CA1305370C - Systeme modulaire de production, de stockage et de chargement d'hydrocarbures au large des cotes - Google Patents
Systeme modulaire de production, de stockage et de chargement d'hydrocarbures au large des cotesInfo
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- CA1305370C CA1305370C CA000452371A CA452371A CA1305370C CA 1305370 C CA1305370 C CA 1305370C CA 000452371 A CA000452371 A CA 000452371A CA 452371 A CA452371 A CA 452371A CA 1305370 C CA1305370 C CA 1305370C
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Abstract
DE DIVULGATION La présente invention concerne un système modulaire de production, de stockage et de chargement d'hydrocarbures au large des côtés. Ce système comporte un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide. Ces cylindres comprennent au moins un cylindre métallique de flottaison adapté à occuper en service une position verticale, le bas de ce cylindre étant alors situé au-dessous du niveau de l'eau. Le cylindre de flottaison est entouré de plusieurs cylindres métalliques périphériques qui descendent au-dessous du cylindre. Ces cylindres périphériques comprennent des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à l'eau environnant le système, et des cylindres métalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast remplis d'huile, d'eau, d'air ou de gaz inerte.
Description
La présente invention concerne un système modulaire notamment utilisable pour la production, le stockage et/ou le chargement d'hydrocarbures au large des côtes.
La production pétrolière en mer est normalement faite à
partir de plateformes de production reliées à la terre par des oléoducs.
Si la production du champ, en quantité ou en durée, est insuffisante pour amortir le coût d'un oléoduc reliant la plateforme a la côte, il faut prévoir une plateforme de production et un stockage en mer.
De tels systèmes, visant la production de champs dits marginaux, ont été développés.
L'un de ces systèmes consiste à utiliser une plateforme de forage semi-submersible convertie pour la production.
Le pont de la plateforme de forage est débarassée des équipements de forage, ceux-ci etant remplacés par des équipements de production.
.
Le pétrole brut étant séparé en ses trois composants (huile, eau, gaz) l'huile est stockée dans un navire-citerne, ou pétrolier ou communément appelé tanker dans les pages suivantes de cette demande,ancré de manière permanente sur le champ, à l'aide d'une bouée permettant au tanker de se placer constamment dans l'axe du vent.
~30S3~70 On prévoit ~énéralement une deuxième bouée qui fait office de terminal en mer et qui permet à un deuxième tanker de faire la navette entre le champ e-t la côte.
~n deuxième système de production consiste à utliser un tanker spécia-lement converti pour la production.
Dans ce cas, le même support flottant sert à la production (les équipe-ments é-tant placés sur le pont) et au stockage.
Comme dans le cas ci-dessus, le tanker est ancré en permanence sur une bouée et une deuxième bouée sert de terminal en mer pour décharger le pétrole dans un deuxième tanker qui fait la navette entre le champ et la cô-te.
Ces systèmes présentent deux inconvénients :
a) nécessité de transformer des supports flottants non prévus pour la production en mer et donc pas toujours adaptés aux besoins sur le plan technique et sur le plan du coût ;
b) limitation de la profondeur d'eau dans laquelle ces systèmes peuvent être utilisés. Ces deux systèmes sont en effet tributaires de la pos-sibilité d'ancrage des bouées conventionnelles, ce qui limite prati-quement ces systèmes aux tranches d'eau inférieures à 150 mètres(voir, par exemple, l'article "An Analysis of Tanker Based Floating Production Sys-tems for Small Offshore Fields", de MM. W.R. Leod et L.H. Sumudlers, Journal of Petroleum Technology, August 1982, P. 1871 à 1879).
L'art antérieur peut être illustré par les brevets américains 3.434.442e-t 4.234.270 ainsi que par les demandes de brevet allemands 2.701.242 et 2.727.082.
Un objet essentiel de la présente invention est de fournir un système de production flottant comportant un stockage intégré, ce système constituant en outre le terminal en mer et étant susceptible d'être ancré par des profondeurs supérieures à celles des bouées conventionnelles.
Un autre objet important de l'invention est de réaliser une structure modulaire permettant de s'adapter facilement aux besoins.
. Selon la présente invention, il est prévu un système modulaire flottant, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de cylindres disposés autour d'un même axe et reliés entre eux de manière rigide, ces cylindres comprenant en combinaison:
a) des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du niveau de l'eau environnante, et b) des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métalliques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabi-lité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindresmétalliques ou parties de cylindres métalligues de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau.~
. ,, . , , . _ , _ . . _ . .
Les cylindres de stockage et de ballast pourront être joints ou non les uns aux autres.
Il est bien evident que le terme de cylindre est à prendre dans son sens large et non seulement dans le sens de cylindre de révolution bien que cette forme soit d'une réalisation commode.
Selon un mode particulier de réalisation, les cylindres de stockage et de ballast sont disposés au moins autour du cylindre de flottaison qui occupera alors une position centrale. Dans ce cas, les cylindres de stockage et de ballast sont qualifiés de cylindres périphériques et le cylindre de flottaison est qualifié de cylindre central.
Selon un autre mode particulier de réalisation, ledit cylindre métallique de flottaison sera supprimé et on ne conservera que l'ensemble constitue des cylindres de stockage et de ballast éventuellement disposés autour d'un axe. La flottaison pourra alors être assurée par un ou des flotteurs notamment reliés directement audit ensemble ou par la flottabilité positive de certains au moins des cylindres de stockage ou de ballast. Dans ce cas particulier, la plateforme ou le pont pourra être relié directement audit ensemble par des pieds d'assemblage.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux, cet ensemble comprenant au moins un cylindre entouré par une couronne de cylindres périphériques, 13053'~
- 4a -- à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi, et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
Selon la présente invention il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant, qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide, cet ensemble comprenant au moins un cylindre central métallique de flottaison adapté à occuper en service une position verticale avec une partie inférieure qui se situe au-dessous du niveau de l'eau, ce cylindre de flottaison étant entouré par une couronne de cylindres périphériques qui descendent en service au-dessous dudit cylindre de flottaison, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi,et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
Ledit ensemble de cylindres et ledit pont peuvent être remorquer soit séparément soit ensemble sur le site choisi.
De préférence, chacun des cylindres comporte une virole, et ~3053'70 ~- 4b -le procéd~ consiste en plu8 à incorporer par soudure à la virole de chaque cylindre au moment de la réalisation de la virole un élément de liaison pour relier ensemble les cylindres voisins.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on relie entre eux les cylindres qui sont voisins par les éléments de liaison, chacun des cylindres comportant une virole, un él~ment de liaison étant incorporé et soudé à la virole de chaque cylindre lors de la réalisation de la virole, et on réalise l'assemblage de deux cylindres voisins par soudure entre les él~ments de liaison dont sont équipés lesdits cylindres.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant, le système comprenant des cylindres métalligues de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du nivau de l'eau environnante, et des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métalliques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité
du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindres metalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau, caractérisé en ce que les cylindres voisins comportant chacun une virole sont liés entre eux par un élément de liaison réalisé en incorporant, au moment de la réalisation de la virole, ledit élément de lisaison dans chacun de deux cylindres voisins puis en soudant ledit élément de liaison dans la virole de chacun desdi-ts cylindres voisins.
- 4c - 130S370 Des modes particuliers de réalisation de l'invention sont décxits ci-après à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins annexés, où:
- la figure 1 est une vue schçmatique d'ensemble d'un système modulaire selon l'invention en position verticale dans l'eau, - la figure lA est une vue de dessus de l'installation, - les figures lB et lC correspondent à des coupes par les , plans horizontaux B-B et C-C respectivement, indiqués sur la fi~ure 1, ~30S370 - Les figures 2, 3, 4, 5 montrent des modalités différentes de trans~ort et d'ins-talla-tions sur site, - la fiRure 6 illustre un mode d'assemblage des cylindres par soudure, - la figure 7 illustre un mode avantageux de réalisation d'un cylindre périphérique dans lequel une chambre de ballastage surmonte une cham-bre de stockage, - les figures 7A et 7B illustrent une vue de détail de ce mode de réa-lisation, et - la figure 8 illus-tre un mode particulier de réalisation de l'installa-tion.
Dans les exemples de réalisation de l'invention illustrés par les figures, la référence 1 désigne dans son ensemble un système modulaire de production, de stockage ~ de chargement d'hydrocarbures provenant d'un ensemble de puits subaquatiques (non représentés), ce système comportant un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide.
Ces cylindres comprennent en combinaison :
a) au moins un cylindre métallique de flottaison A1, adapté à
occuper en service une position verticale (Fig. 1), le bas de ce cylindre étant alors situé au-dessous du niveau 2 de l'eau.
La partie supérieure du cylindre Al émerge en service au-dessus du niveau de l'eau et supporte un pont ou plateforme 3 comportant des équipements de production et de vie.
Cette partie émergente du cylindre A1 constitue un terminal auquel viendront s'amarrer des navires pétroliers faisant la navettc entre ce terminal et la côte.
Le cylindre de flottaison A1 est entouré d'au moins une couronne de cylindres rnétalliques périphériques A2, A3 ... qui descendent au-dcssous du cylindre Al. Cette disposition dégage sous le cylindre de flottaison A1 un espace libre E (Fig. lC), limité
par la couronne de cylindres périphériques A2, A3... Eventuelle-ment, ce-t espace libre E, pourra être utilisé pour y placer des organes permettant d'augmenter la rigidité du système, ou pour y loger un lest quelconque, ou un cylindre annexe.
Ces cylindres périphériques comprennent :
b) Des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage S
étant effectué sur une colonne d'eau S2 reliée en 4 à l'eau environnant le système. L'huile flotte sur l'eau, la colonne hydrostatique huile + eau étant en équilibre avec l'eau envi-ronnante. Dans ces conditions, le niveau de l'eau dans les cylindres tels que A2 descend ou monte suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire.
Les cylindres de stockage tels que A2 sont en service, entiè-rement situés au-dessous du niveau 2 de l'eau environnante.
Pour éviter une pollution de l'eau de mer par le pétrole, on prévoira une garde suffisante au bas des cylindres de stockage et un système de sécurité évitant que le niveau d'huile ne descende au-dessous d'un niveau-limite fixé. L'eau mouillée d'huile pourra subir un traitement physico-chimique approprié
avant d'etre rejetée à la mer ou demeurera dans un siphon ou un cylindre tarnpon.
c) Des cylindres métalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast B remplis d'huile, d'eau, d'air ou de gaz inerte.
Selon un mode particulier de réalisation, le ou les cylindres de flottaison 14 pourront etre insérés parmi les cylindres de stockage et de ballast 15 disposés éventuellement suivant un arc de cercle.
Bien entendu5 la structure ainsi constituée peut former une couronne cornpléte 7 (Fig. 8). Sur cette figure 8, on a représenté un pont 16 relié direc-tement aux cylindres de flottaison 14. Mais on ne sortira 130537~
pas du cadre de la présente invention si le pont est relié à
au moins un cylindre de flottaison et/ou aux cylindres de stockage ou de ballast par des pieds d'assemblage.
D'ailleurs, dans ce cas, une partie du ou des cylindres de flottaison pourra servir pour le stockage ou le ballastage.
Des croisillons ou des raidisseurs pourront être disposés au - centre de la couronne afin d'en accroître la rigidité.
Selon un mode avantageux de réalisation, illustré par les figures 7, 7A et 7B, certains au moins des cylindres périphériques A2, A3 ... comportent une cloison interne 5 ou 5_ raccordée par soudure à la virole 6 du cylindre, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une pièce 13. Cette cloison interne 5 ou 5a délimite à la partie supérieure du cylindre une chambre de ballastage B surmontant une chambre de stockage S1.
Selon un mode particulier de réalisation, la couronne de cylindres de stockage A2, A3 .. est fixée de manière rigide par soudure au cylindre de flottaison Al sur une hauteur h inférieure à la hauteur H de ce cylindre A1 (puisque les cylindres A2, A3... descendent au-dessous du cylindre A1), mais représentant au moins 25~ de la hauteur H.
Afin de faciliter la construction d'un tel système modulaire, il sera avantageux d'incorporer à la virole 6 de chaqlle cylindre (A1, A2, A3...) un élément de liaison 7 lors de la fabrication de cette virole, l'assemblage de deux cylindres voisins étant alors réalisé par soudure S entre les éléments de liaison 7 dont sont équipés ces cylindres (Fig. 6).
Dans cette variante l'élément de liaison 7 a une forme en T
~,, 130S37C) - 7a -ayant une branche horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre. On soude alors les deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole 6 d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins, tel que montré sur la Fig. 6.
Une autre variante de solidarisation entre eux des cylindres consiste à le faire en remplaçant les deux tronçons de l'élément 7 par un tronçon unique ayant la forme d'un I.
Dans cette variante, l'élément de liaison a une forme en I
ayant deux branches horizontales opposees, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales. On soude alors les deux extrémités libre d'une branche horizontale à la virole 6 d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horiæontale opposée à la virole 6 d'un cylindre voisin.
Le système selon l'invention sera ancré sur le site choisi par tout moyen approprié, tel qu'un ancrage funiculaire par chaînes ou cables relié à des ancres ou corps morts, un ancrage par haubans, ou un ancrage axial.
130~;370 Une torchere destinée à brûler les gaz pourra être supportée par un bras en porte-à-faux d'un côté de la plateforme 3, ou flotter sur l'eau à une certaine distance du système en étant reliée à celui-ci par une conduite flexible, un tanker navette devant être amarré et pouvoir 5 tourner librement autour du système de production, la torchère, le pont porte-hélicoptère et le point d'amarrage du tan}cer seront fixés sur une table tournante (T) (Figs lA et 3), la distance entre ces trois équipements demeurant constante. La mise en place de ce système sur le site choisi pourra avantageusement être réalisé en remorquant 10 séparément l'ensemble de cylindres (Fig. 2) et le pont mis en flot-taison, par exernple grâce à des barges 11 et 12 (Fig. 3). Par ballas-~age de certains cylindres, l'ensemble des cylindres est basculé en position verticale et le raccordement sur le site est alors effectué
entre le pont demeurant horizontal et l'ensemble de cylindres en position verticale. A cet effet, le pont et l'ensemble des cylindres seront réunis par des organes permettant de les solidariser et de le désolidariser facilement sur le site.
Un autre exemple avantageux de réalisation est illustré par la figure 4.
Le pont ou plateforme 3 est relié au cylindre de flottaison par au moins une articulation 8 permettant le transport de l'ensemble de production, pont 3 inclus, en position horizontale, après désolida-risation des organes de liaison 9 et 10, ce transport jusqu'au site choisi s'effectuant par remorquage à la surface de l'eau.
Pendant toute cette phase de transport, la position horizontale de la plateforme 3 est maintenue par lestage de cette plateforme ou/et utilisation de haubans, bracons ou vérins reliant cette plateforme aux Y 1' 2' 3 -30Lorsque le système a atteint le site choisi, l'ensemble des cylindres Al, A2, A3... est basculé jusqu'à une position verticalej tandis que le pont 3 demeure en position horizontale. Les organes de liaison 9 et 10 sont alors solidarisés (Fig. 5).
~3C~S370 Le système selon l'invention comporte des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage (Fig. 1).
La différence de densité entre l'eau et l'huile se traduit, en effet, par une variation de poids apparent dans l'eau du système, lors du remplissage ou de la vidange des réservoirs de stockage.
Afin d'éviter des variations correspondantes du tirant d'eau de la struc-ture pouvant geller le chargement des navires petroliers et affecter la stabilité statique du système, celui-ci peut être équipé de détecteurs des varia-tions de niveau de l'interface huile-eau dans les réservoirs de stockage, ces détecteurs commandant l'admission ou l'évacuation d'huile ou d'eau ou de gaz inerte ou d'air dans les chambres de ballastage B.
La production pétrolière en mer est normalement faite à
partir de plateformes de production reliées à la terre par des oléoducs.
Si la production du champ, en quantité ou en durée, est insuffisante pour amortir le coût d'un oléoduc reliant la plateforme a la côte, il faut prévoir une plateforme de production et un stockage en mer.
De tels systèmes, visant la production de champs dits marginaux, ont été développés.
L'un de ces systèmes consiste à utiliser une plateforme de forage semi-submersible convertie pour la production.
Le pont de la plateforme de forage est débarassée des équipements de forage, ceux-ci etant remplacés par des équipements de production.
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Le pétrole brut étant séparé en ses trois composants (huile, eau, gaz) l'huile est stockée dans un navire-citerne, ou pétrolier ou communément appelé tanker dans les pages suivantes de cette demande,ancré de manière permanente sur le champ, à l'aide d'une bouée permettant au tanker de se placer constamment dans l'axe du vent.
~30S3~70 On prévoit ~énéralement une deuxième bouée qui fait office de terminal en mer et qui permet à un deuxième tanker de faire la navette entre le champ e-t la côte.
~n deuxième système de production consiste à utliser un tanker spécia-lement converti pour la production.
Dans ce cas, le même support flottant sert à la production (les équipe-ments é-tant placés sur le pont) et au stockage.
Comme dans le cas ci-dessus, le tanker est ancré en permanence sur une bouée et une deuxième bouée sert de terminal en mer pour décharger le pétrole dans un deuxième tanker qui fait la navette entre le champ et la cô-te.
Ces systèmes présentent deux inconvénients :
a) nécessité de transformer des supports flottants non prévus pour la production en mer et donc pas toujours adaptés aux besoins sur le plan technique et sur le plan du coût ;
b) limitation de la profondeur d'eau dans laquelle ces systèmes peuvent être utilisés. Ces deux systèmes sont en effet tributaires de la pos-sibilité d'ancrage des bouées conventionnelles, ce qui limite prati-quement ces systèmes aux tranches d'eau inférieures à 150 mètres(voir, par exemple, l'article "An Analysis of Tanker Based Floating Production Sys-tems for Small Offshore Fields", de MM. W.R. Leod et L.H. Sumudlers, Journal of Petroleum Technology, August 1982, P. 1871 à 1879).
L'art antérieur peut être illustré par les brevets américains 3.434.442e-t 4.234.270 ainsi que par les demandes de brevet allemands 2.701.242 et 2.727.082.
Un objet essentiel de la présente invention est de fournir un système de production flottant comportant un stockage intégré, ce système constituant en outre le terminal en mer et étant susceptible d'être ancré par des profondeurs supérieures à celles des bouées conventionnelles.
Un autre objet important de l'invention est de réaliser une structure modulaire permettant de s'adapter facilement aux besoins.
. Selon la présente invention, il est prévu un système modulaire flottant, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de cylindres disposés autour d'un même axe et reliés entre eux de manière rigide, ces cylindres comprenant en combinaison:
a) des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du niveau de l'eau environnante, et b) des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métalliques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabi-lité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindresmétalliques ou parties de cylindres métalligues de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau.~
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Les cylindres de stockage et de ballast pourront être joints ou non les uns aux autres.
Il est bien evident que le terme de cylindre est à prendre dans son sens large et non seulement dans le sens de cylindre de révolution bien que cette forme soit d'une réalisation commode.
Selon un mode particulier de réalisation, les cylindres de stockage et de ballast sont disposés au moins autour du cylindre de flottaison qui occupera alors une position centrale. Dans ce cas, les cylindres de stockage et de ballast sont qualifiés de cylindres périphériques et le cylindre de flottaison est qualifié de cylindre central.
Selon un autre mode particulier de réalisation, ledit cylindre métallique de flottaison sera supprimé et on ne conservera que l'ensemble constitue des cylindres de stockage et de ballast éventuellement disposés autour d'un axe. La flottaison pourra alors être assurée par un ou des flotteurs notamment reliés directement audit ensemble ou par la flottabilité positive de certains au moins des cylindres de stockage ou de ballast. Dans ce cas particulier, la plateforme ou le pont pourra être relié directement audit ensemble par des pieds d'assemblage.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux, cet ensemble comprenant au moins un cylindre entouré par une couronne de cylindres périphériques, 13053'~
- 4a -- à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi, et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
Selon la présente invention il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant, qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide, cet ensemble comprenant au moins un cylindre central métallique de flottaison adapté à occuper en service une position verticale avec une partie inférieure qui se situe au-dessous du niveau de l'eau, ce cylindre de flottaison étant entouré par une couronne de cylindres périphériques qui descendent en service au-dessous dudit cylindre de flottaison, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi,et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
Ledit ensemble de cylindres et ledit pont peuvent être remorquer soit séparément soit ensemble sur le site choisi.
De préférence, chacun des cylindres comporte une virole, et ~3053'70 ~- 4b -le procéd~ consiste en plu8 à incorporer par soudure à la virole de chaque cylindre au moment de la réalisation de la virole un élément de liaison pour relier ensemble les cylindres voisins.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on relie entre eux les cylindres qui sont voisins par les éléments de liaison, chacun des cylindres comportant une virole, un él~ment de liaison étant incorporé et soudé à la virole de chaque cylindre lors de la réalisation de la virole, et on réalise l'assemblage de deux cylindres voisins par soudure entre les él~ments de liaison dont sont équipés lesdits cylindres.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé de réalisation d'un système modulaire flottant, le système comprenant des cylindres métalligues de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du nivau de l'eau environnante, et des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métalliques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité
du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindres metalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau, caractérisé en ce que les cylindres voisins comportant chacun une virole sont liés entre eux par un élément de liaison réalisé en incorporant, au moment de la réalisation de la virole, ledit élément de lisaison dans chacun de deux cylindres voisins puis en soudant ledit élément de liaison dans la virole de chacun desdi-ts cylindres voisins.
- 4c - 130S370 Des modes particuliers de réalisation de l'invention sont décxits ci-après à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins annexés, où:
- la figure 1 est une vue schçmatique d'ensemble d'un système modulaire selon l'invention en position verticale dans l'eau, - la figure lA est une vue de dessus de l'installation, - les figures lB et lC correspondent à des coupes par les , plans horizontaux B-B et C-C respectivement, indiqués sur la fi~ure 1, ~30S370 - Les figures 2, 3, 4, 5 montrent des modalités différentes de trans~ort et d'ins-talla-tions sur site, - la fiRure 6 illustre un mode d'assemblage des cylindres par soudure, - la figure 7 illustre un mode avantageux de réalisation d'un cylindre périphérique dans lequel une chambre de ballastage surmonte une cham-bre de stockage, - les figures 7A et 7B illustrent une vue de détail de ce mode de réa-lisation, et - la figure 8 illus-tre un mode particulier de réalisation de l'installa-tion.
Dans les exemples de réalisation de l'invention illustrés par les figures, la référence 1 désigne dans son ensemble un système modulaire de production, de stockage ~ de chargement d'hydrocarbures provenant d'un ensemble de puits subaquatiques (non représentés), ce système comportant un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide.
Ces cylindres comprennent en combinaison :
a) au moins un cylindre métallique de flottaison A1, adapté à
occuper en service une position verticale (Fig. 1), le bas de ce cylindre étant alors situé au-dessous du niveau 2 de l'eau.
La partie supérieure du cylindre Al émerge en service au-dessus du niveau de l'eau et supporte un pont ou plateforme 3 comportant des équipements de production et de vie.
Cette partie émergente du cylindre A1 constitue un terminal auquel viendront s'amarrer des navires pétroliers faisant la navettc entre ce terminal et la côte.
Le cylindre de flottaison A1 est entouré d'au moins une couronne de cylindres rnétalliques périphériques A2, A3 ... qui descendent au-dcssous du cylindre Al. Cette disposition dégage sous le cylindre de flottaison A1 un espace libre E (Fig. lC), limité
par la couronne de cylindres périphériques A2, A3... Eventuelle-ment, ce-t espace libre E, pourra être utilisé pour y placer des organes permettant d'augmenter la rigidité du système, ou pour y loger un lest quelconque, ou un cylindre annexe.
Ces cylindres périphériques comprennent :
b) Des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage S
étant effectué sur une colonne d'eau S2 reliée en 4 à l'eau environnant le système. L'huile flotte sur l'eau, la colonne hydrostatique huile + eau étant en équilibre avec l'eau envi-ronnante. Dans ces conditions, le niveau de l'eau dans les cylindres tels que A2 descend ou monte suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire.
Les cylindres de stockage tels que A2 sont en service, entiè-rement situés au-dessous du niveau 2 de l'eau environnante.
Pour éviter une pollution de l'eau de mer par le pétrole, on prévoira une garde suffisante au bas des cylindres de stockage et un système de sécurité évitant que le niveau d'huile ne descende au-dessous d'un niveau-limite fixé. L'eau mouillée d'huile pourra subir un traitement physico-chimique approprié
avant d'etre rejetée à la mer ou demeurera dans un siphon ou un cylindre tarnpon.
c) Des cylindres métalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast B remplis d'huile, d'eau, d'air ou de gaz inerte.
Selon un mode particulier de réalisation, le ou les cylindres de flottaison 14 pourront etre insérés parmi les cylindres de stockage et de ballast 15 disposés éventuellement suivant un arc de cercle.
Bien entendu5 la structure ainsi constituée peut former une couronne cornpléte 7 (Fig. 8). Sur cette figure 8, on a représenté un pont 16 relié direc-tement aux cylindres de flottaison 14. Mais on ne sortira 130537~
pas du cadre de la présente invention si le pont est relié à
au moins un cylindre de flottaison et/ou aux cylindres de stockage ou de ballast par des pieds d'assemblage.
D'ailleurs, dans ce cas, une partie du ou des cylindres de flottaison pourra servir pour le stockage ou le ballastage.
Des croisillons ou des raidisseurs pourront être disposés au - centre de la couronne afin d'en accroître la rigidité.
Selon un mode avantageux de réalisation, illustré par les figures 7, 7A et 7B, certains au moins des cylindres périphériques A2, A3 ... comportent une cloison interne 5 ou 5_ raccordée par soudure à la virole 6 du cylindre, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une pièce 13. Cette cloison interne 5 ou 5a délimite à la partie supérieure du cylindre une chambre de ballastage B surmontant une chambre de stockage S1.
Selon un mode particulier de réalisation, la couronne de cylindres de stockage A2, A3 .. est fixée de manière rigide par soudure au cylindre de flottaison Al sur une hauteur h inférieure à la hauteur H de ce cylindre A1 (puisque les cylindres A2, A3... descendent au-dessous du cylindre A1), mais représentant au moins 25~ de la hauteur H.
Afin de faciliter la construction d'un tel système modulaire, il sera avantageux d'incorporer à la virole 6 de chaqlle cylindre (A1, A2, A3...) un élément de liaison 7 lors de la fabrication de cette virole, l'assemblage de deux cylindres voisins étant alors réalisé par soudure S entre les éléments de liaison 7 dont sont équipés ces cylindres (Fig. 6).
Dans cette variante l'élément de liaison 7 a une forme en T
~,, 130S37C) - 7a -ayant une branche horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre. On soude alors les deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole 6 d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins, tel que montré sur la Fig. 6.
Une autre variante de solidarisation entre eux des cylindres consiste à le faire en remplaçant les deux tronçons de l'élément 7 par un tronçon unique ayant la forme d'un I.
Dans cette variante, l'élément de liaison a une forme en I
ayant deux branches horizontales opposees, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales. On soude alors les deux extrémités libre d'une branche horizontale à la virole 6 d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horiæontale opposée à la virole 6 d'un cylindre voisin.
Le système selon l'invention sera ancré sur le site choisi par tout moyen approprié, tel qu'un ancrage funiculaire par chaînes ou cables relié à des ancres ou corps morts, un ancrage par haubans, ou un ancrage axial.
130~;370 Une torchere destinée à brûler les gaz pourra être supportée par un bras en porte-à-faux d'un côté de la plateforme 3, ou flotter sur l'eau à une certaine distance du système en étant reliée à celui-ci par une conduite flexible, un tanker navette devant être amarré et pouvoir 5 tourner librement autour du système de production, la torchère, le pont porte-hélicoptère et le point d'amarrage du tan}cer seront fixés sur une table tournante (T) (Figs lA et 3), la distance entre ces trois équipements demeurant constante. La mise en place de ce système sur le site choisi pourra avantageusement être réalisé en remorquant 10 séparément l'ensemble de cylindres (Fig. 2) et le pont mis en flot-taison, par exernple grâce à des barges 11 et 12 (Fig. 3). Par ballas-~age de certains cylindres, l'ensemble des cylindres est basculé en position verticale et le raccordement sur le site est alors effectué
entre le pont demeurant horizontal et l'ensemble de cylindres en position verticale. A cet effet, le pont et l'ensemble des cylindres seront réunis par des organes permettant de les solidariser et de le désolidariser facilement sur le site.
Un autre exemple avantageux de réalisation est illustré par la figure 4.
Le pont ou plateforme 3 est relié au cylindre de flottaison par au moins une articulation 8 permettant le transport de l'ensemble de production, pont 3 inclus, en position horizontale, après désolida-risation des organes de liaison 9 et 10, ce transport jusqu'au site choisi s'effectuant par remorquage à la surface de l'eau.
Pendant toute cette phase de transport, la position horizontale de la plateforme 3 est maintenue par lestage de cette plateforme ou/et utilisation de haubans, bracons ou vérins reliant cette plateforme aux Y 1' 2' 3 -30Lorsque le système a atteint le site choisi, l'ensemble des cylindres Al, A2, A3... est basculé jusqu'à une position verticalej tandis que le pont 3 demeure en position horizontale. Les organes de liaison 9 et 10 sont alors solidarisés (Fig. 5).
~3C~S370 Le système selon l'invention comporte des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage (Fig. 1).
La différence de densité entre l'eau et l'huile se traduit, en effet, par une variation de poids apparent dans l'eau du système, lors du remplissage ou de la vidange des réservoirs de stockage.
Afin d'éviter des variations correspondantes du tirant d'eau de la struc-ture pouvant geller le chargement des navires petroliers et affecter la stabilité statique du système, celui-ci peut être équipé de détecteurs des varia-tions de niveau de l'interface huile-eau dans les réservoirs de stockage, ces détecteurs commandant l'admission ou l'évacuation d'huile ou d'eau ou de gaz inerte ou d'air dans les chambres de ballastage B.
Claims (26)
1. Système modulaire flottant, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de cylindres disposés autour d'un même axe et reliés entre eux de manière rigide, ces cylindres comprenant en combinaison:
a) des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à
l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du niveau de l'eau environnante, et b) des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métal-liques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindres métal-liques ou parties de cylindres métalliques de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau.
a) des cylindres métalliques de stockage de l'huile, ce stockage étant effectué sur une colonne d'eau reliée à
l'eau environnant le système, le niveau de l'eau dans les cylindres descendant ou montant suivant que l'on stocke de l'huile ou qu'on en soutire, lesdits cylindres de stockage étant entièrement au-dessous du niveau de l'eau environnante, et b) des cylindres métalliques, ou parties de cylindres métal-liques de ballast, associés à des moyens de régulation adaptés à compenser la variation de flottabilité du système en fonction des variations du niveau eau-huile dans les cylindres de stockage, lesdits cylindres métal-liques ou parties de cylindres métalliques de ballast étant disposés au-dessous du niveau de l'eau.
2. Système suivant la revendication 1, dans lequel lesdits cylindres métalliques ou parties de cylindres métalliques de ballast sont remplis d'huile ou d'eau ou d'air ou de gaz inerte.
3. Système modulaire flottant selon la revendica-tion 1, comprenant au moins un cylindre métallique de flot-taison entouré au moins partiellement par lesdits cylindres de stockage et lesdits cylindres de ballast qui constituent un ensemble de cylindres périphériques, ce cylindre de flottaison étant adapté à occuper en service une position verticale, le bas dudit cylindre de flottaison étant situé
au-dessous du niveau de l'eau et le haut dudit cylindre émergeant au-dessus du niveau de l'eau et supportant un pont ou plateforme, lesdits cylindres métalliques périphériques descendant au-dessous du fond dudit cylindre de flottaison.
au-dessous du niveau de l'eau et le haut dudit cylindre émergeant au-dessus du niveau de l'eau et supportant un pont ou plateforme, lesdits cylindres métalliques périphériques descendant au-dessous du fond dudit cylindre de flottaison.
4. Système suivant la revendication 3, dans lequel ledit pont ou plateforme comporte des équipements de production et de vie.
5. Système suivant la revendication 3, dans lequel l'ensemble desdits cylindres de stockage descende au-dessous du fond du ou des cylindres de flottaison, ces cylindres de stockage étant fixés de manière rigide par sou-dure sur ce ou ces cylindres de flottaison, sur au moins 25% de la hauteur de ce ou de ces cylindres de flottaison.
6. Système suivant la revendication 3, dans lequel le pont d'une part, l'ensemble des cylindres d'autre part, sont séparables et solidarisables sur le site permettant le transport ou le remorquage séparément du pont et des cylin-dres, puis la solidarisation du pont demeurant en position horizontale à l'ensemble de cylindres basculé en position verticale.
7. Système suivant la revendication 3, dans lequel le pont est relié audit cylindre de flottaison par une liaison comportant une articulation permettant le transport de l'ensemble de production, pont inclus, en position ho-rizontale, l'ensemble des cylindres étant basculé jusqu'à
une position verticale sur le site, tandis que le pont demeure en position horizontale.
une position verticale sur le site, tandis que le pont demeure en position horizontale.
8. Système selon la revendication 3, dans lequel certains au moins desdits cylindres périphériques comportent une cloison interne délimitant à la partie supérieure de ces cylindres une chambre de ballast surmontant une chambre de stockage.
9. Système selon la revendication 1, dans lequel au moins un cylindres de flottaison est inséré parmi les cylindres de stockage et de ballast, lesdits cylindres étant disposés en arc de cercle.
10. Procédé de réalisation d'un système modulaire flottant qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux, cet ensemble comprenant au moins un cylindre de flottaison entouré par une couronne de cylindres périphériques, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi, et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux, cet ensemble comprenant au moins un cylindre de flottaison entouré par une couronne de cylindres périphériques, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi, et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
11. Procédé de réalisation d'un système modulaire flottant, qui consiste:
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide, cet ensemble comprenant au moins un cylindre central métallique de flottaison adapté à occuper en service une position verticale avec une partie inférieure qui se situe au-dessous du niveau de l'eau, ce cylindre de flottaison étant entouré par une couronne de cylindres périphériques qui descendent en service au-dessous dudit cylindre de flottaison, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur
- à remorquer en position horizontale sur un site choisi un ensemble de cylindres reliés entre eux de manière rigide, cet ensemble comprenant au moins un cylindre central métallique de flottaison adapté à occuper en service une position verticale avec une partie inférieure qui se situe au-dessous du niveau de l'eau, ce cylindre de flottaison étant entouré par une couronne de cylindres périphériques qui descendent en service au-dessous dudit cylindre de flottaison, - à remorquer un pont dans une position horizontale sur
12 le même site choisi, - à basculer en position verticale ledit ensemble de cylindres une fois arrivé sur le site choisi, et - à raccorder ledit pont audit ensemble de cylindres.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel ledit ensemble de cylindres et ledit pont sont séparément remorquer sur le site choisi.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel ledit ensemble de cylindres et ledit pont sont séparément remorquer sur le site choisi.
13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel ledit ensemble de cylindres et ledit pont sont remorquer ensemble sur le site choisi.
14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel ledit pont est remorqué sur le site choisi par des barges.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel ledit basculement de l'ensemble de cylindres de sa position horizontale en sa position verticale se fait par ballastage.
16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel on relie ledit pont audit cylindre de flottaison par au moins une articulation permettant le remorquage dudit ensemble de cylindres et ledit pont en position horizontale.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel on maintient ledit pont horizontal par lestage, et on utilise des haubans, bracons ou vérins pour relier ledit pont audit ensemble de cylindres.
18. Procédé selon la revendication 10, dans lequel chacun des cylindres comporte une virole, procédé qui consiste en plus à incorporer par soudure à la virole de chaque cylindre au moment de la réalisation de la virole un élément de liaison pour relier ensemble les cylindres voisins.
19. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on relie entre eux les cylindres qui sont voisins par des éléments de liaison, chacun des cylindres comportant une virole, un élément de liaison étant incorporé et soudé à la virole de chaque cylindre lors de la réalisation de la virole, et on réalise l'assemblage de deux cylindres voisins par soudure entre les éléments de liaison dont sont équipés lesdits cylindres.
20. Procédé selon la revendication 11, dans lequel chacun des cylindres comporte une virole, procédé qui consiste en plus à incorporer par soudure à la virole de chaque cylindre au moment de la réalisation de la virole un élément de liaison pour relier ensemble les cylindres voisins.
21. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on relie entre eux les cylindres qui sont voisins par des éléments de liaison, chacun des cylindres comportant une virole, un élément de liaison étant incorporé et soudé à la virole de chaque cylindre lors de la réalisation de la virole, et on réalise l'assemblage de deux cylindres voisins par soudure entre les éléments de liaison dont sont équipés lesdits cylindres.
22. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel on donne audit élément de liaison une forme en T
ayant une branches horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre, et on soude lesdites deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins.
ayant une branches horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre, et on soude lesdites deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins.
23. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel on donne audit élément de liaison une forme en I
ayant deux branches horizontales opposées, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales, et on soude les deux extrémités libre d'une branche horizontale à la virole d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horizontale opposée à la virole d'un cylindre voisin.
ayant deux branches horizontales opposées, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales, et on soude les deux extrémités libre d'une branche horizontale à la virole d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horizontale opposée à la virole d'un cylindre voisin.
24. Procédé selon la revendication 20 ou 21, dans lequel on donne audit élément de liaison une forme en T
ayant une branche horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre, et on soude lesdites deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins.
ayant une branche horizontale avec des extrémités libres et une branche verticale avec une extrémité libre, et on soude lesdites deux extrémités libres de la branche horizontale à
la virole d'un cylindre, et on soude ensemble les extrémités libres de deux branches verticales de deux éléments de liaison correspondants de deux cylindres voisins.
25. Procédé selon la revendication 20 ou 21, dans lequel on donne audit élément de liaison une forme en I
ayant deux branches horizontales opposées, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales, et on soude les deux extrémités libres d'une branche horizontale à la virole d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horizontale opposée à la virole d'un cylindre voisin.
ayant deux branches horizontales opposées, chacune ayant deux extrémités libres et une branche perpendiculaire à ces deux branches horizontales, et on soude les deux extrémités libres d'une branche horizontale à la virole d'un cylindre et les deux extrémités libres d'une branche horizontale opposée à la virole d'un cylindre voisin.
26. Procédé de réalisation d'un système modulaire flottant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres voisins comportant chacun une virole sont liés entre eux par un élément de liaison réalisé en incorporant, au moment de la réalisation de la virole, ledit élément de lisaison dans chacun de deux cylindres voisins puis en soudant ledit élément de liaison dans la virole de chacun desdits cylindres voisins.
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