EP4755780A1

EP4755780A1 - Procédé de transfert de fluide entre un premier ensemble au large situé dans une étendue d'eau et un ensemble flottant sur l'étendue d'eau, ensemble et installation associés

Info

Publication number: EP4755780A1
Application number: EP25220865.7A
Authority: EP
Inventors: Erwan AUBURTIN; Alain Ledoux
Original assignee: TotalEnergies Onetech SAS
Current assignee: TotalEnergies Onetech SAS
Priority date: 2024-12-05
Filing date: 2025-12-04
Publication date: 2026-06-10
Also published as: US20260159199A1; FR3169439A1

Abstract

Le procédé comprenant les étapes suivantes :
- installation et mise sous tension mécanique d'une pluralité de lignes d'amarrage (70) entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16), chaque ligne d'amarrage (70) présentant une longueur active (76) sous tension mécanique entre un premier point et un deuxième point ;
- raccordement fluidique entre une première capacité (22) et une deuxième capacité (44) par l'intermédiaire d'un système (64) de transfert de fluide, et transfert de fluide entre la première capacité (22) et la deuxième capacité (44) ;
- mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active (76) d'au moins une ligne d'amarrage (70) ;
- commande, par un système de commande (62) de la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70), pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur la au moins une ligne d'amarrage (70) dans un intervalle prédéfini de tension mécanique.

Description

La présente invention concerne un procédé de transfert de fluide entre un ensemble au large situé dans une étendue d'eau, l'ensemble au large présentant une première capacité de stockage de fluide et un ensemble flottant sur l'étendue d'eau présentant une deuxième capacité de stockage de fluide, le procédé comprenant les étapes suivantes :

disposition d'une face latérale de l'ensemble flottant en regard d'une face latérale de l'ensemble au large pour placer l'ensemble flottant côte à côte avec l'ensemble au large ;
installation et mise sous tension mécanique d'une pluralité de lignes d'amarrage entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant, chaque ligne d'amarrage présentant un premier point de fixation sur l'ensemble au large, un deuxième point de fixation sur l'ensemble flottant, et une longueur active sous tension mécanique entre le premier point et le deuxième point ;
raccordement fluidique entre la première capacité de stockage de fluide et la deuxième capacité de stockage de fluide par l'intermédiaire d'un système de transfert de fluide, et transfert de fluide entre la première capacité de stockage de fluide et la deuxième capacité de stockage de fluide.

Le procédé s'applique en particulier pour de transfert de fluides cryogéniques pétroliers tels que du gaz naturel liquéfié ou des gaz de pétrole liquéfiés. Le procédé s'applique aussi pour le transfert de gaz traités liquéfiés obtenus par traitement de pétrole ou de gaz naturel extrait en mer ou plus généralement à partir de gaz liquéfiés produits ou récupérés au large.
L'ensemble au large est par exemple une unité flottante de liquéfaction de gaz naturel (en anglais « Floating Liquefied Natural Gas » ou « FLNG »), une unité flottante de stockage et de regazéification (en anglais « Floating Storage and Regasification Unit » ou « FSRU »), ou encore une unité d'export flottante de gaz de pétrole liquéfiés (« Liquefied Petrol Gases » ou « LPG » en anglais). Dans une variante, l'ensemble au large est destiné au stockage et au transport de gaz liquéfiés tel que le dioxyde de carbone ou l'ammoniaque.
L'ensemble flottant est par exemple un navire ou une barge pour ramener le gaz liquéfié vers la côte. L'ensemble flottant est en particulier un méthanier ou plus généralement un navire de transport de gaz liquéfié.
Les terminaux de production de gaz liquéfié en mer doivent régulièrement être déchargés du fluide qu'ils produisent ou qu'ils traitent. Dans ce cadre, lorsqu'aucune conduite adaptée au transport de fluide cryogénique n'existe entre le terminal de production et la côte, il est connu de récupérer le fluide stocké sur l'ensemble au large en utilisant des navires ou des barges de transport qui ramènent le fluide vers la côte.
Dans des conditions maritimes bénignes, c'est-à-dire avec une étendue d'eau calme ou dans des zones protégées, il est connu de réaliser un transfert de fluide côte à côte, en amarrant l'ensemble flottant à l'ensemble au large parallèlement l'un à l'autre le long de leurs faces latérales, et en disposant entre eux des bras de déchargement ou des conduites flexibles pour transférer le fluide.
Ce procédé de transfert, bien qu'efficace, présente des limites dès que la météorologie se dégrade. En particulier, l'amarrage ne peut être réalisé au-delà d'une certaine amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble flottant et l'ensemble au large, faute de quoi les amarres sont susceptibles de se rompre. Par ailleurs, dans le cas où des bras de déchargement sont utilisés, ceux-ci sont limités en termes de spécification pour absorber des déplacements relatifs.
Dans des environnements plus compliqués, il est connu de décharger le fluide en plaçant l'ensemble flottant en tandem avec l'ensemble au large, voire en disposant une bouée de déchargement entre les deux, raccordée respectivement à l'ensemble flottant et à l'ensemble au large par des conduites flexibles.
Une telle solution existe dans le déchargement de pétrole, mais reste cependant bien moins adaptée au transfert de fluides cryogéniques. En particulier, les conduites flexibles qui sont fréquemment utilisées pour le transfert de pétrole n'ont pas d'application industrielle pour effectuer un déchargement de fluides cryogéniques sur de grandes longueurs. En outre, une flotte de barges de transport spécifiquement adaptée à ce déchargement est requise.
Un but de l'invention est donc d'obtenir un procédé de transfert de fluide entre un ensemble au large situé dans une étendue d'eau et un ensemble flottant, qui puisse être utilisé dans des conditions météorologiques moins favorables que celles utilisées généralement pour le transfert côte à côte, le procédé de transfert étant simple à mettre en œuvre avec des ensembles flottants non dédiés au transfert en tandem.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de transfert de fluide du type précité, caractérisé par les étapes suivantes :

mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active d'au moins une ligne d'amarrage ;
commande, par un système de commande, de la longueur active de la au moins une ligne d'amarrage, pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur la au moins une ligne d'amarrage dans un intervalle prédéfini de tension mécanique.

Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :

il comprend les étapes suivantes :
- mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active d'une pluralité de lignes d'amarrage, en particulier de toutes les lignes d'amarrage raccordant l'ensemble au large et l'ensemble flottant ;
- contrôle de la longueur active de chaque ligne d'amarrage pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur chaque ligne d'amarrage dans un intervalle prédéfini de tension mécanique ;
la au moins une ligne d'amarrage est raccordée sur l'un du premier point et du deuxième point à un enrouleur, le contrôle de la longueur active de la au moins une ligne d'amarrage s'effectuant par enroulement ou/et par déroulement de la au moins une ligne d'amarrage sur l'enrouleur ;
il comprend le raccordement de l'autre du premier point et du deuxième point de la au moins une ligne d'amarrage à un point d'amarrage fixe ;
l'enrouleur comporte un système de récupération d'énergie cinétique, le procédé comprenant la récupération d'énergie électrique lors du déroulement de la au moins une ligne d'amarrage et l'enroulement de la au moins une ligne d'amarrage en utilisant au moins une partie de la puissance électrique récupérée par le système de récupération d'énergie cinétique ;
il comprend la mesure d'un mouvement relatif entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant, le procédé comprenant la commande par le système de commande de la longueur active de la au moins une ligne d'amarrage pour maintenir une amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement ;
la disposition côte à côte de la face latérale de l'ensemble au large et de la face latérale de l'ensemble flottant comprend le calage entre la face latérale de l'ensemble au large et la face latérale de l'ensemble flottant d'au moins une défense, de préférence d'une pluralité de défenses espacées longitudinalement;
le calage de la ou de chaque défense comprend un positionnement de la ou de chaque défense sur une armature d'espacement configurée pour augmenter la distance entre la face latérale de l'ensemble au large et de la face latérale de l'ensemble flottant lors de la disposition côte à côte de la face latérale de l'ensemble au large et de la face latérale de l'ensemble flottant ;
le transfert de fluide s'effectue à travers un bras articulé de déchargement ou/et à travers une conduite flexible.

L'invention a également pour objet un ensemble de transfert de fluide entre un ensemble au large situé dans une étendue d'eau, l'ensemble au large présentant une première capacité de stockage de fluide et un ensemble flottant sur l'étendue d'eau, présentant une deuxième capacité de stockage de fluide, l'ensemble de transfert de fluide comprenant :

un système d'amarrage comprenant une pluralité de lignes d'amarrage entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant, configurées pour être installées et mises sous tension mécanique de sorte que chaque ligne d'amarrage présente un premier point de fixation sur l'ensemble au large, un deuxième point de fixation sur l'ensemble flottant, et une longueur active sous tension mécanique entre le premier point et le deuxième point ;
un système de transfert de fluide configuré pour établir un raccordement fluidique entre la première capacité de stockage de fluide et la deuxième capacité de stockage de fluide et un transfert de fluide entre la première capacité de stockage de fluide et la deuxième capacité de stockage de fluide;

Le système de transfert de fluide selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :

le système d'amarrage comprend au moins un enrouleur, la au moins une ligne d'amarrage étant raccordée sur l'un du premier point et du deuxième point à l'au moins un enrouleur, le système de commande contrôlant la longueur active de la au moins une ligne d'amarrage par enroulement ou/et par déroulement de la au moins une ligne d'amarrage sur l'enrouleur ;
le système de commande comprend au moins un capteur de mesure en continu d'un positionnement relatif entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant pour déterminer un mouvement relatif entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant, le procédé comprenant la commande par le système de commande de la longueur active de la au moins une ligne d'amarrage pour maintenir une amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement ;
l'enrouleur comporte un système de récupération d'énergie cinétique configuré pour récupérer une énergie électrique lors du déroulement de la au moins une ligne d'amarrage et pour fournir au moins une partie de la puissance électrique récupérée pour enrouler la au moins une ligne d'amarrage.

L'invention a également pour objet une installation d'exploitation de fluide, comprenant :

un ensemble au large destiné à être disposé dans une étendue d'eau, l'ensemble au large présentant une première capacité de stockage de fluide ;
un ensemble flottant, présentant une deuxième capacité de stockage de fluide, et un ensemble de transfert de fluide tel que défini plus haut, configuré pour être monté entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant.

L'installation selon l'invention peut comprendre la caractéristique suivante :

l'ensemble au large est une plateforme, par exemple flottante ou fixe, une unité flottante de gaz naturel liquéfié, une unité flottante de stockage et de regazéification, une unité d'export flottante de gaz de pétrole liquéfié, l'ensemble flottant étant avantageusement un navire ou une barge de transport de fluide.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

[Fig. 1] la figure 1 est une vue schématique de dessus d'une installation d'exploitation de fluide comportant un système de transfert de fluide entre un ensemble au large et un ensemble flottant pour la mise en œuvre d'un procédé de transfert selon l'invention ;
[Fig. 2] la figure 2 est un logigramme illustrant les principales étapes d'un procédé de transfert de fluide selon l'invention.
[Fig. 3] la figure 3 est une vue de la tension mécanique s'appliquant au cours du temps sur une ligne d'amarrage déployée entre l'ensemble au large et l'ensemble flottant lors de la mise en œuvre du procédé de transfert de fluide selon l'invention, et en comparaison, sans mettre en œuvre le procédé de transfert de fluide selon l'invention.

Un premier procédé de transfert de fluide selon l'invention est mis en œuvre dans une installation 10 d'exploitation de fluide, représentée schématiquement sur la figure 1.
Comme illustré sur la figure 1, l'installation 10 comprend un ensemble au large 12, situé dans une étendue d'eau 14, et un ensemble flottant 16 déplaçable par rapport à l'ensemble au large 12 sur l'étendue d'eau 14, entre une configuration de transfert de fluide représentée sur la figure 1, dans laquelle il est amarré à l'ensemble au large 12 et une configuration de transport de fluide à l'écart de l'ensemble au large 12, dans lequel il navigue sur l'étendue d'eau 14 jusqu'à une installation de déchargement avantageusement sur la côte.
L'installation 10 comprend en outre un ensemble 18 de transfert de fluide selon l'invention, configuré pour amarrer l'ensemble flottant 16 sur l'ensemble au large 12 en les disposant côte à côte, et pour permettre le transfert de fluide entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16.
L'étendue d'eau 14 est par exemple un océan, une mer, un lac, ou une rivière. La profondeur de l'étendue d'eau 14 en regard de l'installation 10 est comprise par exemple entre 15 m et 4000 m.
L'ensemble au large 12 est par exemple un terminal de production et/ou de traitement de fluide cryogénique au large. L'ensemble au large 12 est notamment une unité flottante de liquéfaction de gaz naturel (en anglais « Floating Liquefied Natural Gas » ou « FLNG »), une unité flottante de stockage et de regazéification (en anglais « Floating Storage and Regasification Unit » ou « FSRU »), ou encore une unité d'export flottante de gaz de pétrole liquéfiés (« Liquefied Petrol Gases » ou « LPG » en anglais).
L'ensemble au large 12 comprend une coque 20 qui est ici flottante sur l'étendue d'eau 14. En variante, l'ensemble au large 12 est une plateforme fixe sur l'étendue d'eau 14.
L'ensemble au large 12 comprend en outre une première capacité de stockage 22 de fluide, en particulier de fluide cryogénique, disposée dans et/ou sur la coque 20.
Un fluide cryogénique est une substance qui est utilisée ou stockée à des températures basses, souvent inférieures à -150 °C (-238 °F). Ces fluides ont des propriétés particulières en raison de leurs basses températures et sont souvent des gaz à température ambiante qui deviennent liquides lorsqu'ils sont refroidis. Les exemples courants de fluides cryogéniques incluent le gaz naturel liquéfié (GNL), les gaz de pétrole liquéfiés (GPL), l'azote liquide, l'hélium liquide, l'oxygène liquide , etc.
La coque 20 s'étend ici suivant un premier axe longitudinal A-A' entre une première extrémité longitudinale 24 et une deuxième extrémité longitudinale 26.
La coque 20 est avantageusement fermée horizontalement par au moins un pont supérieur 24 sur lequel sont disposées des utilités, notamment des pompes de transfert de fluide et/ou des systèmes de traitement du fluide et éventuellement des infrastructures de surface. La coque 20 définit des faces latérales 30A, 30B, dont une face latérale 30A est destinée à l'amarrage de l'ensemble flottant 16.
L'ensemble flottant 16 est par exemple une barge ou un navire. Il comprend une coque 40 flottante fermée par au moins un pont supérieur 42.
L'ensemble flottant 16 comprend en outre une deuxième capacité de stockage 44 de fluide, en particulier de fluide cryogénique, disposée dans et/ou sur la coque 40, la deuxième capacité de stockage de fluide 44 étant destinée à être raccordée à la première capacité de stockage de fluide 22 pour réaliser un transfert de fluide entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16 par l'intermédiaire de l'ensemble de transfert de fluide 18.
L'ensemble flottant 16 comporte en outre au moins un système de propulsion autonome 46, tel qu'au moins un moteur associé à au moins une hélice ou au moins un propulseur, permettant le déplacement de l'ensemble flottant 16 par rapport à l'ensemble au large 12 entre la configuration de transport de fluide, à l'écart de l'ensemble au large 12 et la configuration de transfert de fluide visible sur la figure 2, amarrée sur l'ensemble au large 12.
La coque 40 s'étend entre une poupe 50 et une proue 48 le long d'un deuxième axe longitudinal B-B'. Elle présente des faces latérales 52A, 52B, dont une face 52A est destinée à être placée en regard de la face latérale 30A dans la configuration d'amarrage.
En référence à la figure 1, l'ensemble de transfert de fluide 18 comprend un système d'amarrage 60 dynamique, destiné à être placé entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16, un système 62 de commande du système d'amarrage dynamique 60 et un système 64 de transfert de fluide, configuré pour raccorder fluidiquement la première capacité de stockage 22 à la deuxième capacité de stockage 44 lorsque le système d'amarrage dynamique 60 est mis en place.
L'ensemble de transfert de fluide 18 comprend en outre un système 66 de maintien d'un espacement minimal entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16 dans la configuration de transfert de fluide.
Dans cet exemple, le système d'amarrage dynamique 60 comprend une pluralité de lignes d'amarrage 70 configurées pour être mises sous tension mécanique. Pour chaque ligne d'amarrage 70, le système d'amarrage dynamique 60 comporte un enrouleur 72 disposé sur l'un de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16 pour contrôler une longueur active 76 de la ligne d'amarrage 70 et un point d'amarrage 74 disposé sur l'autre de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16.
Dans cet exemple, le système d'amarrage 60 comprend une pluralité de lignes d'amarrage 70, chacune associée à un enrouleur 72 sur l'un de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16, et à un point d'amarrage 74 sur l'autre de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16.
En particulier, le système d'amarrage 60 comprend une pluralité de lignes d'amarrage 70 s'étendant à partir d'une région du pont 28 de l'ensemble au large 12 située au voisinage de la première extrémité longitudinale 24 jusqu'à une région du pont 42 de l'ensemble flottant 16, située au voisinage de la poupe 50.
Le système d'amarrage 60 comprend en outre une pluralité de lignes d'amarrage 70 s'étendant entre une région du pont 28 de l'ensemble au large 12 située au voisinage de la deuxième extrémité longitudinale 26 jusqu'à une région du pont 42 de l'ensemble flottant 16 située au voisinage de la proue 48 sur le pont 42.
Dans cet exemple encore, tous les enrouleurs 72 sont disposés sur l'ensemble au large 12, alors que tous les points d'amarrage 74 sont situés sur l'ensemble flottant 16.
En variante, au moins un enrouleur 72 est situé sur l'ensemble flottant 16, et au moins un point d'amarrage 74 est situé sur l'ensemble au large 12. En variante encore, tous les enrouleurs 72 sont situés sur l'ensemble flottant 16 et tous les points d'amarrage 74 sont situés sur l'ensemble au large 12.
Ainsi, chaque ligne d'amarrage 70 comprend une longueur active 76 destinée à être mise sous tension mécanique, s'étendant entre un premier point situé sur un enrouleur 72 et un deuxième point constitué par le point d'amarrage 74.
Chaque ligne d'amarrage 70 est par exemple formée d'un câble ou d'une chaine, notamment d'un câble réalisé en matériau non-métallique, tel qu'un matériau polymère notamment en nylon.
Chaque enrouleur 72 comprend un tambour 80 rotatif destiné à augmenter ou diminuer la longueur active 76 de la ligne d'amarrage 70, un moteur 82 d'entrainement en rotation du tambour 80 sélectivement dans les deux sens de rotation, un frein 84 pour bloquer le tambour 80 et fixer une longueur active 76 déterminée, et avantageusement, un système de stockage d'énergie cinétique 86, configuré pour stocker l'énergie cinétique liée à la rotation du tambour 80 lors du déroulement de la ligne d'amarrage 70 pour augmenter sa longueur active 76.
Le système de stockage d'énergie cinétique 86 comprend par exemple un générateur électrique dont le rotor est lié au tambour 80, un stator, et au moins une batterie de stockage ou/et un volant d'inertie.
Le système de stockage d'énergie 86 est raccordé au moteur 82 pour fournir une puissance électrique permettant l'entrainement en rotation du moteur 82 lors de l'enroulement de la ligne d'amarrage 70.
Le système de commande 62 comporte, pour chaque ligne d'amarrage 70, un capteur 90 de mesure de la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70. Il comprend en outre des capteurs 92A, 92B de détermination du positionnement relatif de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16.
Le système de commande 62 comporte en outre une unité centrale de commande 94, configurée pour recevoir les données des capteurs 90, 92A, 92B, et piloter la tension mécanique s'appliquant sur chaque ligne d'amarrage 70 pour la maintenir dans un intervalle prédéfini de tension mécanique, et avantageusement pour déterminer l'amplitude de mouvement de l'ensemble flottant 16 par rapport à l'ensemble au large 12 et contrôler la longueur de la ligne d'amarrage 70 pour maintenir l'amplitude de mouvement dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
Le capteur de mesure de la tension mécanique 90 sur chaque ligne d'amarrage 70 est par exemple disposé dans l'enrouleur 72.
Chaque capteur de positionnement 92A, 92B est par exemple un capteur de positionnement géographique positionné respectivement sur l'ensemble au large 12 et sur l'ensemble flottant 16.
L'unité centrale de commande 94 comporte par exemple un calculateur comportant au moins un processeur 96, et au moins une mémoire 98 comprenant des modules logiciels propres à être exécutés par le processeur 96 pour réaliser des fonctions. En variante, l'unité de commande 94 se présente au moins partiellement sous la forme d'un ou de plusieurs circuits programmables par exemple de type FPGA (de l'anglais « Field-Programmable Gate Array ») ou sous forme d'un circuit électronique dédié à une application, de type ASIC (de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit).
L'unité centrale de commande 94 comporte avantageusement un module 100 de détermination de la tension mécanique s'appliquant sur chaque ligne d'amarrage 70 à partir des données reçues de chaque capteur de mesure de la tension mécanique 90, un module 102 de détermination d'une amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16, à partir des données reçues des capteurs de positionnement 92A, 92B, par exemple par différence entre les données géographiques obtenues de chaque capteur de positionnement 92A, 92B.
L'unité centrale de commande 94 comporte en outre un module 104 d'élaboration d'une commande de la longueur active 76 de chaque ligne d'amarrage 70, configuré pour piloter chaque moteur 82 et le tambour 80 associé afin d'enrouler ou de dérouler la ligne d'amarrage 70, pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70, telle que déterminée par le module de détermination de tension mécanique 100 dans un intervalle prédéfini de tension mécanique entre une tension mécanique minimale et une tension mécanique maximale, et avantageusement, pour maintenir simultanément une amplitude de mouvement, par exemple une amplitude de mouvement horizontal entre l'ensemble flottant 16 et l'ensemble au large 12, telle que déterminée par le module de détermination d'amplitude 102, dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
L'intervalle prédéfini de tension mécanique est par exemple compris entre 5 tonnes et 30 tonnes, notamment entre 5 tonnes et 10 tonnes.
L'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement est par exemple compris entre -10 m et +10 m notamment entre -2 m et +2 m.
En particulier, le module d'élaboration de commande 104 est configuré pour réduire la longueur active 76 de chaque ligne d'amarrage 70 lorsque la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70 déterminée par le module de détermination de tension mécanique 100 approche de la borne inférieure de l'intervalle de tension mécanique prédéfini, et/ou lorsque l'amplitude du mouvement déterminée par le module de détermination d'amplitude 102 approche de la borne supérieure de l'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
Le module d'élaboration de commande 104 est également configuré pour augmenter la longueur active 76 de la ligne d'amarrage 70 lorsque la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70 déterminée par le module de détermination de tension mécanique 100 s'approche de la borne supérieure de l'intervalle de tension mécanique prédéfini et/ou lorsque l'amplitude de mouvement déterminée par le module de détermination d'amplitude 102 approche de la borne inférieure de l'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
De préférence, si les deux exigences de maintien de la tension mécanique et de l'amplitude de mouvement ne peuvent pas être respectées, le module d'élaboration de commande 104 est configuré pour commander la longueur active 76 de la ligne d'amarrage 70 dans l'intervalle prédéfini de tension mécanique sans maintenir simultanément l'amplitude de mouvement dans l'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
Le système de transfert de fluide 64 comporte dans cet exemple au moins un bras articulé de déchargement 110, de préférence plusieurs bras articulés de déchargement 110 montés sur l'un de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16, en étant raccordé à la capacité 22, 44 de cet ensemble 12, 16 et au moins une bride de connexion 112, montée sur l'autre de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16 en étant raccordée à la capacité 22, 44 de cet ensemble.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les bras articulés de déchargement 110 sont montés sur le pont 28 de l'ensemble au large 12 en étant raccordées à la première capacité de stockage de fluide 22 alors que les brides de connexion 112 sont montées sur le pont 42 de l'ensemble flottant 16, en étant raccordées à la deuxième capacité de stockage de fluide 44.
Chaque bras articulé de déchargement 110 est ainsi mobile vers la bride de connexion 112 dans la configuration de transfert de fluide pour se connecter à la bride de connexion 112 et raccorder fluidiquement la première capacité de stockage de fluide 22 à la deuxième capacité de stockage de fluide 44.
Le système de maintien 66 comprend au moins une défense 120 destinée à s'intercaler entre les faces latérales 30A, 52A respectives des coques 20, 40 respectives et avantageusement, dans cet exemple, une armature 122 d'espacement de chaque défense 120 pour définir, entre les faces latérales 30A, 52A en regard un espacement intermédiaire supérieur à l'espacement défini par les défenses 120, pris perpendiculairement aux axes longitudinaux A-A', B-B', et diminuer les interactions hydrodynamiques entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16.
Les défenses 120 et les armatures 122 définissent un espacement intermédiaire entre les faces latérales 30A, 52A qui est supérieur à 0,5 m, notamment compris entre 2 m et 8 m.
Dans cet exemple, les armatures d'espacement 122 sont montées solidaires de la coque 20, de préférence à partir de la face latérale 30A, en faisant saillie transversalement par rapport à l'axe longitudinal A-A'. Les défenses 120 sont avantageusement déployables depuis le pont 28 pour s'intercaler entre l'armature d'espacement 122 et la face latérale 52A.
En variante, au moins une défense 120 et éventuellement une armature 122 portant la défense 120 sont montées solidaires de la coque 40, en s'étendant transversalement à partir de la face latérale 52A.
La défense 120 est par exemple une défense flottante formée d'un bloc de matériau élastomère.
Un procédé de transfert de fluide au sein de l'installation d'exploitation 10 entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16 va maintenant être décrit, en référence aux figures 1 et 2.
Initialement, lorsque la première capacité de stockage 22 de l'ensemble au large 12 doit être déchargée, l'ensemble flottant 16 se déplace au voisinage de l'ensemble au large 12.
À l'étape 150, l'ensemble flottant 16 se dispose côte à côte avec l'ensemble au large 12, les axes longitudinaux A-A', B-B' respectifs de l'ensemble au large 12 et de l'ensemble flottant 16 étant disposés parallèles.
La première face latérale de l'ensemble flottant 52A est alors située en regard et à l'écart de la première face latérale 30A de l'ensemble au large 12 avec interposition du système de maintien à distance 66, en particulier de chaque défense 120 éventuellement montée sur une armature 122. Ceci maintient à distance les éléments situés sur les ponts 24, 42 respectifs, notamment les infrastructures présentes sur chacun des ponts 24, 42.
Puis, à l'étape 152, une pluralité de lignes d'amarrage 70 sont installées, chacune depuis un enrouleur 72 jusqu'à un point d'amarrage 74, et sont mises sous tension mécanique.
Ainsi, chaque ligne d'amarrage 70 présente une longueur active 76 sous tension mécanique entre un premier point défini sur un enrouleur 72 et un deuxième point défini par un point d'amarrage 74.
La tension mécanique de la longueur active 76 est réglée pour être égale à une valeur située dans l'intervalle prédéfini de tension mécanique.
Puis, à l'étape 154, le système de transfert de fluide 64 est monté pour raccorder fluidiquement la première capacité de stockage 22 à la deuxième capacité de stockage 44.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les bras articulés de déchargement 110 sont déplacés vers les brides de connexion 112 et sont connectés chacun à une bride de connexion 112.
Le transfert de fluide est alors activé dans cet exemple depuis la première capacité de stockage 22 vers la deuxième capacité de stockage 44.
À l'étape 156, lors du transfert de fluide, une mesure en continu (par exemple à une fréquence supérieure à 1 Hz) est effectuée à l'aide de chaque capteur de mesure de tension mécanique 90 raccordé à une ligne d'amarrage 70 et des mesures en continu (par exemple à une fréquence supérieure à 1 Hz) sont effectuées à l'aide des capteurs de positionnement 92A, 92B, respectivement sur l'ensemble au large 12 et sur l'ensemble flottant 16. Les mesures sont reçues par le système de commande 62, en particulier par l'unité centrale de commande 94.
Le module de détermination de tension mécanique 100 calcule alors la tension mécanique s'appliquant sur chaque ligne d'amarrage 70 et détermine si la tension mécanique est dans l'intervalle prédéfini de tension mécanique. Le module de détermination d'amplitude 102 détermine une mesure du mouvement relatif entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16, par exemple, une mesure d'amplitude de mouvement horizontal entre ces ensembles 12, 16.
À l'étape 158, l'unité de commande 94 pilote alors la longueur active 76 de chaque ligne d'amarrage 70 pour maintenir en premier lieu la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70 dans l'intervalle prédéfini de tension mécanique.
A cet effet, le module d'élaboration de commande 100 élabore une commande d'enroulement ou de déroulement de la ligne d'amarrage 70 en fonction de la valeur de la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70.
Par exemple, si la tension mécanique sur la ligne d'amarrage 70 se rapproche ou dépasse la borne supérieure de l'intervalle de tension mécanique prédéfini, le module d'élaboration de commande 104 établit une commande de déroulement de la ligne d'amarrage 70 pour réduire la tension mécanique sur la ligne d'amarrage 70.
À l'inverse, si la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70 diminue vers la borne inférieure de l'intervalle de tension mécanique prédéfini ou la dépasse, le module d'élaboration de commande 104 élabore une commande d'enroulement de la ligne d'amarrage 70.
Avantageusement, le module d'élaboration de commande 104 tient également compte de l'amplitude de mouvement de l'ensemble flottant 16 par rapport à l'ensemble au large 12.
Si l'amplitude de mouvement diminue et se rapproche de la borne inférieure de l'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement ou la dépasse, le module d'élaboration de commande 104 établit ou corrige la commande de déroulement de la ligne d'amarrage 70.
À l'inverse, si l'amplitude de mouvement augmente et se rapproche de la limite supérieure de l'intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement, alors le module d'élaboration de commande 104 élabore une commande ou corrige une commande d'enroulement de la ligne d'amarrage 70.
La commande destinée à s'appliquer sur chaque ligne d'amarrage 70 est alors transmise à l'enrouleur 72 pour réaliser, à l'aide du moteur 82, un enroulement ou un déroulement correspondant à la commande, lequel est suivi éventuellement d'un blocage à l'aide du frein 84.
Lors de la réalisation d'une commande de déroulement, le système de stockage d'énergie cinétique 86 s'active pour convertir une énergie mécanique de rotation du tambour 80 en une puissance électrique stockée dans la batterie.
À l'inverse, la batterie du système de stockage d'énergie cinétique 86 délivre une puissance électrique d'entrainement en rotation du tambour au moteur 80 dans le cas d'un enroulement.
À l'étape 160, les étapes 156 et 158 sont répétées tant que l'ensemble flottant 16 est amarré sur l'ensemble au large 12 côte à côte avec celui-ci.
À la fin du transfert de fluide, à l'étape 162, les lignes d'amarrage 70 sont relâchées de leur point d'amarrage 74 et sont enroulées sur les enrouleurs 72. L'ensemble flottant 16 est alors libéré de l'ensemble au large 12 et transporte le fluide qu'il contient dans la deuxième capacité 44 vers une destination, par exemple située sur la côte.
Sur la figure 3, la courbe 170 illustre les variations temporelles de la tension mécanique d'une ligne d'amarrage 70 entre l'ensemble flottant 16 et l'ensemble au large 12 lors d'un amarrage côte à côte de l'état de la technique ne comportant pas de mesure continue de la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70, ni de commande de la tension mécanique.
Comme visible sur la figure 2, la courbe 170 comporte des intervalles dans lesquels la ligne d'amarrage 70 est détendue et sa tension mécanique est nulle, suivis d'intervalles de fortes tensions mécaniques sur la ligne d'amarrage 70, ce qui implique de nombreuses contraintes en fatigue dynamique sur la ligne d'amarrage 70.
La courbe 172 illustre au contraire la tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70 dans le cas de l'utilisation du procédé de transfert selon l'invention, avec une commande de tension mécanique s'appliquant sur la ligne d'amarrage 70. La courbe 172 ne comprend pas d'intervalles dans lesquels la ligne d'amarrage 70 est détendue et sa tension mécanique est nulle, ni d'excursions dans les fortes tensions mécaniques.
Les courbes 170, 172 ont été obtenues par simulation avec un environnement d'agitation de l'étendue d'eau 14 limite pour réaliser une opération traditionnelle de transfert côte à côte comprenant 1,5 m d'amplitude due à la mer et au vent et 2,5 m d'amplitude due à la houle.
La tension mécanique maximale s'appliquant sur les lignes d'amarrage 70 les plus en tension mécanique est ainsi diminuée d'environ 47 tonnes à environ 20 tonnes.
Ceci permet par exemple d'opérer avec des hauteurs de vague qui peuvent augmenter de 0,5 m à 1,5 m selon les périodes et les directions.
Le taux d'opérabilité annuel est donc augmenté, par exemple de l'ordre de 10 à 15% et ce, en utilisant des équipements classiques. L'enveloppe de mouvement relatif entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16 est par ailleurs conservée dans des gammes acceptables.
Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est donc possible de contrôler les tensions mécaniques s'appliquant sur les lignes d'amarrage 70 de façon coordonnée en fonction de l'agitation de l'étendue d'eau 14, en limitant les pics de tension mécanique dans les lignes d'amarrage 70 au niveau de la longueur active 76, et en maintenant une enveloppe acceptable de mouvement relatif entre l'ensemble au large 12 et l'ensemble flottant 16.
Cette commande est effectuée sans mesure directe de la hauteur de vague, ni de la composante haute fréquence des mouvements des navires.
Le procédé selon l'invention lisse très efficacement les pics de tension mécanique dans les lignes d'amarrage 70, permettant ainsi d'opérer dans des environnements plus sévères où les tensions mécaniques dans les lignes d'amarrage limitent généralement l'utilisation du transfert côte à côte.
Ainsi, des ensembles au large 12 qui produisent des fluides cryogéniques dans des zones beaucoup plus agitées peuvent être conçus en ayant une capacité de stockage de fluide plus réduite, ce qui limite leurs tailles et économise les coûts d'investissement particulièrement dans le cas des unités flottantes de liquéfaction de gaz naturel.

Claims

Procédé de transfert de fluide entre un ensemble au large (12) situé dans une étendue d'eau (14), l'ensemble au large (12) présentant une première capacité de stockage de fluide (22) et un ensemble flottant (16) sur l'étendue d'eau (14), présentant une deuxième capacité de stockage de fluide (44), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- disposition d'une face latérale (52A) de l'ensemble flottant (16) en regard d'une face latérale (30A) de l'ensemble au large (12) pour placer l'ensemble flottant (16) côte à côte avec l'ensemble au large (12) ;

- installation et mise sous tension mécanique d'une pluralité de lignes d'amarrage (70) entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16), chaque ligne d'amarrage (70) présentant un premier point de fixation sur l'ensemble au large (12), un deuxième point de fixation sur l'ensemble flottant (16), et une longueur active (76) sous tension mécanique entre le premier point et le deuxième point ;

- raccordement fluidique entre la première capacité de stockage de fluide (22) et la deuxième capacité de stockage de fluide (44) par l'intermédiaire d'un système (64) de transfert de fluide, et transfert de fluide entre la première capacité de stockage de fluide (22) et la deuxième capacité de stockage de fluide (44) ;
caractérisé par les étapes suivantes :
- mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active (76) d'au moins une ligne d'amarrage (70) ;

- commande, par un système de commande (62), de la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70), pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur la au moins une ligne d'amarrage (70) dans un intervalle prédéfini de tension mécanique.
Procédé selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
- mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active (76) d'une pluralité de lignes d'amarrage (70), en particulier de toutes les lignes d'amarrage (70) raccordant l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16) ;

- commande de la longueur active (76) de chaque ligne d'amarrage (70) pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur chaque ligne d'amarrage (70) dans un intervalle prédéfini de tension mécanique.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la au moins une ligne d'amarrage (70) est raccordée sur l'un du premier point et du deuxième point à un enrouleur (72), la commande de la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70) s'effectuant par enroulement ou/et par déroulement de la au moins une ligne d'amarrage (70) sur l'enrouleur (72).
Procédé selon la revendication 3, comprenant le raccordement de l'autre du premier point et du deuxième point de la au moins une ligne d'amarrage (70) à un point d'amarrage (74) fixe.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel l'enrouleur (72) comporte un système de récupération d'énergie cinétique (86), le procédé comprenant la récupération d'énergie électrique lors du déroulement de la au moins une ligne d'amarrage (70) et l'enroulement de la au moins une ligne d'amarrage (70) en utilisant au moins une partie de la puissance électrique récupérée par le système de récupération d'énergie cinétique (86).
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant la mesure d'un mouvement relatif entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16), le procédé comprenant la commande par le système de commande (62) de la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70) pour maintenir une amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16) dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la disposition côte à côte de la face latérale (30A) de l'ensemble au large (12) et de la face latérale (52A) de l'ensemble flottant (16) comprend le calage entre la face latérale (30A) de l'ensemble au large (12) et la face latérale (52A) de l'ensemble flottant (16) d'au moins une défense (120), de préférence d'une pluralité de défenses (120) espacées longitudinalement.
Procédé selon la revendication 7, dans lequel le calage de la ou de chaque défense (120) comprend un positionnement de la ou de chaque défense (120) sur une armature d'espacement (122) configurée pour augmenter la distance entre la face latérale (30A) de l'ensemble au large (12) et de la face latérale (52A) de l'ensemble flottant (16) lors de la disposition côte à côte de la face latérale (30A) de l'ensemble au large (12) et de la face latérale (52A) de l'ensemble flottant (16).
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le transfert de fluide s'effectue à travers un bras articulé de déchargement (110) ou/et à travers une conduite flexible.
Ensemble de transfert de fluide (18) entre un ensemble au large (12) situé dans une étendue d'eau (14), l'ensemble au large (12) présentant une première capacité de stockage de fluide (22) et un ensemble flottant (16) sur l'étendue d'eau (14), présentant une deuxième capacité de stockage de fluide (44), l'ensemble de transfert de fluide (18) comprenant :
- un système d'amarrage (60) comprenant une pluralité de lignes d'amarrage (70) entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16), configurées pour être installées et mises sous tension mécanique de sorte que chaque ligne d'amarrage (70) présente un premier point de fixation sur l'ensemble au large (12), un deuxième point de fixation sur l'ensemble flottant (16), et une longueur active (76) sous tension mécanique entre le premier point et le deuxième point ;

- un système (64) de transfert de fluide configuré pour établir un raccordement fluidique entre la première capacité de stockage de fluide (22) et la deuxième capacité de stockage de fluide (44) et un transfert de fluide entre la première capacité de stockage de fluide (22) et la deuxième capacité de stockage de fluide (44) ;
caractérisé par un système de commande (62) du système d'amarrage (60) comprenant au moins un capteur (90) de mesure en continu de la tension mécanique s'appliquant sur la longueur active (76) d'au moins une ligne d'amarrage (70), le système de commande (62) comprenant une unité de commande (94) configurée pour commander la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70), pour maintenir la tension mécanique s'appliquant sur la au moins une ligne d'amarrage (70) dans un intervalle prédéfini de tension mécanique.
Ensemble de transfert de fluide (18) selon la revendication 10, dans lequel le système d'amarrage (60) comprend au moins un enrouleur (72), la au moins une ligne d'amarrage (70) étant raccordée sur l'un du premier point et du deuxième point à l'au moins un enrouleur (72), le système de commande (62) contrôlant la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70) par enroulement ou/et par déroulement de la au moins une ligne d'amarrage (70) sur l'enrouleur (72).
Ensemble de transfert de fluide (18) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel le système de commande (62) comprend au moins un capteur (92A, 92B) de mesure en continu d'un positionnement relatif entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16) pour déterminer un mouvement relatif entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16), le procédé comprenant la commande par le système de commande (62) de la longueur active (76) de la au moins une ligne d'amarrage (70) pour maintenir une amplitude de mouvement relatif entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16) dans un intervalle prédéfini d'amplitude de mouvement.
Ensemble de transfert de fluide (18) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel l'enrouleur (72) comporte un système de récupération d'énergie cinétique (86) configuré pour récupérer une énergie électrique lors du déroulement de la au moins une ligne d'amarrage (70) et pour fournir au moins une partie de la puissance électrique récupérée pour enrouler la au moins une ligne d'amarrage (70).
Installation (10) d'exploitation de fluide, comprenant :
- un ensemble au large (12) destiné à être disposé dans une étendue d'eau (14), l'ensemble au large (12) présentant une première capacité de stockage de fluide (22) ;

- un ensemble flottant (16), présentant une deuxième capacité de stockage de fluide (44), et un ensemble de transfert de fluide (18) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, configuré pour être monté entre l'ensemble au large (12) et l'ensemble flottant (16).
Installation selon la revendication 14, dans laquelle l'ensemble au large (12) est une plateforme, par exemple flottante ou fixe, une unité flottante de gaz naturel liquéfié, une unité flottante de stockage et de regazéification, une unité d'export flottante de gaz de pétrole liquéfié, l'ensemble flottant (16) étant avantageusement un navire ou une barge de transport de fluide.