FR2460368A1

FR2460368A1 - Offshore petroleum mining structure for installation on poor ground - incorporates vertical plates fitted underneath concrete base and of height comparable to thickness of poor ground layer

Info

Publication number: FR2460368A1
Application number: FR7917385A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Berthin
Original assignee: Sea Tank Co SA
Current assignee: Sea Tank Co SA
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1981-01-23
Also published as: JPS569513A; OA06605A; FR2460368B1

Abstract

An offshore exploration structure comprising a base surmounted by a tower supporting a working platform out of the water, is partic. intended to be put into place on a sea bed presenting a layer of ground of poor quality of considerable thickness. The base is constituted by a slab at the base of the column provided on its lower face with vertical plates in the form of a square grid, so as to define independent compartments. The upper side of the slab is fitted with flotation capacities. The plates have a predetermined height comparable to the thickness of the layer of poor ground, to penetrate it so that the vertical loads are transmitted to the good ground below the layer of poor ground by the lower surface of the plates. The structure can be constructed in an on-shore site as for existing structures and transported to its final site by flotation with a small draught of water. Its placing on the final site can be under continuous control.

Description

L'invention concerne l'exploitation offshore au moyen de structures poids reposant sur le fond marin, et plus particulièrement une structure poids du type comportant une embase surmontée d'au moins une colonne creuse en béton supportant une plate-forme de travail hors d'eau, ladite structure étant plus spécialement destinée à être mise en place sur un fond marin présentant une couche de sol de mauvaise qualité d'épaisseur importante. The invention relates to offshore exploitation by means of weight structures resting on the seabed, and more particularly a weight structure of the type comprising a base surmounted by at least one hollow concrete column supporting a working platform outside. water, said structure being more especially intended to be placed on a seabed having a layer of poor quality soil of significant thickness.

Plusieurs structures poids ont déjà été installées sur le fond de la mer. Leur conception est telle qu'elles ne peuvent être mise en place que sur des terrains présentant de bonnes caractéristiques mécaniques en surface, ou au maximum quelques mètres sous le niveau du fond de la mer. Des bêches (métalliques ou en béton) disposées sous le radier de la structure permettent de pénétrer le sol de quelques mètres (trois mètres par exemple), mais dans tous les cas les charges verticales sont transmises au terrain par l'intermédiaire de la surface totale du radier. Several weight structures have already been installed on the sea floor. Their design is such that they can only be installed on land with good mechanical characteristics on the surface, or at most a few meters below the sea level. the spades (metal or concrete) placed under the raft of the structure allow the ground to be penetrated by a few meters (three meters for example), but in all cases the vertical loads are transmitted to the ground via the total surface of the raft.

I1 faut noter que ces bêches saillaient inférieurement du radier de l'embase multicellulaire en béton, ladite embase faisant iréqueJment fonction de r'serroir de stockage en exploitation,
La transmission des charges verticales par le radier est un inconvénient important, car la stabilité est insuffisamment assurée en cas de couches importantes de sol de mauvaise qualité. Or le prolongement direct des bêches en béton compliquerait la fabrication de la structure et en alourdirait encore le poids.It should be noted that these spades protruded below from the raft of the multicellular concrete base, said base irrequely acting as a storage container in operation,
The transmission of vertical loads by the raft is an important drawback, since stability is insufficiently ensured in the event of large layers of poor quality soil. However, the direct extension of the concrete spades would complicate the manufacture of the structure and further increase its weight.

L'invention a pour but de proposer une structure poids de conception
pour nouvelle, permettant comme/les structures existantes une construction dans un site terrestre et un transport par flottaison à faible tirant d'eau jusqu'à son emplacement définitif, ainsi qu'un contrôle continu de mise en place sur le site définitif, mais surtout de conception telle que le transfert des charges dans le sol se fasse au niveau où les caractéristiques du terrain permettent d'assurer la stabilité de la structure,
La structure de l'invention permet ainsi d'envisager une installation sur une couche de mauvais terrain dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs dizaines de mètres.
The object of the invention is to propose a design weight structure
for new, allowing like / the existing structures a construction in a terrestrial site and a transport by buoyancy with low draft to its final location, as well as a continuous control of installation on the final site, but especially of a design such that the transfer of loads into the ground takes place at the level where the characteristics of the ground ensure the stability of the structure,
The structure of the invention thus makes it possible to envisage an installation on a layer of bad ground whose thickness can reach several tens of meters.

I1 s'agit plus particulièrement d'une structure poids d'exploitation offshore comportant une embase surmontée d'au moins une tour supportant une plate-forme de travail hors d'eau, ladite structure étant plus particulièrement destinée à être mise en place sur un fond marin présentant une couche de sol de mauvaise qualité d'épaisseur importante, caractérisée par le fait que l'embase est essentiellement constituée d'une dalle de couverture au niveau de la base de la ou des colonnes, de voiles verticaux équipant la face inférieure de ladite dalle selon un quadrillage de façon à définir des compartiments indépendants, et de volumes de flottaison équipant la face supérieure de ladite dalle, lesdits voiles présentant une hauteur prédéterminée comparable à ltépaisseur de la couche de mauvais sol, en vue d'une pénétration telle que les charges verticales soient dans tous les cas essentiellement transmises au bon sol situé en-dessous de ladite couche par la seule surface inférieure desdits voiles et en aucun cas par la surface totale de ladite dalle. It is more particularly an offshore operating weight structure comprising a base surmounted by at least one tower supporting a working platform out of water, said structure being more particularly intended to be placed on a seabed with a layer of poor quality soil of significant thickness, characterized in that the base consists essentially of a cover slab at the base of the column or columns, of vertical sails fitted to the lower face of said slab along a grid so as to define independent compartments, and of flotation volumes equipping the upper face of said slab, said sails having a predetermined height comparable to the thickness of the layer of bad soil, with a view to such penetration that the vertical loads are in all cases essentially transmitted to the good soil located below said layer by the sole lower surface of said veils es and in no case by the total surface of said slab.

La structure de l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes
- les volumes de flottaison sont distribués régulièrement sur la périphérie de la dalle de couverture,
- les volumes de flottaison présentent des sous-compartiments indépendants équipés de moyens de pompage propres en vue d'un ballastage sélectif,
- des moyens de pompage sont associés à chaque compartiment indépendant pour injecter ou chasser un volume désiré d'air emprisonné contre la face inférieure de la dalle délimitant supérieurement ledit compartiment,
- une partie au moins des voiles verticaux sont pourvus intérieurement de canalisations débouchant au voisinage de leur bord inférieur libre, de façon notamment à permettre une injection d'air ou d'eau facilitant la pénétration desdits voiles dans le sol de mauvaise qualité,
- les voiles verticaux sont à parois parallèles, ou présentent une épaisseur essentiellement décroissante jusqu'à leur bord inférieur libre,
- le bord inférieur libre des voiles verticaux présente un bourrelet d'extrémité dont la section est adaptée à la nature des sols concernés,
- les voiles verticaux se terminent inférieurement par une portion essentiellement pointue.The structure of the invention may also have at least one of the following characteristics
- the flotation volumes are distributed regularly over the periphery of the cover slab,
- the flotation volumes have independent sub-compartments equipped with own pumping means for selective ballasting,
pumping means are associated with each independent compartment for injecting or expelling a desired volume of air trapped against the underside of the slab delimiting said compartment above,
at least part of the vertical sails are provided internally with pipes opening out in the vicinity of their free lower edge, in particular so as to allow an injection of air or water facilitating the penetration of said sails into the poor quality soil,
the vertical sails have parallel walls, or have an essentially decreasing thickness up to their free lower edge,
the free lower edge of the vertical sails has an end bead whose cross section is adapted to the nature of the soil concerned,
- vertical sails end at the bottom with an essentially pointed portion.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé, où :
- la figure 1 est une vue en élévation avec arrachement partiel d'une structure conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, de la structure de la figure 1,
- les figures 3A et 3B illustrent des variantes relatives à la constitution des voiles verticaux,
- la figure 4 illustre huit exemples de conceptions de bords inférieurs libres des voiles verticaux, selon les schémas partiels a) à h). Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the light of the description which follows, given by way of illustration but in no way limiting, with reference to the figures of the appended drawing, where:
FIG. 1 is an elevation view with partial cutaway of a structure according to the invention,
FIG. 2 is a top view, partially broken away, of the structure of FIG. 1,
FIGS. 3A and 3B illustrate variants relating to the constitution of the vertical sails,
- Figure 4 illustrates eight examples of free lower edge designs of vertical sails, according to the partial diagrams a) to h).

Figures 1 et 2, la structure poids comporte une embase 1 en béton surmontée d'au moins une tour 2 (ici une colonne creuse en béton) supportant une plate-forme de travail hors d'eau 3, ladite structure étant plus particulièrement destinée à être mise en place sur un fond marin présentant une couche de sol de mauvaise qualité 4 d'épaisseur importante (pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres) au-dessus du bon sol 5. Figures 1 and 2, the weight structure comprises a concrete base 1 surmounted by at least one tower 2 (here a hollow concrete column) supporting a working platform out of water 3, said structure being more particularly intended for be placed on a seabed with a layer of poor quality soil 4 of significant thickness (up to several tens of meters) above good soil 5.

Conformément à l'invention, l'embase 1 est essentiellement constituée d'une dalle de couverture 6 au niveau de la base de la ou des colonnes, de voiles verticaux 7 équipant la face inférieure de ladite dalle selon un quadrillage de façon à définir des compartiments indépendants 8, et de volumes de flottaison 9 équipant la face supérieure de ladite dalle.Les voiles verticaux 7 présentent une hauteur prédéterminée comparable à l'épaisseur de la couche de mauvais sol Il, en vue d'une pénétration telle que les charges verticales soient dans tous les cas essentiellement transmises au bon sol 5 par la seule surface inférieure desdits voiles, et en aucun cas par la surface totale de la dalle de couverture 6 : ce prédimensionnement des voiles résultera de sondages préalables du fond marin sur le site définitif, de façon à avoir une idée aussi précise que possible de la constitution du sol. According to the invention, the base 1 essentially consists of a cover slab 6 at the base of the column or columns, of vertical sails 7 fitted to the underside of said slab in a grid pattern so as to define independent compartments 8, and flotation volumes 9 equipping the upper face of said slab. The vertical sails 7 have a predetermined height comparable to the thickness of the layer of bad soil II, with a view to penetration such as vertical loads are in all cases essentially transmitted to good soil 5 by the sole lower surface of said sails, and in no case by the total surface of the cover slab 6: this pre-dimensioning of the sails will result from prior soundings of the seabed on the final site, so as to have as precise an idea as possible of the constitution of the soil.

Les volumes de flottaison 9, distribués régulièrement sur la périphérie de la dalle 6, peuvent présenter avantageusement des sous-compartiments indépendants 10 définis par des cloisons 11 et équipés de moyens de pompage propres schématisés en 12 en vue d'un ballastage sélectif. Il est également utile de prévoir des moyens de pompage associés à chaque compartiment indépendant 8 pour injecter ou chasser un volume désiré d'air emprisonné contre la face inférieure de la dalle 6 délimitant supérieurement ledit compartiment : on a illustré à cet effet des canalisations telles que 13, permettant en outre de créer et d'ajuster sélectivement une dépression à l'intérieur des compartiments, ce qui autorise un enfoncement sélectif à la mise en place en combinaison avec le ballastage progressif des volumes de flottaison. The buoyancy volumes 9, distributed regularly over the periphery of the slab 6, can advantageously have independent sub-compartments 10 defined by partitions 11 and equipped with clean pumping means shown diagrammatically at 12 for selective ballasting. It is also useful to provide pumping means associated with each independent compartment 8 to inject or expel a desired volume of air trapped against the underside of the slab 6 delimiting said compartment above: we have illustrated for this purpose pipes such as 13, further allowing to create and selectively adjust a depression inside the compartments, which allows a selective sinking in the establishment in combination with the progressive ballasting of the flotation volumes.

Lorsque la structure est remorquée pour quitter le site de construction, les compartiments 8 contiennent l'air comprimé qui y a été injecté de manière à réduire le tirant d'eau à une valeur minimum. Le compartimentage permet par ailleurs de minimiser l'effet de carène liquide, de manière à assurer une stabilité convenable. When the structure is towed to leave the construction site, the compartments 8 contain the compressed air which has been injected therein so as to reduce the draft to a minimum value. The compartmentalization also makes it possible to minimize the effect of liquid hull, so as to ensure suitable stability.

Lorsque la profondeur d'eau le permet, la structure est immergée en laissant s'échapper, de manière contrôlée, l'air qui est emprisonné dans les compartiments 8. La flottaison est ensuite assurée par la tour 2 plus les volumes de flottaison 9 intégrés à cet effet dans la structure leur conception en plusieurs compartiments indépendants 10 permet un contrôle continu de l'assiette de la structure au cours de l'installation de celleci. Signalons par ailleurs que ces volumes de flottaison pourront par la suite, une fois l'installation de la structure réalisée, constituer des capacités de stockage dthydrocarbures ou autres matériaux, ou encore être récupérés après désolidarisation de la dalle et renvoi en surface. When the water depth allows, the structure is immersed, allowing the air which is trapped in the compartments to escape in a controlled manner. The flotation is then ensured by the tower 2 plus the integrated flotation volumes 9 for this purpose in the structure their design in several independent compartments 10 allows continuous monitoring of the trim of the structure during the installation thereof. Note also that these flotation volumes may thereafter, once the installation of the structure completed, constitute storage capacities for hydrocarbons or other materials, or even be recovered after separation from the slab and return to the surface.

Ensuite, l'enfoncement des voiles verticaux 7 est obtenu en ballastant progressivement et de manière contrôlée les volumes de flottaison 9. Lorsqu'une pénétration de quelques mètres est réalisée, il est possible d'augmenter l'effort de pénétration en créant une dépression à l'intérieur des compartiments 8 constitués par les voiles 7 : les canalisations 13 reliant chacun des compartiments à la ou l'une des colonnes permettent, ainsi que cela a été expliqué plus haut, d'ajuster la valeur de cette dépression pour obtenir un enfoncement sélectif d'un côté ou de l'autre.Après pénétration des voiles verticaux dans le mauvais sol, les charges verticales sont finalement transmises au bon sol essentiellement par la surface inférieure desdits voiles, et accessoirement par la surface latérale de ceux-ci selon la constitution du sol, mais en aucun cas par la surface totale de la face inférieure de la dalle de couverture. Then, the sinking of the vertical sails 7 is obtained by gradually ballasting and in a controlled manner the buoyancy volumes 9. When a penetration of a few meters is achieved, it is possible to increase the penetration force by creating a depression at the interior of the compartments 8 formed by the sails 7: the pipes 13 connecting each of the compartments to the or one of the columns allow, as explained above, to adjust the value of this depression to obtain a depression selective on one side or the other. After penetration of the vertical sails in the bad soil, the vertical loads are finally transmitted to the good soil essentially by the lower surface of said sails, and incidentally by the lateral surface of these according to the constitution of the soil, but in no case by the total surface of the underside of the cover slab.

Figures 3A et 3B, on a illustré une conception de voiles particulière, respectivement à parois convergentes ou parallèles, avec des canalisations intérieures 14 débouchant en 15 au voisinage de leur bord inférieur libre. Figures 3A and 3B, there is illustrated a particular design of sails, respectively with converging or parallel walls, with internal pipes 14 opening at 15 in the vicinity of their free lower edge.

Ces canalisations 14, incorporées à la structure et reliant le niveau du pont à l'extrémité inférieure des voiles verticaux 7, permettent d'injecter de l'air ou de l'eau sous pression de manière à faciliter la pénétration des bêches au cours de l'installation. Ces canalisations peuvent également être utilisées pour injecter un coulis sous les voiles verticaux, en fin d'installation, de manière à améliorer les caractéristiques du sol au niveau de la fondation ou compenser des inégalités dans le niveau d'un bon sol, ou encore pour injecter un fluide en vue de décoller la structure du fond marin et la récupérer. These pipes 14, incorporated into the structure and connecting the level of the bridge to the lower end of the vertical sails 7, make it possible to inject air or water under pressure so as to facilitate the penetration of the spades during the installation. These pipes can also be used to inject a grout under the vertical sails, at the end of installation, so as to improve the characteristics of the soil at the level of the foundation or compensate for inequalities in the level of good soil, or even to inject a fluid in order to take off the structure from the seabed and recover it.

La forme de la partie inférieure des voiles est aaaptee a la nature des sols concernés. Parmi d'autres, les formes représentées sur la figure 4 peuvent être envisagées, celles-ci n'étant qu'une illustration des formes possibles : on peut prévoir -toutes formes, symétriques ou asymétriques, présentant ou non un bourrelet d'élargissement pour un meilleur appui, se terminant ou non par une portion essentiellement pointue. The shape of the lower part of the sails is adapted to the nature of the soil concerned. Among others, the shapes shown in FIG. 4 can be envisaged, these being only an illustration of the possible shapes: one can provide -all shapes, symmetrical or asymmetrical, with or without an enlargement bead for better support, whether or not ending with an essentially pointed portion.

Il va de soi que l'invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés, mais comprend toute variante correspondant à la définition générale de l'invention telle que revendiquée. En particulier, selon les besoins propres à une utilisation spéciale, la dalle de couverture peut être plane, concave ou convexe, et les voiles verticaux peuvent être plans ou incurvés en forme de tuile. It goes without saying that the invention is in no way limited to the examples which have been given therein, but includes any variant corresponding to the general definition of the invention as claimed. In particular, according to the needs specific to a special use, the cover slab can be flat, concave or convex, and the vertical sails can be flat or curved in the form of a tile.

Claims

1 / Offshore operating weight structure comprising a base surmounted by at least one tower supporting a working platform out of water, said structure being more particularly intended to be placed on a seabed having a layer of soil of poor quality with a large thickness, characterized in that the base essentially consists of a cover slab at the base of the column or columns, of vertical sails equipping the underside of said slab according to a grid of so as to define independent compartments, and flotation volumes equipping the upper face of said slab, said sails having a predetermined height comparable to the thickness of the layer of bad soil, with a view to penetration such that the vertical loads are in all cases essentially transmitted to the good soil located below said layer by the sole lower surface of said sails and in no case by the surface to tale of said slab.

2 / Structure according to claim 1, characterized in that the flotation volumes are distributed regularly over the periphery of the cover slab.

3 / Structure according to one of claims 1 and 2, characterized in that the flotation volumes have independent sub-compartments equipped with own pumping means for selective ballasting.

4 / Structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that pumping means are associated with each independent compartment for injecting or expelling a desired volume of air trapped against the underside of the slab upper delimiting said compartment .

5 / Structure according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the vertical sails are provided internally with pipes opening in the vicinity of their free lower edge, so as in particular to allow injection of air or water facilitating the penetration of said sails into poor quality soil.

6 / Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the vertical sails are with parallel walls.

7 / Structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the vertical sails have an essentially decreasing thickness to their free lower edge.

8 / Structure according to one of claims 6 and 7, characterized in that the free lower edge of the vertical sails has an end bead whose section is adapted to the nature of the soil concerned.

9 / Structure according to one of claims 6 to 8, characterized in that the vertical sails end lower by a substantially pointed portion.