens de liaison temporaires. Ces liaisons sont effectuées aux points d'intersection avec les poutres transversales 16A, 16B, 16C et 16D. En ces points d'intersection, les tronçons des poutres longitudinales et des poutres transversales sont reliées les uns aux autres afin d'assurer une rigidification de l'équipement, de sorte que l'équipement constitue à lui seul une structure rigide. Pour des raisons de simplification, les moyens temporaires de liaison des tronçons de poutre sont représentés par des carrés noirs disposés aux points d'intersection des poutres. Ils sont désignés par la référence générale 20. En pratique, les moyens de liaison sont constitués par exemple de broches amovibles engagées dans des lumières coaxiales des tronçons de poutre ou de la continuité des poutres découpées ultérieurement. Initialement, les différents tronçons de rigidification constituant les poutres longitudinales et transversales sont reliés rigidement les uns aux autres. Ainsi, l'équipement constitue une structure rigide lors de sa mise en place sur la barge 12 et lors des étapes ultérieures du procédé. La mise en place de l'équipement sur la barge de transport s'effectue par exemple par glissement depuis un quai dont la hauteur correspond exactement à la hauteur non immergée de la barge. En outre, lors de la phase initiale de mise en ceuvre du procédé, l'équipement 10 est muni latéralement, de part et d'autre de la barge, d'unités de relevage 30 disposées aux extrémités des poutres transversales 16A, 16B, 16C et 16D. Ces unités de relevage sont disposées de part et d'autre de l'équipement 10 et sont réparties suivant sa longueur de manière à rationaliser à la fois l'arrangement des zones à l'intérieur de l'équipement et les propriétés mécaniques de l'ensemble. Chaque unité de relevage 30 comporte, comme illustré sur la figure 2, une jambe verticale 32 et un dispositif de guidage et d'entraînement 34 relié de manière démontable à l'équipement 10 par des moyens de liaison temporaire 35. Les unités de relevage 30 sont chacune adaptées pour être montées seulement temporairement sur l'équipement mobile. Une unité de relevage est représentée en détail sur les figures 3,4 et 5. La jambe 32 présentée ici a en section une forme rectangulaire, elle doit être telle que ses caractéristiques géométriques et mécaniques permettent la transmission des efforts de guidage et de levage. Le dispositif de guidage et d'entraînement 34 est constitué d'une structure en treillis 36 s'étendant verticalement suivant toute la hauteur de l'équipement. Cette structure en treillis 36 définit une surface verticale de référence 38 pour la jambe 32. Elle comporte en outre quatre bras 40 disposés aux extrémités de la surface de référence et faisant saillie par rapport à celle-ci. Ces bras sont disposés aux quatre coins d'un rectangle et assurent un guidage latéral de la jambe 32. La jambe 32 présente latéralement, de part et d'autre, des rails 42 appliqués contre la surface de référence 38. Ces rails font saillie latéralement par rapport aux flancs de la jambe. Des broches amovibles 44 engagées au travers des extrémités des bras 40 assurent le maintien de la jambe contre la surface de référence 38 en maintenant les rails 42 enserrés entre la surface de référence 38 et les broches 44. Chaque jambe 32 comporte une crémaillère double 46 s'étendant ver- ticalement suivant la hauteur de la jambe dans la partie médiane de celle-ci. Cette crémaillère est engagée à l'intérieur de la structure en treillis 36 du dispositif de guidage et d'entraînement 34. Ce dernier comprend entre quatre huit groupes moto-réducteurs 50 répartis de part et d'autre de la crémaillère, suivant la hauteur de celle-ci. Ces groupes moto-réducteurs 50 assurent l'entraînement de pignons 52 engrenés de part et d'autre avec la crémaillère double 46. Les moyens 35 de retenue de l'unité de relevage sont ménagés, d'une part, sur le dispositif 34 de guidage et d'entraînement de la jambe et, d'autre part, sur le flanc latéral de l'équipement 10. Ces moyens de retenue 35 comportent, dans la partie inférieure du dispositif 34 de guidage et d'entraînement, une poutre horizontale 54 équipée d'un pion 56 à son extrémité, le pion étant tourné vers l'extrémité supé- rieure du dispositif 34. La poutre 54 et le pion 56 forment ensemble une crosse 58 propre à être engagée au-dessous d'une poutrelle délimitant la poutre longitudinale, par exemple 18A. A son extrémité supérieure, la structure en treillis 36 présente une patte de retenue 60 maintenue enserrée contre le flanc latéral de l'équipement et un sabot 62 formant butée. La patte 60 prolonge, vers le haut, la structure en treillis 36. La crosse 58 et la patte 60 coopérant avec la poutrelle inférieure de l'équipement et le sabot 62 assurent un emboîtement du dispositif 34 et de l'équipement 10. La retenue effective est assurée par brêlage. Les unités de relevage 30 sont mises en place sur l'équipement à partir d'une grue 70 reposant sur le quai, comme illustré sur la figure 1, alors que l'équipement repose déjà sur la barge. A cet effet, les dispositifs de guidage et d'entraînement 34 sont d'abord installées sur les jambes 32. Les jambes sont engagées entre les bras 34 et les broches 44 de retenue sont mises en place pour assurer la solidarisation des jambes 32 et des unités 34 de guidage et d'entraînement. Chaque unité de relevage est alors suspendue à la grue et amenée le long de l'équipement avec le dispositif de guidage et d'entraînement 34 disposé à un niveau inférieur à son niveau final. L'unité de relevage assemblée 30 est alors rapprochée de l'équipement et ensuite relevée, de sorte que la crosse 58 vienne s'engager sous la poutre longitudinale de l'équipement et que la patte de retenue 60 soit reçue entre la surface extérieure de la poutre 198A et le sabot 62. La structure en treillis 36 est alors brêlée temporairement à la poutre de rigidification de l'équipement pour assurer leur liaison. En variante, et en fonction des moyens de levage disponibles, l'unité de relevage 30 peut être installée en deux parties. Les unités de guidage 34 sont installées en premier sur l'équipement puis les jambes 32 sont engagées dans les unités de guidage. Initialement, les jambes sont relevées et sont maintenues en dehors de l'eau, comme illustré sur la figure 2. Alors que l'équipement est ainsi paré pour son installation sur la coque du navire, la barge transportant l'équipement est acheminée jusqu'au site de transfert de l'équipement de la barge vers la coque du navire. Ce site est préalablement équipé, comme illustré sur la figure 6, d'un ensemble de patins 80 reposant sur le fond marin aux endroits où les extrémités inférieures des jambes 32 doivent se reposer sur le fond après avoir été abaissées. En variante, et selon les propriétés du fond marin, les patins sont solidarisés aux jambes avant l'opération. Des panneaux verticaux 82 de guidage de la coque du navire sont solidaires des patins 80. Ils sont disposés de telle sorte que l'intervalle défini entre deux panneaux opposés soit égal à la largeur de la coque plus une tolérance pour le passage effectif de celle-ci. Ces panneaux sont retenus par des goussets 84 sur les patins 80. Comme illustré sur la figure 6, la barge 12 est engagée entre les patins 80 et est amarrée par des ancrages 86 de manière à ce que les jambes 32 soient au-dessus des patins 80 préalablement installés. Comme illustré sur la figure 7, les jambes 32 sont alors abaissées jusqu'à prendre appui sur les patins 80 après quoi l'équipement 10 est relevé suivant la hauteur des jambes jusqu'à une hauteur suffisante pour le passage de la coque du navire à équiper. Lors du relevage de l'équipement 10, celui-ci se trouve détaché de la barge. La barge est ensuite dégagée du dessous de l'équipement 10 et la coque notée 100 du navire à équiper est engagée sous l'équipement 10, comme illustré sur les figures 8 et 9. Lors de l'engagement de la coque, les panneaux 82 associés aux patins assurent un guidage latéral de la coque du navire. De préférence, des massifs 102 de guidage de la coque du navire sont disposés dans le prolongement des patins 80 afin d'assurer un guidage latéral de la coque, suivant toute sa longueur. Avant mise en place de l'équipement, la coque 100 est équipée de supports 104 pour l'appui de l'équipement. Lorsque la coque du navire est correctement positionnée par rapport à l'équipement à installer, l'équipement est abaissé de manière à venir prendre appui sur les supports 104, comme cela est illustré sur la figure 10. Pendant toute la manutention de l'équipement 10, celui-ci se comporte comme une seule structure rigide grâce aux connexions temporaires. Ainsi, les déformations de l'équipement sont aussi réduites que possible lors de son transport, de son relevage et de son abaissement pour sa mise en place sur la coque du navire. Après que l'équipement a été correctement positionné sur la coque, les jambes 32 sont relevées, comme illustré sur la figure 10, et la coque du navire est acheminée auprès d'un quai afin qu'une grue 70 assure un démontage des unités de relevage 30, comme illustré sur la figure 11. Ce démontage est effectué par retrait simultané des jambes et des dispositifs de guidage et d'entraînement 34 après que les brêlages de liaison ont été libérés. En variante, et en fonction des moyens de levage disponibles, l'unité de relevage 30 peut être démontée en deux parties. Les jambes 32 sont déconnectées en premier des unités de guidage 34 puis les unités de guidage 34 sont déconnectées de l'équipement. Après démontage des unités de relevage 30, les différents tronçons de rigidification de l'équipement sont désolidarisés par libération des éléments de liaison amovibles 20 disposés aux intersections entre les différents éléments de rigidification, comme illustré sur la figure 12, où l'absence de liaison est schématisée par des carrés blancs entre les tronçons de rigidification. Les connexions des conduites et des conducteurs électriques sont ensuite réalisées entre l'équipement et la coque du navire. Si deux équipements doivent être mis en place sur le navire, le deuxième équipement est mis en place de manière analogue. La connexion entre les deux équipements est effectuée directement sur le navire. On comprend que le procédé décrit ici permet de mettre en place sur le navire des équipements très lourds, de sorte que le navire peut être équipé en installant sur celui-ci seulement un ou deux équipements. Ainsi, les équipements peuvent être pré-assemblés pratiquement complètement à terre et le temps nécessaire à la connexion des équipements à la coque du navire est réduit, de sorte que le temps de construction complet du navire est réduit. Par ailleurs, les différents modules constituant chaque équipement étant dissocié mécaniquement les uns des autres après que les tronçons de rigidification ont été désolidarisés, l'équipement implanté sur la coque du navire est susceptible de se déformer par module de manière analogue aux déformations subies par le navire lors de la navigation. Ainsi, la structure mécanique du navire est fiable. Dans la description qui précède, les unités de relevage sont constituées de jambes équipées de crémaillères entraînées par des groupes moto-réducteurs. Toutefois, en variante : - ces unités de relevage sont constituées par des jambes comportant, suivant leur longueur, des câbles solidarisés à l'équipement, le déplacement de l'équipement étant assuré par des unités d'entraînement fixés au sommet des jambes ; - ces unités de relevage sont constituées par des jambes comportant suivant leur longueur des systèmes de blocage pas à pas, le déplacement d'un pas à l'autre étant assuré par vérinage. REVENDICATIONS 1. - Procédé de montage d'un équipement pesant (10) sur une coque (100) de navire en flottaison, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : A-solidariser à l'équipement (10) des unités de relevage (30) adaptées pour prendre appui sur le fond marin, ces unités de relevage (30) étant disposées de part et d'autre de l'équipement (10) ; B-appliquer les unités de relevage (30) sur le fond ; C-relever l'équipement (10) pour permettre le passage de la coque (100) du navire sous l'équipement (10) ; D-engager la coque (100) du navire au-dessous de l'équipement (10) dans l'espace défini entre les unités de relevage (30) ; E-abaisser l'équipement (10) pour le déposer en appui sur la coque (100) de navire ; F-démonter les unités de relevage (30) de l'équipement (10) ; et G-connecter l'équipement (10) à la coque (100) du navire. 2.-Procédé de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'installation de l'équipement (10) sur une barge (12), avant application des unités de relevage (30) sur le fond, une étape de séparation de l'équipement (10) et de la barge (12) lors du relevage de l'équipement (10) et une étape de dégagement de la barge (12) après le relevage de l'équipement (10). 3.-Procédé de montage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en place d'un ensemble de patins (80) aux points d'appui des unités de relevage (30) sur le fond, lesquels patins (80) présentent des surfaces (82) de guidage latérales de la coque (100) du navire. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de solidarisation d'un ensemble d'éléments (16A, 16B, 16C, 16D, 18A, 18B, 18C) de rigidification de l'équi- pement (10) pour former une structure rigide entre les unités de relevage (30), au moins lors du relevage et de l'abaissement de l'équipement (10) et une étape de désolidarisation des éléments de rigidification (16A, 16B, 16C, 16D, 18A, 18B, 18C) pour conférer à l'équipement (10) une flexibilité accrue après dépôt de l'équipement (10) sur la coque (100) du navire. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque unité de relevage (30) comporte une jambe (32) équipée d'une crémaillère (46), laquelle jambe (32) est destinée à prendre appui sur le fond et un dispositif (34) de guidage et d'entraînement de la jambe monté de manière amovible sur l'équipement (10), lequel dispositif comporte au moins un pignon (52) engrené avec la crémaillère (46) et un groupe moto-réducteur (50) d'entraînement du pignon (52) pour le déplacement de la jambe (32) par rapport au dispositif de guidage et d'entraînement (34). 6.-Equipement paré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - un équipement (10) à monter sur la coque (100) du navire ; - des unités (30) de relevage de l'équipement (10) adaptées pour prendre appui sur le fond marin ; - des moyens (35) de liaison temporaire des unités (30) de relevage de l'équipement, de part et d'autre de l'équipement (10) avec un écartement permettant le passage de la coque (100) du navire entre les unités de relevage (30). 7.-Equipement paré selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'éléments (16A, 16B, 16C, 16D, 18A, 18B, 18C) de rigidification de l'équipement (10), et des moyens libérables (20) de solidarisation des éléments de rigidification (16A, 16B, 16C, 16D, 18A, 18B, 18C) pour que l'équipement forme une structure rigide lorsque les moyens de solidarisation (20) assurent l'intégrité structurelle des éléments ainsi rigidifiés.