EP1204806A1 - Support flottant comportant une cavite centrale comprenant une pluralite de compartiments - Google Patents

Support flottant comportant une cavite centrale comprenant une pluralite de compartiments

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EP1204806A1
EP1204806A1 EP00956616A EP00956616A EP1204806A1 EP 1204806 A1 EP1204806 A1 EP 1204806A1 EP 00956616 A EP00956616 A EP 00956616A EP 00956616 A EP00956616 A EP 00956616A EP 1204806 A1 EP1204806 A1 EP 1204806A1
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EP
European Patent Office
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riser
floating support
compartments
derrick
support according
Prior art date
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EP00956616A
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German (de)
English (en)
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EP1204806B1 (fr
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Michel Baylot
Michel Gassert
Xavier Rocher
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Saipem SA
Original Assignee
Bouygues Offshore SA
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0107—Connecting of flow lines to offshore structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B35/4413—Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/002—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling

Definitions

  • Floating support comprising a central cavity comprising a plurality of compartments
  • the present invention generally relates to the field of bottom-surface connections of the type comprising a vertical submarine pipe, called a riser or riser, connecting the sea bottom to a floating support installed on the surface.
  • the floating support structure is able to carry out all the drilling operations, putting into production and reconditioning of wells. It is also preferable that the floating support is capable of successively drilling several wells on the same site and then allowing the production and reconditioning operations of each of said wells.
  • This floating support generally comprises anchoring means to remain in position despite the effects of currents, winds and swells. In general, it also includes means for storing and processing petroleum as well as means for unloading towards tanker removers. The latter appear at regular intervals to carry out the removal of production.
  • the well heads are often distributed over the entire field and the production pipes, as well as the water injection lines and the control cables, are laid on the seabed in direction of a fixed location, vertically above which the floating support is positioned on the surface.
  • Some wells are located vertical to the floating support and the interior of the well is then accessible directly from the surface.
  • the well head fitted with its "Christmas tree” can be installed on the surface, on board the floating support. It is then possible to carry out, from a derrick installed on said floating support, all the drilling, production and maintenance operations of the well throughout the lifetime of said well. This is known as a dry wellhead.
  • the dry well heads are gathered in a limited area of the platform, in which the derrick is movable to come to be positioned vertically over each of the wells to carry out drilling operations or operations well maintenance throughout the life of the field.
  • the drilling derrick is a very high structure which can reach 60m and which has a lifting capacity which can exceed 500 tonnes, the means necessary to move it from one well to another and to keep it in position during operations on the wells lead to complex and expensive structures.
  • the SPARs and TLPs are also equipped with a multiplicity of risers subtended by floats consisting of drums surrounding the riser coaxially and held in position by guidance systems.
  • risers rise to the surface in a central cavity of the floating support called "ellbay" or drilling bay.
  • the cavity crosses the hull vertically right through on a height of about thirty meters, with a draft of about twenty meters; she is in general installed at the floating support axis, equidistant from its ends, because it is the area where the amplitudes of movements and accelerations are lowest when the ship is subjected to the phenomena of roll, pitch and yaw.
  • the floats concerned are large with in particular a diameter greater than 5m, and a length of 10 to 20m and have unitary buoyancies of up to 100 tonnes.
  • the float and the pipe are subjected to the effects of the swell, of the current, but being connected to the FPSO on the surface, are also indirectly subjected to the effects of the wind. This results in significant lateral and vertical movements, up to several meters, of the riser-float-barge assembly, especially in the area prone to swell.
  • risers are spaced from each other by several meters and also by several meters from the walls of the wellbay, which leads to wellbays which can reach 80 m in length and 20 m in width, on FPSO barges measuring up to 350 m in length, 80 m in width and having a height at the level of the plating which may reach and exceed 35 m.
  • FPSO barges measuring up to 350 m in length, 80 m in width and having a height at the level of the plating which may reach and exceed 35 m.
  • Such barges have a deadweight tonnage of up to and over 500,000 DWT.
  • the present invention relates to the transfer of risers within the cavity, preferably central, from their production position up to a position where drilling operations as well as heavy well maintenance operations are carried out, that is to say - say from a fixed derrick relative to the floating support.
  • drilling riser The drilling of the well is carried out at the main axis of the derrick, through a riser called “drilling riser", the function of which is to guide the drilling rods and to contain the mud in return of the well being drilled.
  • This drilling riser is assembled from unit lengths up to 50m, the assembly being lowered step by step, as and when said riser is assembled.
  • the part of the riser corresponding to the slice of water is disconnected from the well at sea level, then is directed towards a garage position after its length has been shortened by disassembly of one or more two unit lengths. By doing so, the drilling riser remains hanging, its lower end being located 50-100 m from the bottom.
  • the production riser can then be assembled in the same way step by step until it reaches the entrance to the well.
  • the floats are installed in the upper part as they are laid, then the base of the production riser is finally connected to the well.
  • the well is then equipped with various production casings and the "Christmas tree" of the dry well head is put in place.
  • the assembly is then transferred to its production position where it will remain for the entire life of the field, except for certain maintenance operations where it will be necessary to bring said riser to the main axis of the derrick to carry out heavy operations.
  • These guidance systems generally include tensioning by cables which make the transfer of the riser from one position to another within the central cavity (wellbay) long and difficult to carry out, in particular as regards movement from the position of production up to the position in the axis of the derrick.
  • a floating support comprising a rectangular or circular bay allowing the drilling and / or the deep-sea exploitation of a group of oil wells without it being necessary to move the drilling mast (derrick) relative to the bridge of the floating support structure to be able to operate on a well selected from the group of wells, and without the need to use an overhead crane to support and individually move a riser of a selected well from the group of wells, to be able to operate on the selected well.
  • the risers are fixed at intervals from each other, to a movable table which can be moved relative to the bridge of the floating structure along a path and such that the respective upper ends of the risers can be brought successively in vertical alignment with the tower.
  • the bay can have an elongated rectangular shape and the movable table is in this case rectangular, extending in the longitudinal direction of the rectangular bay and movable in translation in its longitudinal direction. A translation of the movable table along its longitudinal axis simultaneously displaces all the risers.
  • the bay can also have a circular shape and the movable table also a circular shape with a diameter corresponding to that of the circular bay arranged concentrically thereto and rotatably mounted in the circular bay around the vertical axis of that -this. Again a rotation of the circular table around its axis simultaneously moves all the risers attached to it.
  • a drawback of this system is that a displacement of the movable rectangular table or a rotation of the movable circular table causes a deflection of the assembly of the risers relative to the vertical. It follows that the tension or torsional forces on the risers then have a component which generates, by reaction on the floating structure, considerable forces between the floating support and said table and in the case of the circular table of the torque rotating said floating support structure about the axis of the circular table. The rotation of the circular table around its axis also subjects each riser to torsional forces.
  • a platform is also described in which the risers are grouped in a rectangular area according to a matrix arrangement which, in plan view, has 4 rows and 6 columns.
  • the tower which supports the apparatuses allowing the operations of drilling, production and reconditioning of the wells is mounted mobile on the deck of the platform by means of a slide system, so that the tower can be brought selectively into vertical alignment with the upper end of any of the risers.
  • the tower Since the surface well heads located at the upper ends of the risers must be spaced from center to center by several meters, the tower must be moved over a relatively large rectangular area and its support structure connecting it to the floating support must span the two longitudinal rows of well heads, so that the axis of the derrick can be moved to the right of the axis of each of said well heads on which we wish to intervene.
  • Such a support structure having to be able to move longitudinally and transversely relative to the axis of the floating support, will be of considerable size and complexity, and therefore of very high cost.
  • the weight of the derrick and the vertical load brought by it can reach and exceed 3500 tonnes, it will be necessary to have significant means of load balancing of the floating support, under the form for example of ballast.
  • a platform comprising a plurality of risers arranged at the internal periphery of a rectangular opening.
  • a mobile traveling crane above the bay is provided to support any riser and to bring the selected riser from its respective support at the periphery of the bay to the center of said bay in vertical alignment with a tower to allow drilling, production or reconditioning of the well corresponding to the selected riser.
  • Such an overhead crane must include a tensioning system capable of keeping the riser in tension during the transfer from the production position to the position at the axis of the derrick, where drilling or reconditioning of wells will be carried out.
  • the object of the present invention is to provide a new type of floating support in which transfers of the riser from one position to another within the cavity (wellbay) are simple to carry out and therefore can be carried out in complete safety.
  • an object of the present invention is to provide a new type of floating support in which the transfer of the risers from a production position to a drilling position within the cavity can be carried out by individually moving the risers without requiring d expensive infrastructure like an overhead crane.
  • the present invention provides a floating support which comprises a preferably central cavity comprising a plurality of compartments at the end of which said risers are in the production position, said compartments communicating with a central channel, at the end of which is located a drilling derrick, said compartments being arranged transversely to said central channel.
  • said compartments have a substantially rectangular longitudinal shape and they are arranged parallel to each other.
  • Each compartment therefore comprises a single riser at most, installed at the closed end of said compartment and which can be moved individually in the compartments and the central channel.
  • the buoyancy of the risers is ensured essentially, or even exclusively, by floats without the addition of an additional tensioning system, in particular by cable using a winch or hydraulic jack installed on the floating support.
  • an additional tensioning system in particular by cable using a winch or hydraulic jack installed on the floating support.
  • said compartments have a rectilinear longitudinal shape and are arranged parallel to each other, perpendicularly or at an angle with respect to said rectilinear central channel. They are preferably spaced from each other regularly.
  • said compartments and said central channel comprise a junction floor between said riser and said floating support on each bank, said junction floor defining a continuous channel of substantially constant width corresponding to a distance sufficient to install a riser between its two edges and to be able to move it using transfer means located on said junction floor.
  • said junction floor is located at an intermediate level, in particular at mid-height, between the bridge of the floating support and the water level.
  • the floating support according to the present invention comprises means for transferring said risers between their production position at the end of the compartments and the position of the derrick, said transfer means making it possible to move a said riser along said junction floor. by cooperating with said risers at said junction floor.
  • said transfer means cooperate with a device for holding and guiding the riser, said device ensuring the junction between said riser and said floating support.
  • said transfer means are fixed and integral with said floating support.
  • said transfer means comprise a set of winches and cables connecting said winches to said riser.
  • said transfer means comprise a carriage movable along said compartments and said channel.
  • said junction floor is equipped with guide rails which make it possible to guide said transfer means or said riser, in particular if said transfer means are fixed, along or respectively inside said compartments and said central channel , in particular at the intersection of said compartments and said central channel.
  • the riser is equipped with a support which ensures its junction with the junction floor comprising guide elements, preferably arranged below said support and integral with the latter, making it possible to guide said riser to the inside said compartments and said central channel and, where appropriate, inside said guide rails.
  • the riser is equipped with a holding and guiding device with respect to the floating support, it is the support ensuring the junction of the holding and guiding device with the junction floor which will include said guiding elements.
  • the floating support according to the present invention may also include a compartment transverse to the central channel at the level of the axis of the derrick, said compartment corresponding to a garage position of the riser.
  • said risers are equipped with canister-shaped floats surrounding the riser coaxially therewith, in the upper part of the riser, the buoyancy of the risers being ensured essentially by said floats without the addition of a tensioning system additional installed on the floating support.
  • the present invention also relates to a method of transferring a riser from its production position to its position within a drilling derrick on a floating support, according to which said riser is moved in said cavity.
  • floating support according to the invention, as will be explained in the detailed description.
  • said riser is moved by moving said device for holding and guiding the riser relative to the floating support, itself integral with said riser.
  • the device for holding and guiding the riser relative to the floating support allows relative movements of the floating support and the riser, so as to withstand current fatigue forces corresponding to loads of up to 10 tonnes, and occasional forces extremes corresponding to loads of up to 100 Tons, or even 200 Tons or more.
  • the device for holding and guiding the riser relative to the floating support must be able to authorize movements substantially vertical longitudinal up to 5 meters or more.
  • the riser must remain substantially coaxial with the axis of the derrick.
  • this device for holding and guiding the riser relative to the floating support comprises articulation means integral with said floating support allowing: a) the rotation of said riser about a horizontal axis perpendicular to the longitudinal axis of said riser, in the limit of a cone with a half-angle at the apex less than or equal to 10 °, said horizontal axis and said apex of the cone being situated substantially in the center of the riser and at the level of the median plane of the zone where said means of articulation along the longitudinal axis, and b) said sliding of said riser along the longitudinal axis and said guide of the lateral displacements of said riser in a horizontal plane perpendicular to said longitudinal axis of the riser, and said articulation means comprise:
  • friction pads having a bearing surface with said riser, said pads being mounted on a pad support allowing the pivoting of said pads around an axis perpendicular to said longitudinal axis of said riser, and preferably
  • said pads cooperating with rollers, so that said rollers are supported on said riser, and allow it to slide, and said riser comes to bear on said pads only when said rollers move under the effect of the lateral displacements of said riser.
  • longitudinal axis of the riser is meant the vertical axis when the riser is in the rest position, that is to say not subject to movements related to the agitation of the sea.
  • This device for holding and guiding the riser relative to the floating support is designed to withstand variable forces in the horizontal plane.
  • the rollers preferably guide the riser subjected to current loads of low loads of approximately 10 tonnes, and the pads provide guidance when the riser is subjected to heavy loads under extreme conditions of implementation, in particular up to 'to 100 Tons.
  • This device for holding and guiding the riser relative to the floating support can be put in place on the floating support to maintain and guide undit laugh in its production position, or it can be connected to said means for transferring said riser from its production position towards the axis of a drilling derrick.
  • said articulation means are preferably disposed at the level of the junction floor between said riser and said support, located in the wall of the cavity of the floating support between the bridge of the floating support and the level of the 'water.
  • the holding and guiding device can also be placed in place on said floating support to maintain and guide a riser in operating position in a derrick installed on said floating support, more precisely at the axis of said derrick.
  • Figure 1 is a top plan view of the central cavity 1 of the floating support with its central cavity, associated with a sectional view of the drilling derrick 7 at a level corresponding to the level + 10m relative to said junction floor 8 ,
  • FIG. 2 is a plan view according to FIG. 1, further comprising the means 12 for transferring the riser from its production position 4 to the axis of the drilling derrick 6,
  • Figure 3 is a side view of a riser equipped with a device for holding and guiding the riser relative to the floating support 9, comprising a plurality of rollers 19 and pads 15 installed alternately all around said riser 2 ,
  • Figure 4 is a top view of a holding and guiding device 9 of the type of Figure 3, resting on the junction floor 8 on which is shown a compartment 3 forming a channel allowing the riser assembly -device holding and guiding to be moved towards the axis of the derrick;
  • FIGS. 1 and 5 show a floating support of the type comprising a rectangular central cavity 1 with vertical peripheral walls s 10 within which a plurality of risers 2 can be positioned.
  • the central cavity 1 rectangular has a horizontal junction floor 8 which ensures the junction between the risers and the floating support.
  • This junction floor 8 is located approximately halfway between the water level 1 3 and the bridge 1 1 of the floating support ( Figure 5).
  • An opening in the junction floor forms a continuous channel, the two edges of which are formed by said floor are spaced apart by a substantially constant distance.
  • This continuous channel of substantially constant width is composed of a plurality of compartments 3 of longitudinal shape at the end of which said risers 2 are in production position 4 and of a central channel 5 of longitudinal shape, at the end of which a drilling derrick 7 is situated 6, said compartments being arranged transversely with respect to said central channel 5.
  • the compartments 3 are rectangular, arranged parallel to one another and transversely with respect to the central channel 5, either perpendicularly or at an angle, that is to say with an inclination (therefore not perpendicular) relative to the longitudinal axis of the channel 5.
  • the compartments 3 and the central channel 5 preferably have substantially the same width.
  • FIG. 1 there is shown a view from above and in plan the junction floor 8 of said compartments 3 and central channel 5.
  • the compartments 3 and the central channel 5 therefore form s channels of substantially constant width and having continuity between the said positions of the riser in the production position and the axis 6 of the derrick 7.
  • These compartments 3 communicate with the central channel 5, which makes it possible to move a laugh on the junction floor 8 between its production position 4 and the position at axis 6 of the derrick.
  • Ten production positions 4 have been shown, but only one is equipped with its riser 2 equipped with a guide device 9 secured to the junction floor 8.
  • FIG. 1 0 locations 4 for production risers 2 are represented, the rectangular compartments 3 are spaced apart from each other by approximately 5 m and their end is located 5 m from the wall 1 0 vertical device of the central cavity 1.
  • the length of said rectangular compartments 3 is approximately 6.5 m to the axis of the channel 5, and their width is approximately lm to 1.5m.
  • said central channel 5 will have a substantially identical width, that is to say approximately lm to 1.5m and its length will depend on the number of well heads, which represents approximately 30m in the case illustrated in FIG. 1.
  • a riser 2 At the end of a compartment 3 is located a riser 2 in the production position 4.
  • the riser 2 is equipped with a holding and guiding device 9 consisting of articulation means as shown in Figures 3,4 and 5, notably in the PO plan.
  • This device for holding and guiding the relative movements of the riser 2 relative to the floating support allows vertical and lateral movements of the riser, since they comprise means of rotation about an axis XX '/ YY' perpendicular to the longitudinal axis ZZ 'of the riser, and sliding means along the longitudinal axis ZZ' of the riser.
  • the compartments are arranged perpendicular to the channel on one bank of the channel and on the cob with an inclination of the order of 45 ° relative to the axis XX 'of the channel on the other bank of the channel.
  • the junction floor 8 further comprises transfer means 12 for the riser 2 and a guide device 9, made up of winches 12 ] connected by cables 12, to the holding and guide device 9 moving by simple sliding on the junction floor 8 and being guided in the compartments and the channel 3 by rails 12 3 .
  • These two winches allow the riser-guide device 9 assembly to be moved between the production position 4 and the axis of the central channel 5.
  • the rails 12 3 facilitate the passage of the device 9 to the right of the adjacent compartments from the starting position. , to axis 16 of the derrick.
  • the riser and its guide device 9 being in position in the central channel 5, the winches 12 4 are then connected to a support 14 of the guide device 9 by two cables 12 5 , and the cables 12, winches 12, are then disconnected.
  • the riser-guide device 9 assembly is then transferred from the central position 5 to the axis 6 of the derrick.
  • rails 12 3 are shown which follow the compartments 3 and the channel 5 all along the path between the production positions 4 and the axis 6 of the derrick, so that the compartments 3 are crossed at the level of their intersection with the central channel 5 by said rails 12 3 , which can however be removable.
  • the holding and guiding device 9 of the riser 2 rests on the junction floor 8. It is therefore possible to transfer the riser 2 from its production position 4 to its position 6 in the derrick 7 by transferring a holding and guiding device 9 with which the riser is fitted integrally.
  • FIG 3 there is shown an embodiment of the guide device 9, wherein the pads 1 5 and the rollers 19 cooperate as mentioned above.
  • This guide device 9 authorizes: a) the movements of the riser parallel to its longitudinal axis ZZ ', and b) the angular movements along axes XX' and YY 'in a horizontal plane, limited to the cone of half-angle at the apex 8 , the half-angle of said cone being, according to the invention, less than 10 degrees; c) very limited lateral displacements in the plane of the axes XX 'and YY'.
  • the holding and guiding device 9 shown in Figures 3 and 4 consists of a plurality of rollers 19 and pads 15 installed alternately around said riser, and comprises at least three casters and three pads arranged in a regular manner around said riser.
  • rollers are in contact with the riser 2.
  • the rollers 19 disappear and the pads then come into direct contact with the wall of the riser.
  • the transmission of forces between riser and junction floor is then done so substantially symmetrical with respect to the plane XX '/ YY' whatever the value of the angle ⁇ formed by the axis of the riser with the vertical.
  • FIG. 4 is a top view relating to a holding and guiding device 9 similar to that of FIG. 3 showing the guiding device 9 of the riser 2 in the position corresponding to the production position 4 and resting on the floor of j anointing 8.
  • Said junction floor 8 forms a compartment forming a channel allowing the riser assembly 2- guide device 9 to be moved towards the axis 6 of the derrick 7.
  • the guide device consists of:
  • the guide device 9 is integral with the junction floor 8 via a support 14 which can be detached from the floor when the device is transferred to another position.
  • the guide device 9 can be transferred with the riser 2 towards the axis of the derrick.
  • said guide device 9 can just as easily be left in place. It is then opening, so as to be able to release the riser 2 which is then taken care of by a second guiding device ensuring the same function, with the difference however that the transfer operation being of short duration and being preferably carried out in in calm weather, said guide device 9 can be considerably simplified.
  • the guide device 9 comprises a support 14 in the form of a washer which rests on the junction floor 8 by pads 14 2 sliding on said floor 8 to transfer the riser inside the central channel 5 when the winches (not shown) 12 4 and cables 12 5 are used.
  • Tubular guide elements 1 arranged below the support 14 and integral with the latter make it possible to guide the assembly inside the channel 5 formed by the edges of the junction floor 8.
  • the riser When drilling the well, the riser is a riser specially designed for said drilling. It is located at the center of the derrick and is kept coaxially throughout the drilling operations which can last more than a month.
  • the drilling riser is disconnected from the well head then it is moved laterally to the garage position 17 while keeping, during the transfer, a guide 12 3 at the junction floor 8. In position 17, it is then kept in suspension by means not shown, such as cables connected to the structure of the derrick or else it rests on a support, not shown, secured to the wall of the cavity.
  • means not shown such as cables connected to the structure of the derrick or else it rests on a support, not shown, secured to the wall of the cavity.
  • the derrick has a second working location 18 located in the grip of the supporting structure of said derrick.
  • working location is understood here to mean a location vertically installed with handling means allowing intervention operations to be carried out on the production risers, such as maintenance operations for the "Christmas tree” or maintenance of the interior of the well at different depths. Vertical means of this location are therefore installed lifting and handling of capacity generally lower than the corresponding means installed at the axis of the derrick.
  • lifting means capable of reaching loads of 500 tonnes on the hook, the latter having a vertical stroke of up to 50 meters, while on the secondary work axis 1 8, we install a lifting capacity limited to, for example, 100 tonnes with a hook stroke limited to, for example, 12 meters vertically. It is thus possible to work on drilling a well at axis 6 of the derrick and to work in position 1 8 simultaneously with the maintenance of another well, using simultaneously the structure of the derrick to support the loads and manipulate the necessary tools.

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Description

Support flottant comportant une cavité centrale comprenant une pluralité de compartiments
La présente invention concerne généralement le domaine des liaisons fond-surface du type comportant une conduite sous-marine verticale, appelée colonne montante ou riser, reliant le fond de la mer jusqu'à un support flottant installé en surface.
Dès que la profondeur d'eau devient importante, l'exploitation des champs de production notamment des champs pétroliers s'effectue en général à partir de supports flottants. Dans le cas de l'exploitation de gisement sous-marin d'hydrocarbure par grands fonds, il est préférable pour des raisons économiques que la structure de support flottant soit en mesure d'effectuer l'ensemble des opérations de forage, de mise en production et de reconditionnement des puits. Il est également préférable que le support flottant soit capable de forer successivement plusieurs puits sur un même site et permette ensuite les opérations de production et de reconditionnement de chacun desdits puits. Ce support flottant comporte en général des moyens d'ancrage pour rester en position malgré les effets des courant, des vents et de la houle. Il comporte aussi en général des moyens de stockage et de traitement du pétrole ainsi que des moyens de déchargement vers des pétroliers enleveurs. Ces derniers se présentent à intervalle régulier pour effectuer l'enlèvement de la production. L'appellation de ces supports flottants, en général de type barge, est le terme anglo-saxon "Floating Production Storage Offloading" (signifiant "moyen flottant de stockage, de production et de déchargement") ci-après abrégé par "FPSO". De nombreuses variantes ont été développées tels les SPARS (, longs cigares flottants verticaux maintenus en position par des ancrages caténaires, ou encore les TLPs ("Tension Leg Platform"), plates- formes à lignes d'ancrage tendues, lesdites lignes étant en général verticales.
Les têtes de puits sont souvent réparties sur la totalité du champ et les conduites de production, ainsi que les lignes d'injection d'eau et les câbles de contrôle commande, sont déposés sur le fond de la mer en direction d'un emplacement fixe, à la verticale duquel le support flottant est positionné en surface.
Certains puits sont situés à la verticale du support flottant et l'intérieur du puits est alors accessible directement depuis la surface. Dans ce cas la tête de puits équipée de son "arbre de Noël" peut être installée en surface, à bord du support flottant. On peut alors effectuer, à partir d'un derrick installé sur ledit support flottant, toutes les opérations de forage, de production et de maintenance du puits pendant toute la durée de vie dudit puits. On parle alors de tête de puits sèche.
Dans le cas des SPARs et des TLPs, les têtes de puits sèches sont rassemblées dans une zone limitée de la plateforme, dans laquelle le derrick est déplaçable pour venir se positionner à la verticale de chacun des puits pour effectuer les opérations de forage ou les opérations de maintenance du puits pendant toute la durée de vie du champ.
Le derrick de forage étant une structure de grande hauteur pouvant atteindre 60m et possédant une capacité de levage pouvant dépasser 500 tonnes, les moyens nécessaires pour le déplacer d'un puits à l'autre et pour le maintenir en position pendant les opérations sur les puits conduisent à des structures complexes et onéreuses.
Pour maintenir le riser équipé de sa tête de puits sèche en position sensiblement verticale il convient d'exercer une traction vers le haut qui peut être appliquée, soit par un système de tensionnement à câbles à l'aide de treuils ou de vérins hydrauliques installés sur le support flottant, soit à l'aide de flotteurs répartis le long du riser et installés à diverses profondeurs, soit encore par une combinaison des deux.
On connaît le brevet FR 2.754.01 1 décrivant une barge et un système de guidage pour riser, ce dernier étant équipé de flotteurs.
Les SPARs et TLPs sont elles aussi équipées d'une multiplicité de risers sous-tendus par des flotteurs consistant dans des bidons entourant le riser coaxialement et maintenus en position par des systèmes de guidage.
Dans les FPSOs, les risers remontent en surface dans une cavité centrale du support flottant appelée " ellbay" ou baie de forage. La cavité traverse la coque verticalement de part en part sur une hauteur d'environ trente mètres, avec un tirant d'eau d'environ vingt mètres ; elle est en général installée à l'axe support flottant, à égale distance de ses extrémités, car c'est la zone où les amplitudes des mouvements et des accélérations sont les plus faibles lorsque le navire est soumis aux phénomènes de roulis, de tangage et de lacet.
La profondeur d'eau de certains champs pétroliers dépassant 1 500m et pouvant atteindre 2 000 à 3 000m, le poids des risers sur de telles hauteurs nécessite leur maintient en position, des efforts verticaux pouvant atteindre et dépasser plusieurs centaines de tonnes. On utilise des éléments de flottabilité de type "bidon" installés à divers niveaux sur les risers reliant la surface aux ultra grands fonds (1000-3000m).
Les flotteurs concernés sont de grandes dimensions avec notamment un diamètre supérieur à 5m, et une longueur de 10 à 20m et possèdent des flottabilités unitaires pouvant atteindre 100 tonnes.
Le flotteur et la conduite sont soumis aux effets de la houle, du courant, mais étant raccordés au FPSO en surface, sont aussi indirectement soumis aux effets du vent. Il en résulte des mouvements latéraux et verticaux importants, pouvant atteindre plusieurs mètres, de l'ensemble riser-flotteur-barge, surtout dans la zone sujette à la houle.
Pour éviter que les risers n'interfèrent entre eux et n'interfèrent avec la coque du support flottant, lesdits risers sont écartés les uns des autres de plusieurs mètres et aussi de plusieurs mètres des parois de la wellbay , ce qui conduit à des wellbays pouvant atteindre 80 m de longueur et 20m de largeur, sur des barges FPSO mesurant jusqu'à 350 m de longueur, 80 m de largeur et possédant une hauteur au niveau du bordé pouvant atteindre et dépasser 35 m. De telles barges ont un tonnage de port en lourd pouvant atteindre et dépasser 500 000 TPL.
Ces mouvements des risers engendrent des efforts différentiels importants entre le riser et les systèmes de guidage solidaires du support flottant.
L'amplitude des déplacements et le niveau très élevé des efforts au niveau des risers, conduisent à concevoir des systèmes de guidage capables de résister non seulement aux conditions extrêmes mais aussi aux phénomènes de fatigue et d'usure cumulées pendant la durée de vie des installations, laquelle peut dépasser 25 ans. La présente invention concerne le transfert des risers au sein de la cavité, de préférence centrale, depuis leur position de production j usque dans une position où les opérations de forage ainsi que les opérations lourdes de maintenance de puits sont effectuées, c'est-à-dire à partir d'un derrick fixe par rapport au support flottant.
Le forage du puits est réalisé à l'axe principal du derrick , à travers un riser dit "riser de forage" , dont la fonction est de guider les tiges de forage et de contenir la boue en retour du puits en cours de percement. Ce riser de forage est assemblé à partir de longueurs unitaires pouvant atteindre 50m, l'ensemble étant descendu en pas à pas, au fur et à mesure de l'assemblage dudit riser. En fin de forage, la partie du riser correspondant à la tranche d'eau est déconnecté du puits au niveau du fond de la mer, puis est dirigée vers une position de garage après que sa longueur aie été raccourcie par désassemblage d'une ou de deux longueurs unitaires. En procédant ainsi, le riser de forage reste pendu, son extrémité inférieure étant située à 50- 100 m du fond.
Le riser de production peut alors être assemblé de la même manière en pas à pas jusqu'à ce qu'il atteigne l'entrée du puits. Les flotteurs sont installés dans la partie haute au fur et à mesure de la pose, puis l'embase du riser de production est enfin connectée au puits. Le puits est alors équipé des divers tubages de production et "l'arbre de Noël" de la tête de puits sèche est mis en place.
L'ensemble est alors transféré vers sa position de production où il restera pendant toute la durée de vie du champ, sauf pour certaines opérations de maintenance où il sera nécessaire de ramener ledit riser à l'axe principal du derrick pour effectuer des opérations lourdes.
Ces systèmes de guidage comprennent en général des tensionnements par câbles qui rendent le transfert du riser d'une position à une autre au sein de la cavité centrale (wellbay) longue et difficile à réaliser, notamment en ce qui concerne le déplacement depuis la position de production jusqu'à la position dans l'axe du derrick.
Dans FR 2747728, on décrit un support flottant comprenant une baie rectangulaire ou circulaire permettant le forage et/ou l'exploitation par grands fonds d'un groupe de puits d'hydrocarbures sans qu'il soit nécessaire de déplacer le mât de forage (derrick) par rapport au pont de la structure du support flottant pour pouvoir opérer sur un puits sélectionné du groupe de puits, et sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un pont roulant pour prendre en charge et déplacer individuellement une colonne montante d'un puits sélectionné du groupe de puits, pour pouvoir opérer sur le puits sélectionné.
Dans ce brevet FR 2747728, les colonnes montantes sont fixées à intervalle les unes des autres, à une table mobile qui peut être déplacée par rapport au pont de la structure flottante le long d'un traj et tel que les extrémités supérieures respectives des colonnes montantes puissent être amenées successivement en alignement vertical avec la tour. La baie peut avoir une forme rectangulaire allongée et la table mobile est dans ce cas rectangulaire, s'étendant dans le sens longitudinal de la baie rectangulaire et mobile en translation dans son sens longitudinal. Une translation de la table mobile suivant son axe longitudinal déplace simultanément toutes les colonnes montantes. La baie peut aussi avoir une forme circulaire et la table mobile une forme également circulaire d'un diamètre correspondant à celui de la baie circulaire disposée concentriquement à celle-ci et montée mobile en rotation dans la baie circulaire autour de l'axe vertical de celle-ci. Là encore une rotation de la table circulaire autour de son axe déplace simultanément toutes les colonnes montantes qui y sont attachées.
Un inconvénient de ce système est qu'un déplacement de la table rectangulaire mobile ou une rotation de la table circulaire mobile provoquent une déflexion de l'ensemble des colonnes montantes par rapport à la verticale. Il en résulte que les forces de tension ou de torsion sur les colonnes montantes ont alors une composante qui engendre, par réaction sur la structure flottante, des efforts considérables entre le support flottant et ladite table et dans le cas de la table circulaire des couples tendant à faire tourner ladite structure de support flottant autour de l'axe de la table circulaire. La rotation de la table circulaire autour de son axe soumet également chaque colonne montante à des efforts de torsion.
Dans FR 2747728 on décrit également une plateforme dans laquelle les colonnes montantes sont regroupées dans une zone rectangulaire selon une disposition matricielle qui, vue en plan, comporte 4 rangées et 6 colonnes. La tour qui supporte les appareils permettant les opérations de forage, de production et de reconditionnement des puits est montée mobile sur le pont de la plateforme au moyen d'un système de glissière, de telle façon que la tour puisse être amenée sélectivement en alignement vertical avec l'extrémité supérieure de l'une quelconque des colonnes montantes. Etant donné que les têtes de puits de surface situées aux extrémités supérieures des colonnes montantes doivent être espacées de centre à centre de plusieurs mètres, la tour doit être déplacée sur une zone rectangulaire de relativement vaste étendue et sa structure de supportage la reliant au support flottant devra enjamber les deux rangées longitudinales de têtes de puits, pour que l'axe du derrick puisse être déplacé au droit de l'axe de chacune desdites têtes de puits sur lesquelles ont souhaite intervenir. Une telle structure de supportage devant pouvoir se déplacer longitudinalement et transversalement par rapport à l'axe du support flottant, sera d'une ampleur et d'une complexité considérable, et donc d'un coût très élevé. De plus, lorsque le derrick intervient sur une rangée latérale, le poids du derrick et la charge verticale apportée par celui-ci pouvant atteindre et dépasser 3500 tonnes, il sera nécessaire de disposer de moyens importants d'équilibrage de charge du support flottant, sous la forme par exemple de ballast.
Dans FR 2747728, on connaît également une plateforme comprenant une pluralité de colonnes montantes disposées à la périphérie interne d'une baie rectangulaire. Un pont roulant mobile au-dessus de la baie est prévu pour prendre en charge n'importe quelle colonne montante et pour amener la colonne montante sélectionnée depuis son support respectif à la périphérie de la baie jusqu'au centre de ladite baie en alignement vertical avec une tour afin de permettre les opérations de forage, de production ou de reconditionnement du puits correspondant à la colonne montante sélectionnée. Un tel pont roulant devra comporter un système de tensionnement capable de maintenir en tension le riser lors du transfert depuis la position de production vers la position à l'axe du derrick, où seront effectuées les opérations de forage ou de reconditionnement des puits. Les efforts verticaux de tensionnement pour soutenir un riser grand fond pouvant atteindre et dépasser 300, voire 500 tonnes ou plus, la structure du pont roulant sera considérable car elle devra enjamber intégralement la baie et devra pouvoir passer sous la structure du derrick. L'embase dudit derrick devra alors être considérablement élargie et renforcée pour laisser libre le passage du pont roulant.
Le but de la présente invention est de fournir un nouveau type de support flottant dans lequel les transferts du riser dans une position à une autre au sein de la cavité (wellbay) soient simples à réaliser et donc puissent être effectués en toute sécurité.
Plus particulièrement, un but de la présente invention est de fournir un nouveau type de support flottant dans lequel le transfert des risers depuis une position de production à une position de forage au sein de la cavité peut être réalisé en déplaçant individuellement les risers sans nécessiter d'infrastructure coûteuse comme un pont roulant..
Pour ce faire, la présente invention fournit un support flottant qui comporte une cavité de préférence centrale comprenant une pluralité de compartiments à l'extrémité desquels lesdits risers sont en position de production, lesdits compartiments communiquant avec un canal central, à l'extrémité duquel est situé un derrick de forage, lesdits compartiments étant disposés transversalement par rapport audit canal central.
Avantageusement, lesdits compartiments ont une forme longitudinale essentiellement rectangulaire et ils sont disposés parallèlement entre eux.
Chaque compartiment comprend donc un seul riser au maximum, installé à l'extrémité fermée dudit compartiment et pouvant être déplacé individuellement dans les compartiments et le canal central.
De préférence, la flottabilité des risers est assurée essentiellement, voire exclusivement par des flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire, notamment par câble à l'aide de treuil ou de vérin hydraulique installé sur le support flottant. Ainsi, le déplacement des risers se trouve considérablement facilité.
Dans un mode de réalisation particulier, lesdits compartiments ont une forme longitudinale rectiligne et sont disposés parallèlement entre eux, perpendiculairement ou en épi par rapport à undit canal central rectiligne. Ils sont de préférence espacés l'un de l'autre de manière régulière. De façon avantageuse, lesdits compartiments et ledit canal central comprennent un plancher de jonction entre ledit riser et ledit support flottant sur chaque rive, ledit plancher de jonction définissant un canal continu de largeur sensiblement constante correspondant à une distance suffisante pour installer un riser entre ses deux rives et pour pouvoir le déplacer à l'aide de moyens de transfert situés sur ledit plancher de jonction.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit plancher de jonction est situé à un niveau intermédiaire, notamment à mi-hauteur, entre le pont du support flottant et le niveau de l'eau.
De préférence, le support flottant selon la présente invention comprend des moyens de transfert desdits risers entre leur position de production à l'extrémité des compartiments et la position du derrick, lesdits moyens de transfert permettant de déplacer un dit riser le long dudit plancher de jonction en coopérant avec lesdits risers au niveau dudit plancher de jonction.
Dans un mode de réalisation, lorsque le riser est équipé d'un dispositif de guidage et de maintien du riser dans ses mouvements relatifs par rapport au support flottant, ledit dispositif de maintien et de guidage coopérant notamment avec ledit riser et ledit support flottant au niveau dudit plancher de jonction, lesdits moyens de transfert coopèrent avec un dispositif de maintien et de guidage du riser, ledit dispositif assurant la jonction entre ledit riser et ledit support flottant.
Selon une variante de réalisation, lesdits moyens de transfert sont fixes et solidaires dudit support flottant.
En particulier, lesdits moyens de transfert comprennent un ensemble de treuils et de câbles reliant lesdits treuils audit riser.
De façon avantageuse, lesdits moyens de transfert comprennent un chariot mobile le long desdits compartiments et dudit canal.
De façon avantageuse encore, ledit plancher de jonction est équipé de rails de guidage qui permettent de guider lesdits moyens de transfert ou ledit riser, notamment si lesdits moyens de transfert sont fixes, le long ou respectivement à l'intérieur desdits compartiments et dudit canal central, notamment à l'intersection desdits compartiments et dudit canal central. Dans un mode de réalisation, le riser est équipé d'un support qui assure sa jonction avec le plancher de jonction comportant des éléments de guidage, de préférence disposés dessous ledit support et solidaires de celui- ci, permettant de guider ledit riser à l'intérieur desdits compartiments et dudit canal central et, le cas échéant, à l'intérieur desdits rails de guidage.
Si le riser est équipé d'un dispositif de maintien et de guidage par rapport au support flottant, c'est le support assurant la jonction du dispositif de maintien et de guidage avec le plancher de jonction qui comportera desdits éléments de guidage.
Le support flottant selon la présente invention peut également comporter un compartiment transversal au canal central au niveau de l'axe du derrick, ledit compartiment correspondant à une position de garage du riser.
Dans un mode de réalisation avantageux, lesdits risers sont équipés de flotteurs en forme de bidon entourant le riser de façon coaxiale à celui-ci, en partie haute du riser, la flottabilité des risers étant assurée essentiellement par lesdits flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire installé sur le support flottant.
La présente invention a également pour objet un procédé de transfert sur un support flottant d'un riser depuis sa position de production jusqu'à sa position au sein d'un derrick de forage, selon lequel on déplace ledit riser dans ladite cavité d'un support flottant selon l'invention, comme il sera explicité dans la description détaillée.
Dans un mode de réalisation avantageux, on déplace ledit riser en déplaçant ledit dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant, lui-même solidaire dudit riser.
Le dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant autorise des mouvements relatifs du support flottant et du riser, de manière à supporter des efforts courants de fatigue correspondant à des charges pouvant aller jusqu'à 10 tonnes, et des efforts occasionnels extrêmes correspondant à des charges pouvant atteindre 100 Tonnes, voire 200 Tonnes ou plus.
Dans tous les cas, le dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant doit pouvoir autoriser des déplacements longitudinaux sensiblement verticaux jusqu'à 5 mètres, voire plus. En outre, pour les opérations réalisées à l'axe du derrick, le riser doit rester sensiblement coaxial à l'axe du derrick.
Avantageusement, ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant comprend des moyens d'articulation solidaires dudit support flottant permettant : a) la rotation dudit riser autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit riser, dans la limite d'un cône de demi-angle au sommet inférieur ou égal à 10°, ledit axe horizontal et ledit sommet du cône étant situés sensiblement au centre du riser et au niveau du plan médian de la zone où sont situés lesdits moyens d'articulation le long de l'axe longitudinal, et b) lesdits coulis sements dudit riser selon l'axe longitudinal et ledit guidage des déplacements latéraux dudit riser dans un plan horizontal perpendiculaire audit axe longitudinal du riser, et lesdits moyens d'articulation comprennent :
. des patins de frottement présentant une surface d'appui avec ledit riser, lesdits patins étant montés sur un support de patins permettant le pivotement desdits patins autour d'un axe perpendiculaire audit axe longitudinal dudit riser, et de préférence
. lesdits patins coopérant avec des roulettes, de sorte que lesdites roulettes sont en appui sur ledit riser, et permettent son coulissement, et ledit riser ne vient en appui sur lesdits patins que lorsque lesdites roulettes se déplacent sous l'effet des déplacements latéraux dudit riser.
Par "axe longitudinal du riser", on entend l'axe vertical lorsque le riser est en position de repos, c'est-à-dire non soumis à des mouvements liés à l'agitation de la mer.
Ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant est conçu pour supporter des efforts variables dans le plan horizontal. Les roulettes assurent de préférence le guidage du riser soumis à des efforts courants de faibles charges d'environ 1 0 Tonnes, et les patins assurent le guidage lorsque le riser est soumis à des fortes charges dans des conditions extrêmes de mise en œuvre, notamment jusqu'à 100 Tonnes. Ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant peut être mis en place sur le support flottant pour maintenir et guider undit ri ser dans sa position de production, ou il peut être relié à desdits moyens de transfert d'undit riser depuis sa position de production vers l'axe d'un derrick de forage. Dans ces deux cas, lesdits moyens d'articulation sont de préférence disposé s au niveau du plancher de j onction entre ledit riser et ledit support, situé dans la paroi de la cavité du support flottant entre le pont du support flottant et le niveau de l'eau.
Le dispo sitif de maintien et de guidage peut aussi être mi s en place sur ledit support flottant pour maintenir et guider undit riser en po sition d'opération dans un derrick installé sur ledit support flottant, plus préci sément à l'axe dudit derrick.
D'autres caractéristiques et avantage s de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de certains modes de réalisation qui va suivre, faite en référence aux figures suivante s dans lesquelles :
• la figure 1 est une vue de dessus en plan de la cavité centrale 1 du support flottant avec sa cavité centrale, associée à une vue en coupe du derrick de forage 7 à un niveau correspondant au niveau + 10m par rapport audit plancher de jonction 8,
• la figure 2 est une vue en plan selon la figure 1 , comportant, de plus, les moyens de transfert 12 du riser, depuis sa position de production 4 jusqu'à l'axe du derrick de forage 6,
• la figure 3 est une vue de côté d'un riser équipé d'un dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant 9, comportant une pluralité de roulettes 19 et de patins 15 installés en alternance tout autour dudit riser 2,
• la figure 4 est une vue de dessus d'un dispositif de maintien et de guidage 9 du type de la figure 3, reposant sur le plancher de j onction 8 sur laquelle est figuré un compartiment 3 formant un canal permettant à l'ensemble riser-dispositif de maintien et de guidage d'être déplacé vers l'axe du derrick ;
La figure 5 est une vue de côté d'un riser en cours de transfert dans le canal central de la cavité. Sur les figures 1 et 5 , on a représenté un support flottant du type comportant une cavité centrale rectangulaire 1 à parois périphérique s verticale s 10 au sein de laquelle peut être po sitionnée une pluralité de risers 2. Selon l'invention, la cavité centrale 1 rectangulaire comporte un plancher de j onction 8 horizontal qui as sure la j onction entre les risers et le support flottant. Ce plancher de j onction 8 s e situe à environ mi-hauteur entre le niveau de l'eau 1 3 et le pont 1 1 du support flottant (figure 5) . Une ouverture dans le plancher de j onction forme un canal continu dont les deux rives constituées par ledit plancher sont espacées d'une distance sensiblement constante. Ce canal continu de largeur sensiblement constante, est compo sé d'une pluralité de compartiments 3 de forme longitudinale à l'extrémité desquels lesdits risers 2 sont en po sition de production 4 et d'un canal central 5 de forme longitudinale, à l'extrémité duquel est situé 6 un derrick de forage 7, lesdits compartiments étant di sposés transversalement par rapport audit canal central 5.
Les compartiments 3 sont rectangulaires, disposés parallèlement entre eux et transversalement par rapport au canal central 5 , soit perpendiculairement, soit en épi, c'es t-à-dire avec une inclinaison (donc non perpendiculaire) par rapport à l'axe longitudinal du canal 5. Les compartiments 3 et le canal central 5 ont, de préférence, sensiblement la même largeur.
Sur la figure 1 on a représenté une vue de des sus et en plan le plancher de j onction 8 desdits compartiments 3 et canal central 5. Les compartiments 3 et le canal central 5 forment donc de s canaux de largeur sensiblement constante et présentant une continuité entre le sdites po sitions du riser en position de production et l'axe 6 du derrick 7. Ces compartiments 3 communiquent avec le canal central 5, ce qui permet de déplacer un ri ser sur le plancher de j onction 8 entre sa position de production 4 et la position à l'axe 6 du derrick. Dix positions de production 4 ont été représentées mais une seule est munie de son riser 2 équipé d'un dispositif de guidage 9 s olidaire du plancher de j onction 8.
Dans la figure 1 , sont représentées 1 0 emplacements 4 pour risers de production 2, le s compartiments rectangulaire s 3 sont e spacé s le s uns de s autres de 5 m environ et leur extrémité est située à 5 m de la paroi 1 0 périphérique verticale de la cavité centrale 1 . La longueur desdits compartiments rectangulaires 3 est d'environ 6.5 m jusqu'à l'axe du canal 5, et leur largeur est d'environ l m à 1.5m. De la même manière, ledit canal central 5 aura une largeur sensiblement identique, soit environ l m à 1.5m et sa longueur sera fonction du nombre de têtes de puits, ce qui représente environ 30m dans le cas illustré dans la figure 1.
A l'extrémité d'un compartiment 3 est situé un riser 2 en position de production 4. Le riser 2 est équipé d'un dispositif de maintien et de guidage 9 constitué de moyens d'articulation tel que représenté sur les figures 3,4 et 5, notamment au plan PO. Ce dispositif de maintien et de guidage 9 des mouvements relatifs du riser 2 par rapport au support flottant, autorisent des déplacements verticaux et latéraux du riser, car ils comportent des moyens de rotation autour d'un axe XX'/YY' perpendiculaire à l'axe longitudinal ZZ' du riser, et des moyens de coulissement le long de l'axe longitudinal ZZ' du riser.
Sur les figures 1 et 2, les compartiments sont disposés perpendiculairement au canal sur une rive du canal et en épi avec une inclinaison de l'ordre de 45° par rapport à l'axe XX' du canal sur l'autre rive du canal.
Sur la figure 2 le plancher de jonction 8 comporte en outre, des moyens de transfert 12 du riser 2 et d'un dispositif de guidage 9, constitués de treuils 12] reliés par des câbles 12, au dispositif de maintien et de guidage 9 se déplaçant par simple glissement sur le plancher de jonction 8 et étant guidé dans les compartiments et le canal 3 par des rails 123. Ces deux treuils permettent de déplacer l'ensemble riser-dispositif de guidage 9 entre la position de production 4 et l'axe du canal central 5. Les rails 123 facilitent le passage du dispositif 9 au droit des compartiments adjacents depuis la position de départ, jusqu'à l'axe 16 du derrick. Le riser et son dispositif de guidage 9 étant en position dans le canal central 5, les treuils 124 sont alors reliés à un support 14 du dispositif de guidage 9 par deux câbles 125, et les câbles 12, des treuils 12, sont alors déconnectés. Par action sur les treuils 124, l'ensemble riser-dispositif de guidage 9 est alors transféré de la position centrale 5 vers l'axe 6 du derrick. Sur la figure 2, on a représenté des rails 123 qui suivent les compartiments 3 et le canal 5 tout le long du trajet entre les positions de production 4 et l'axe 6 du derrick, de sorte que les compartiments 3 sont traversés au niveau de leur intersection avec le canal central 5 par lesdits rails 123, lesquels peuvent cependant être amovibles.
On comprend que d'un point de vue fonctionnel, ce sont les rails de guidage 123 des moyens de transfert 12 le long desdits compartiments 3 et du canal 5 qui doivent former un canal de largeur sensiblement constante, dans le cas où de tels rails 123 sont prévus, les compartiments 3 et le canal 5 ainsi que le plancher de jonction 8 pouvant, dans ce cas ne pas définir un canal de largeur sensiblement constante.
Comme représenté sur les figures 3 à 5, le dispositif de maintien et de guidage 9 du riser 2 repose sur le plancher de jonction 8. On peut donc transférer le riser 2 de sa position de production 4 jusqu'à sa position 6 dans le derrick 7 en transférant un dispositif de maintien et de guidage 9 dont est équipé le riser de manière solidaire.
Sur la figure 3, on a représenté un mode de réalisation du dispositif de guidage 9, dans lequel les patins 1 5 et les roulettes 19 coopèrent comme mentionné précédemment. Ce dispositif de guidage 9 autorise : a) les déplacements du riser parallèlement à son axe longitudinal ZZ', et b) les mouvements angulaires selon des axes XX' et YY' dans un plan horizontal, limités au cône de demi-angle au sommet 8, le demi-angle dudit cône étant, selon l'invention, inférieur à 10 degrés ; c) des déplacements latéraux très limités dans le plan des axes XX' et YY'.
Le dispositif de maintien et de guidage 9 représenté sur les figures 3 et 4, est constitué d'une pluralité de roulettes 19 et de patins 15 installés en alternance tout autour dudit riser, et comporte au minimum trois roulettes et trois patins disposés de manière régulière autour dudit riser.
L'ensemble des roulettes est en contact avec le riser 2. Lorsque les efforts deviennent importants, les roulettes 19 s'effacent et les patins viennent alors en contact direct avec la paroi du riser. La transmission des efforts entre riser et plancher de j onction se fait alors de manière sensiblement symétrique par rapport au plan XX'/YY' quelque soit la valeur de l'angle θ formé par l'axe du riser avec la verticale.
La figure 4 est une vue de dessus relative à un dispositif de maintien et guidage 9 similaire à celui de la figure 3 montrant le dispositif de guidage 9 du riser 2 à la position correspondant à la position de production 4 et reposant sur le plancher de j onction 8. Ledit plancher de j onction 8 forme un compartiment formant un canal permettant à l'ensemble riser 2- dispositif de guidage 9 d'être déplacé vers l'axe 6 du derrick 7. Le dispositif de guidage est constitué :
. de quatre roulettes 19 en contact avec le riser,
. de quatre patins 15 en léger retrait par rapport au riser.
Le dispositif de guidage 9 est solidaire du plancher de j onction 8 par l'intermédiaire d'un support 14 qui peut être désolidarisé du plancher lorsque le dispositif est transféré à une autre position.
Comme mentionné précédemment, le dispositif de guidage 9 peut être transféré avec le riser 2 vers l'axe du derrick.
Mais ledit dispositif de guidage 9 peut tout aussi bien être laissé en place. Il est alors ouvrant, de manière à pouvoir libérer le riser 2 qui est alors pris en charge par un second dispositif de guidage assurant la même fonction, avec cependant la différence que l'opération de transfert étant de courte durée et étant effectuée de préférence en temps calme, ledit dispositif de guidage 9 peut être considérablement simplifié.
Sur la figure 5, le dispositif de guidage 9 comporte un support 14 en forme de rondelle qui repose sur le plancher de j onction 8 par des patins 142 glissant sur ledit plancher 8 pour trans férer le riser à l'intérieur du canal central 5 lorsque les treuils (non représentés) 124 et câbles 125 sont mis en œuvre. Des éléments de guidage tubulaires 1 disposés dessous le support 14 et solidaires de celui-ci permettent de guider l'ensemble à l'intérieur du canal 5 formé par les rives du plancher de jonction 8.
Le transfert de la position 4 de production vers l'axe 6 du derrick 7 a été décrit par des moyens de type treuil se guidant dans le canal 3 du plancher de j onction 8. Un résultat similaire peut être obtenu par un chariot se déplaçant sur des rails tels que des roues actionnées par un moteur thermique ou par un moteur électrique associé à des batteries, ou encore par des systèmes d'avancement en pas à pas basés sur l'utilisation de vérins hydrauliques. Ledit chariot est avantageusement équipé d'un bras muni d'une pince ouvrante à l'extrémité de laquelle un dispositif de guidage 9 tel que décrit sur la figure 3 permet de saisir le riser 2 à sa position de slot 4 au moment de l'ouverture d'un dispositif de guidage 9 permanent, pour le transférer vers l'axe 6 du derrick de forage 7.
Lors du forage du puits, le riser est un riser spécialement conçu pour ledit forage. Il se trouve à l'axe du derrick et est maintenu coaxialement pendant toute la durée des opérations de forage qui peuvent durer plus d'un mois.
En fin de forage, le riser de forage est déconnecté de la tête de puits puis il est déplacé latéralement vers la position de garage 17 tout en gardant, lors du transfert, un guidage 123 au niveau du plancher de j onction 8. En position 17, il est alors maintenu en suspension par des moyens non représentés, tels des câbles reliés à la structure du derrick ou encore il repose sur un support, non représenté, solidaire de la paroi de la cavité. Pour éviter que la partie inférieure du riser de forage n'interfère avec le fond de la mer ou avec des structures sous-marines, on prend la précaution de réduire la longueur du riser de 50 à 100 mètres en démontant d'une ou deux longueurs élémentaires du train de tiges. En procédant ainsi, dès que les opérations de mise en place du riser de production et de complétion du puits sont terminées, ledit riser de production est transféré vers sa position de production, et l'axe du derrick étant libéré, il est possible de réinstaller sans délai le riser de forage pour le démarrage du forage du puits suivant. On économise ainsi le temps opérationnel correspondant à la remontée puis à la redescente de la longueur complète de riser de forage.
Dans une version préférée de l'invention, le derrick possède un second emplacement de travail 1 8 situé dans l'emprise de la structure porteuse dudit derrick. On entend ici par emplacement de travail un emplacement à la verticale duquel sont installés des moyens de manutention permettant d'effectuer des opérations d'intervention sur les risers de production, telles que des opérations de maintenance de "l'arbre de Noël" ou de maintenance de l'intérieur du puits à différentes profondeurs. A la verticale de cet emplacement sont donc installés des moyens de levage et de manutention de capacité en général inférieure aux moyens correspondants installés à l'axe du derrick. Ainsi, à l'axe du derrick on installe des moyens de levage pouvant atteindre des charges de 500 tonnes au crochet, ce dernier ayant une course verticale pouvant atteindre 50 mètres, alors qu'à l'axe de travail secondaire 1 8, on installe une capacité de levage limitée à, par exemple, 100 tonnes avec une course de crochet limitée à, par exemple, 12 mètres verticalement. Il est ainsi possible de travailler au forage d'un puits à l'axe 6 du derrick et de travailler en position 1 8 simultanément à la maintenance d'un autre puits, en utilisant simultanément la structure du derrick pour supporter les charges et manipuler les outils nécessaires.

Claims

REVENDICATIONS
1. Support flottant du type comportant une cavité (1) au sein de laquelle peut être positionnée une pluralité de risers (2), caractérisé en ce que la cavité (1) comporte une pluralité de compartiments (3) à l'extrémité desquels lesdits risers (2) sont en position de production (4), lesdits compartiments communiquant avec un canal central (5), à l'extrémité duquel est situé (6) un derrick de forage (7), lesdits compartiments étant disposés transversalement par rapport audit canal central (5.) .
2. Support flottant selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits compartiments (3) et ledit canal central (5) comprennent un plancher de jonction (8) entre ledit riser et ledit support flottant sur chaque rive, ledit plancher de jonction définissant un canal continu de largeur sensiblement constante.
3. Support flottant selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert (12), desdits risers (2) entre leur position de production (4) à l'extrémité des compartiments (3) et la position (6) du derrick (7), lesdits moyens de transfert permettant de déplacer un dit riser le long dudit plancher de jonction (8) en coopérant avec lesdits risers au niveau dudit plancher de jonction.
4. Support flottant selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) coopèrent avec un dispositif de maintien et de guidage (9) du riser (2) , ledit dispositif assurant la jonction entre ledit riser et ledit support flottant.
5. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que ledit plancher de jonction (8) est situé sur la paroi (10) de la cavité (1) à un niveau intermédiaire entre le pont (1 1) du support flottant et le niveau de l'eau (13).
6. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) sont fixes et solidaires dudit support flottant.
7. Support flottant selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) comprennent un ensemble de treuils (12,) et de câbles (122) reliant lesdits treuils (12,) audit riser (2).
8. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) comprennent un chariot mobile le long desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
9. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit plancher de jonction (8) est équipé de rails de guidage (123) qui permettent de guider lesdits moyens de transfert ou ledit riser le long ou respectivement à l'intérieur desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
10. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le riser (2) ou le dispositif de guidage (9) dudit riser est équipé d'un support (14) qui assure sa jonction avec le plancher de jonction (8), ledit support (14) comportant des éléments de guidage (14,) permettant de guider ledit riser à l'intérieur desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
1 1. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, caractérisé en ce qu'il comporte un compartiment transversal au canal central (5) au niveau de l'axe (6) du derrick (7), ledit compartiment correspondant à une position de garage (17) du riser (2).
12. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
1 1 , caractérisé en ce que le derrick comprend un second emplacement de travail situé dans l'emprise de la structure dudit derrick.
13. Support flottant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits compartiments ont une forme longitudinale rectangulaire et sont disposés parallèlement entre eux, perpendiculairement ou en épi par rapport à un dit canal central rectiligne.
14. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce lesdits risers sont équipés de flotteurs en forme de bidon entourant le riser de façon coaxiale à celui-ci en partie haute du riser, la flottabilité des risers étant assurée essentiellement par lesdits flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire installé sur le support flottant.
15. Procédé de transfert sur un support flottant d'un riser depuis sa position de production (4) jusqu'à sa position (6) au sein d'un derrick de forage, caractérisé en ce qu'on déplace ledit riser (2) dans ladite cavité (1) d'un support flottant selon l'une de s revendications 1 à 12.
1 6. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on déplace ledit riser (2) en déplaçant ledit dispositif de maintien et de guidage (9) du riser par rapport au support flottant, lui-même solidaire dudit riser (2) .
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