FR2574367A1 - Structure marine a ancrage tendu vertical - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE STRUCTURE MARINE FLOTTANTE ANCREE PAR UN ANCRAGE TENDU VERTICAL. LA STRUCTURE EST CONSTITUEE D'UNE PARTIE CENTRALE ANCREE AU FOND DE LA MER PAR DES TENDONS 5 ET D'UNE PARTIE PERIPHERIQUE FLOTTANTE 9 SUPPORTANT LES EQUIPEMENTS LOURDS ET SERVANT DE RESERVOIR IMMERGE POUR LE STOCKAGE DE FLUIDES PLUS LEGERS QUE L'EAU DE MER. LA STRUCTURE SELON L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT DESTINEE A L'EXTRACTION D'HYDROCARBURES EN MER.

Description

La presente invention concerne une plate-forme petroliere offshore a cables tendus. Ce type de plateforme est ancre au fond de la mer par des lignes d'ancrage verticales ou tendons qui sont deployes entre la plate-forme flottante et un systeme d'ancrage fixe sur le fond de la mer. Ces tendons sont tendus par une force dite de "pre-tension" tres Importante qui s'oppose aux excursions verticales et horizontales de la plate-forme. Cette pre-tension est obtenue par un exces de flottabilite ,en amarrant la plate-forme aux tendons avec un tirant d'eau superleur a celui de sa flottaison libre.Ce type de plate-forme ne peut s'orienter librement et son pilonnement est pratiqu ment bloque afin d'avoir une periode propre de pilonnement inferieure a 3 secondes ,de facon a ne pas etre excitee significativement par la houle . En consequence ce type de plate-forme installe dans une region polaire, ne peut se degager des glaces par un mouvement de pilonnement contrôle
En plus de la pre-tension statique, les tendons subissent des tensions dynamiques perlodiques. La tension totale par tendon est donc la somme ou la difference de la pre-tension et de la valeur extrême de la variation dynamique de la tension.Il est donc necessaire dFeviter d'une part la sur-tension et d'autre part le relachement des tendons. Pour des plate-formes de grand deplacement les tensions dynamiques deviennent considerables et la pre-tension necessaire devient rapidement economiquement prohibitive ,si l'etat de mer centenaire de design est celui d'une mer forte ,comme par exemple la Mer du Nord, ou la hauteur de la vague maximale est d'environ 30 metres, pour une periode de 18 secondes.
La plate-forme selon l'invention permet de remedier a ces inconveniants.
Elle comporte en effet d'une facon generaît, une partie peripherique flottante qui coulisse verticalement autour d'une partie centrale flottante amarree par des tendons verticaux pre-tendus. Les deux parties comprennent chacune un pont horizontal supporte rigidement sur un flotteur etanche entierement immerge ,au moyen d'une structuresupport semi-immergee. La partie peripherique est d'un d placement plus important que la partie centrale pour mi ni mi mer les variations dynamiques des tensions dans les tendons. C'est pourquoi la partie centrale supporte un minimum d'equipement lourd pour maximiser son rapport pre-tension/deplacement.
Selon une forme d'utilisation preferentielle, le flotteur peripherique est utilise pour stocker des fluides dont la densite est inférieure a l'eau de mer.
Le volume du flotteur peripherique est optimise pour d'une part maximiser sa masse ajoutee en pilonnement et d'autre part pour prot@ger efficacement la partie centrale contre les forces de houle qui induisent des variations dynamiques importants dans les tendons.
La sasse ajoutee en pilonnement
permet a la partie peripherique d'avoir une periode propre superieure a 30 secondes pour ne pas etre excitez a la resonance par la houle oceanique ,tout en maintenant une surface de flottaison importante La partie peripherique isole la plate-forme centrale de l'action directe de la houle, car les pressions hydrodynamiques de la houle ne parviennent aux parois du flotteur central que par passage sous la base horizontale de la partie peripherique
En dotant la partie peripherique d'un tirant d'eau important, on reduit les variations dynamiques des tensions dans les tendons.Par exemple pour une houle extreme de periode 18 secondes ,en grande profondeur d'ancrage, une reduction d'environ 75 de la pression de la houle est obtenue par un flotteur peripherique possedant un tirant d'eau de 110 metres. De plus un tirant d'eau important redui-vkussi les forces de la houle sur la base de la plate-forme peripherique.
Afin d' obtenir une masse d'eau ajoutee importante relativement a son deplacement, le flotteur peripherique forme un recipient a paroi epaisse, ferme par un couvercle, mais sans fond, pour permettre le passage des tendons verticaux ,et pour que ceux-ci ne rentrent pas en contact avec la base des parois du flotteur peripherique quand l'excursion horizontale de la plate-forme est maximale.
Le flotteur central est immerge a l'interieur dudit recipient dans lequel la structure-support de la partie centrale penetre ,par au moins un orifice d'axe vertical du couvercle (ou toit) epais du recipient.
Selon une forme de realisation preferentielle, la structure-support de la partie centrale est entierement situee a l'interieur d'au moins un puit vertical amenage a l'interieur de la structure-support de la partie peripherique, lesdit puit debouchant directement dans le recipient au travers de l'orifice du toit qui lui correspond
Selon une forme de realisation preferentielle, la structure-support de la partie peripherique est un anneau cylindrique fixe de facon etanche sur son flotteur peripherique, et dont le puit interne contient la structure-support de la partie centrale, cette derniere etant aussi un anneau cylindrique qui coulisse dans-ledit puit interne et au travers de l'unique orifice du toit du recipient.
Selon une forme de realisation, le recipient a la forme d'un cylindre creux d'axe vertical. Cette forme se prete a une realisation en beton de sa paroi laterale. Selon une variante-,ladite paroi est realisee par des surfaces cylindriques. Selon une autre variation ladite paroi est realisee par des cylindres creux dont les axes verticaux sont tangents a un meme cercle horizontalgavec le toit du cylindre pouvant etre horizontal ou bien en forme de cone ou de dome tronque.
Selon une realisation preferentielle la forme du recipient s'apparente a un grand segment sphériques defini par des parois internes et externes telles que les lignes d'actions des pressions hydrodynailques qui s'exercent perpendiculairement aux parois, passent pour la tres grande favorite d'entre elles au travers d'une petite zone geometrique spheroidale incluse dans la cavite du recipient.
Selon une realisation preferentielle la plus grande dimension de ladite zone est approximativement egale a ltepaisseur moyenne du recipient, et le volume du recipient est approximativement egal a celui du volume de la cavite qu'il contient. Les formes de flotteurs peripheriques ainsi definies ,reduisent les moments de roulis et de tangage de la partie peripherique ,ce qui permet de reduire d'autant les variations dynamiques des tensions dans les tendons ,car ces derniers bloquent toute rotation relative entre les deux
parties de la plate-forme.
La zone spheroidale ainsi definie concentre les forces hydrodynamiques sous le centre de gravite de la plate-forme et leur resultante produit un couple de rotation qui s'oppose a celui de la resultante des forces hydrodynamiques qui s'exercent sur la structure-support de la partie peripherique.
La forme de segment spherique du flotteur peripherique possede d'autre part un faible coefficient de trainee qui en diminuant l'excursion moyenne de la plate-forme, reduit les tensions dynamiques dans les tendons.
Selon une variante de l'invention ,les moments hydrodynamiques de roulisStangage ne sont que partiellement transmis aux tendons, quand le coulissement de la partie peripherique est effectue par un moyen qui autorise une petite rotation relative entre les deux parties de la plate-forme.
Un moyen de coulissement selon l'invention est une protuberance annulaire (ou bague) , en for de segment spherique fixez sur la paroi d'une structure-support centrale cylindrique qui coulisse dans un manchon circulaire fixe sur la paroi circulaire du puit intérieur d'une structure-support peripherique annulaire. Le centre geometrique dudit segment spherique etant sur l'axe vertical de symétrie commun aux deux structures-support La surface de ladite protuberance est recouverte par un metal inoxydable et auto-lubrifiant,, et la paroi du manchon au contact de la bague est recouverte d'une couche d'acier inoxydable.
Selon une autre variante c'est le manchon qui est solidaire du cylindre central au moyen d'une liaison en elastomere, et ledit manchon coulisse sur la paroi interne du puit peripherique, ladite paroi etant en acier inoxydable dans dans les parties sur lesquelles frottent ledit manchon. Les surfaces de friction dudit manchon etant en metal inoxydable auto-lubrifie pour minimiser les frictions.
Selon une autre variante, le moyen de glissement est realise par un ensemble de roues montees sur des pneumatiques et fixees sur l'une des structure-supports. La pression des pneumatiques ainsi que leur nombre sont calcules en fonction de sangle de roulis/tangage desire et de la pression de service de chaque pneumatique.
Un moyen de coulissement avec rotation bloque entre les deux parties de la plate-forme est realise par deux bagues horizontales ,decrites ci-dessus, et espacees verticalement le plus possible, pour minimiser les forces qu'elles subissent de la part des moments de roulis et/ou de tangage de la partie peripherique de la plate-forme.
Selon une variante de l'invention5 le coulisseient relatif des deux parties est controle par un mecanisme d'amortissement permettant d'une part d'extraire de l'energie des vagues et d'autre part de controler et de limiter les mouvements de pilonement de second ordre qui sont generes a la periode propre de pilonnement de la partie peripherique.
Selon une variante de l'invention la section de flottaison de la structure-support peripherique est minimisee par l'emploi d'une structure tubulaire dont les tubes sont de faible diametre ,afin de einieiser les forces horizontales de la houle sur ladite structure. Cette structure-support a l'inconveniant de sensibiliser la partie peripherique aux variations de charger.
Pour remedier a ce problene ladite partie peripherique est ancre par des lignes d'ancrage verticales dont l'elasticite longitudinale est obtenue par l'emploi de ligne en fibres synthetiques, ce qui permet le pilonnement de ladite partie peripherique ,et contribue pour partie a la pre-tension de la plate-forme.
Selon une variante de l'invention ,la structure-support de la partie centrale est fixee rigidement au flotteur central par un connecteur. Le niveau de la connexion sous la surface de la mer est situe a une profondeur inferieure au tirant d'eau de transit de la plate-forme obtenu par lpevacuation des fluides contenus dans le flotteur peripherique. Un moyen de connexion permet a la structure-support centrale et le pont central qu'elle supporte detre fixes temporairement a la partie peripherique, lorsque la plate-forme flotte a son tirant d'eau minimum. La deconnexion du flotteur central permet par exemple le carenage de la plate-forme, sans avoir a detendre les tendons.
La figure 1 represente schematiquement une coupe verticale axiale d'une plate-forme selon l'invention.
La figure 2 represente schematiquement la coupe plane et horizontale AA de la plate-forme de la figure 1 et de la figure 5.
La figure 3 represente schematiquement, une coupe verticale axiale d'une plate-forme selon l'invention.
La figure 4 represente schematiquement, la coupe plane et horizontale BB de la plate-forme de la figure 3.
La figure 5 represente schezatiquement, une coupe verticale axiale d'une plate-forme selon l'invention5amenagee pour le stockage et le chargement de petrole, en mer.
La figure 6 represente vue schematique du remorquage de la plate-forme de la figure 5, apres deconnexion de son flotteur central.
La figure 7 represente schematiquement, une coupe verticale axiale, d'une plate-forme selon l'invention, amenagee en plate-forme de forage-production, avec son reservoir de stockage et son poste de chargement de tanker integres.
La figure 8 represente schematiquement, la coupe plane et horizontale CC de la plate-forme de la figure 7.
La figure 9 represente schematiquezents la coupe plane et horizontale DD de la plate-forme de la figure 7.
La figure 10 represente schematiquement, la coupe plane et horizontale
EE de Ia plate-forme de la figure 7.
La plate-forme representee schematiquement sur la figure i comporte une partie centrale composee d'un pont cylindrique (1) d' axe vertical,
supporte rigidement sur un flotteur central (3) cylindrique d'axe vertical, immerge par l'intermediaire d'un support (2) semi-immerge cylindrique d'axe vertical. Le pont (1) a des dimensions de l'ordre de 50 metres pour le diametre et de 20 metres pour la hauteur. Le support (2) a des dimensions de 1 'ordre de 35 metres pour le di ametre de 100 metres pour la hauteur, et de 75 metres pour le tirant d'eau en utilisation normale.Les tendons de l'amarrage du flotteur 83) sont des tubes (5) metalliques uniformement repartis et fixes chacun, a la peripherie de la base du flotteur (3) au moyen d'un connecteur hydraulique annulaire (4) semblable a ceux utilises par l'industrie petroliere offshore pour connecter les tubes aux blocs d'obturation des puits sous-marins. Les tubes (5) sont tendus verticalement par le flotteur (3) ,et sont fixes a leur base par un connecteur hydraulique annulaire (4) a une embase gravitaire annulaire (6) , reposant sur le fond de la mer (7). Le poids apparent de l'embase (6) est calcule pour que l'embase (6) reste fixee au fond (7) maigre les tensions variables transmises par les tubes (5). La plate-forme comporte une partie peripherique flottante qui entoure la partie centrale. Les deux parties possedent toute deux le meme axe vertical de symetrie. La partie peripherique comporte un pont peripherique (8) en forme d'anneau cylindrique, supporte rigidement sur un flotteur peripherique cylindrique.Le pont (8) a des dimensions de l'ordre de 140 metres pour le diametre exterieur, de 90 metres pour le diametre interieur et de 20 metres pour la hauteur.
Le flotteur peripherique (10) a la forme d'un recipient cylindrique a parois epaisses ,sans fond, ferme par un couvercle circulaire epais (11) munis d'un orifice central (12) circulaire, d'axe vertical. L'orifice (12) est obture par le support (2), qui y coulisse au travers au moyen d'une bague (13) en forme d'anneau spherique, centre sur l'axe de symetrie de la plate-forme, et qui est solidaire du support t2) La bague (13) obture l'espace annulaire situee entre la paroi de l'orifice central (12) et la paroi cylindrique du support central (2). La bague (13) frotte sur ladite paroi cylindrique.Elle est recouverte d'une garniture métallique auto-lubrifiante ,et les parties de ladite paroi, pouvant etre au contact de la bague sont recouvertes d'intox 31L.
Le flotteur peripherique (10) sans fond forme une cavite (14) cylindrique, dont l'ouverture est orientez vers le fond de la mer. Cette cavite a des dimensions de l'ordre de 90 metres pour la hauteur, de 80 metres pour le diametre ,et son volume est de l'ordre du deplacement de ses parois.
Le tirant d'eau de la plate-forme est celui du flotteur (10) qui est de l'ordre de 140 metres. Le couvercle < 11) est compartimente en deux compartiments annulaires coaxiaux un compartiment-flotteur (18) et un compartiment-ballast (19), ce dernier servant a equilibrer le deplacement du flotteur (10) ,en fonction de la quantite de petrole stocke dans le reservoir (42), que forme la partie annulaire cylindrique du flotteur peripherique (10). Le stockage du petrole s'y effectue, selon le principe de la cloche renversee. C'est-a-dire que le reservoir (42) est en permanence en communication avec la mer a sa partie inferieure. Le petrole ayant une densite approximative de .875, deplace l'eau de mer dans la partie haute du reservoir (42).
L'ensemble du flotteur peripherique est munis de cloisons radiales planes, etanches (38), qui sont repartis uniformement dans le flotteur (10).
Le support peripherique (9) est realise par un ensemble de tubes metalliques verticaux a moitie immerges, repartis uniformement sur la peripherie du couvercle (11). Leur faible section minimise les forces des vagues, mais rend la partie peripherique sensible aux variations de charge ,car cell -ci produisent une modification importante du tirant d'eau.Afin de pallier a cet inconveniant ,un ensemble de lignes elastiques (17) sont tendues en pre-tension entre la base annulaire du flotteur peripherique (10) et des ancres (15) fixes sur le fond de la mer (7). Le coefficient d'elasticite de l'ensemble des lignes est calcule de facon r etre équivalent au coefficient d'elasticite produit par la section droite de flottaison qui manque au support (9) .
La distance horizontale separant les tendons (5) verticaux, de la paroi verticale interieure de la cavite (14) est d'environ 15 metres, ce qui permet une inclinaison maximale des tendons de l'ordre de 10 degres, avant que ceux-ci viennent toucher la base du flotteur peripherique (10), quand ce dernier est incline d'environ 5 degres. La partie peripherique a son centre de gravite 6, etabli a quelques metres en-dessous de son centre de flottaison
B ,au moyen d'un lest 816) annulaire installe dans la base du son flotteur (10).
Dans la forme de realisation selon la figure 3, la plate-forme est symetrique selon un axe vertical de symetrie. Cette plate-forme differt de par sa forme de celle de la figure 1 mais son utilisation est identique.
Elle sert de stockage petrolier flottant. La forme de son flotteur peripherique se prete a une construction en beton. La partie centrale comprend un pont central (1) en forme de cone tronque, evase vers son sommet et qui'est
supporte rigidemment sur un flotteur central immerge conique t 3) par lsintermediaire dsun support cylindrique (2) semi-immerge. L'amarage est.
realise par un ensemble de tendons verticaux (5) disposes a la peripherie de la base du flotteur central (3) et fixes chacun au moyen d'un connecteur hydraulique (4). La partie peripherique de la plate-forme comprend un pont annulaire (8) entourant a une dizaine de metres, environ le pont (1). Un support conique (9) en partie immerge a sa base, est fixe sur la partie haute annulaire du couvercle conique (11) du flotteur peripherique (10) La partie peripherique presente ainsi une section de flottaison minimale, qui s'accroit de part et d'autre lorsque ladite partie pilonne. Cette propriete est mise a profit pour-degager la plate-forme de l'emprise des glaces, dans les regions polaires.Le pilonnement est alors provoque par la variation lente de la charge de la partie peripherique, en variant les quantites d'eau stockees dans les compartiments-ballast (19). Le flotteur peripherique (10) forme un recipient sans fond et presente un grand orifice (12) au centre de son couvercle conique (11), dans lequel coulisse le support central (2).
Le coulissement est realise au moyen d'une bague cylindrique(21) fixee au support central (2), au moyen d'une serie de patins en caoutchouc inseres entre deux coques concentriques metalliques ,dont le centre est situe sur l'axe dé symetrie de la plate-forme. Chaque patin est compose par un sandwich de couches de plaques metalliques et de caoutchouc naturel, colles ensemble par vulcanisation. La bague (21) coulisse en frottant sur les parois du puit cylindrique d'axe vertical,compose dans sa partie basse par orifice (12) et dans sa partie superieure par le puit central du support peripherique ().
Le couvercle (11) comprend un compartiment-flotteur (18) et un compartiment-ballast (19). La partie annulaire cylindrique du flotteur (10) qui forme reservoir est realise par un ensemble jointif de cylindres-reservoirs (43) dont les axes verticaux sont repartis sur un meme cercle horizontal, et dont les bases (22) sont en forme de calotte spherique et dont les toits (23) sont coniques. Un lest annulaire est realise par de la baryte logee dans les bases des cylindres (43).
Dans la forme de realisation selon la figure 5 ,la plate-forme est une plate-forme de stockage et de chargement pour petrolier, qui possède un axe vertical de symetrie.
La partie centrale comprend un pont central {1) circulaire qui repose sur un support central (2) ,qui est un cylindre de meme diametre que le pont (1). Le support central (2) est fixe sur un flotteur en forme de cone tronque (3) au moyen d'un systeme de connexion rigide (33). Des tendons (5) sont regulierement fixes sur le pourtour de la base du flotteur (3) ils sont tendus verticalement et fixes par des connecteurs (4) a une embase annulaire (6) elle-eme fixee sur le fond (7) au moyen de pieux fores (34).
La partie peripherique de la plate-forme comprend un pont (8), un support annulaire cylindrique (9) a deii-i-erge, dont la base repose sur le sommet du toit conique tronque (11) du flotteur peripherique (10), qui est
cylindrique et annulaire (10) Ce flotteur (10) forme une cavite (14) cylindrique entierement ouverte a sa partie inferieure. Le flotteur central conique (3) est place'dans la partie superieure conique de la cavite (14).
Le flotteur central (3) est place de facon a ne pas toucher le toit 811), durant le pilonement extreme de la partie peripherique lorsqu'elle coulisse verticalement le long et autour du support central (2). Le coulissement est assure par deux bagues circulaires (40) et (41) fixees a la paroi circulaire du puit interne vertical du support peripherique (9). L'espacement vertical des deux bagues est maximise pour minimiser les forces produites dans les bagues, par les moments de roulis et/ou de
tangage transmis par la partie peripherique a la partie centrale, dont par construction, les mouvements de roulis et de tangage sont bloques par les tendons (5) de l'amarrage de la plate-forme.Le pont central (1) est situe au-dessus du niveau des plus hautes vagues qui passent par la base ouverte du flotteur peripherique (10) Cc niveau est inferieur a celui qui prevaut a l'exterieur de la plate-forme , a cause de l'attenuation exponentielle des pressions hydrodynamiques des vagues avec la profondeur.La partie peripherique de la plate-forme comprend un pont (8) équipe en son centre d'un joint articule (27) auquel est fixe par en-dessous un flexible en forme d'omega dont l'autre extremite est connectee par un connecteur annulaire (4) a un tube petrolier (35) qui traverse verticalement et M en soncentre le support (2) ,ledit tube (35) etant lui- z connecte par un connecteur (4) a un tube petrolier (36) du flotteur central (3). Le flexible (28) en forme de omega incline a 90 degre, absorbe les variations de distance entre les deux parties de la plate-forme, dues
au pilonnement relatif de la partie peripherique et du pont central (1) dont le pilonnement est bloque par les tendons (5).
Lors du chargement d'un tanker, le petrole provient soit du reservoir (42) du flotteur peripherique (10) ,soit directement de la plate-forme de production associe a la plate-forme de stockage ,au moyen d'une conduite sous-marine (32) posee sur le fond de la mer (7). L'un des tendons est un tube petrolier (24) utilise pour remonter le petrole du fond de la mer, jusqu'au flotteur central ou il penetre en passant par le connecteur annulaire (4) du tube (24). Le petrole traverse le flotteur central (3) par le tube (36), et passe dans le tube < 35) du support central (2), au moyen d'un connecteur (4). Le tube (35) debouche au centre du sommet du support central (2) ou il est connecte au flexible t28) par un connecteur (4).
Lorsque la plate-forme ne renferme pas de petrole, son reservoir (42) est rempli par d'eau de mer, qui penetre au travers d'un filtre (37) installe a la base du flotteur peripherique (10). Lorsque du petrole arrive de la plate-forme de production, par la ligne (32), ce petrole est dirige a travers le manifold (35) vers le reservoir (42) au moyen de la conduite (36) qui debouche au sommet du reservoir (42) en descendant a l'interieur du support (9) et du toit conique (11). Le petrole stocke, d place progressivement l'eau de mer ,qui est rejeter a l'exterieur apres avoir ete prealablement nettoyee par le filtre (37). La densite du petrole etant d'environ .875 contre 1.025 pour l'eau de mr, il est necessaire de remplir progressivement le compartiment ballast < 19) d'eau de mer pour compenser la différence de densite des fluides stockes et maintenir constant le tirant d'eau de service de la partie peripherique.Le reservoir (42) est compartimente au moyen de cloisons verticales (38) radiales etanches ,regulierement espacees dont la fonction est de stabiliser le niveau de l'interface petrole-mau lorsque la plate-forme est deplacie par la houle. De plus ces cloisons radiales (38) limitent les fuites en cas de percement accidentel du reservoir (42).
Des cloisons verticales radiales et etanches (39) divisent egalement l'ensemble du toit (11) et du support peripherique (9) pour des raisons structurelles et de securite.
Le coulissement sans rotation d'axe horizontal entre les deux parties de la plate-forme est realise par deux bagues t40) et (41), regulierement segmentees en patins fixes sur la paroi circulaire du puit interieur. La section droite des patins est en demi-cercle, et la surface de friction des patins est recouverte d'une garniture metallique auto-lubrifiante. Les parties de la paroi du support t2) devant rentrer on contact avec les patins sont eux recouverts d'une couche d'inox 316 L.
L'installation de la plate-forme s'effectue en deux temps. Le flotteur central (3) est d'abord installe, avec ses tendons et son embase (6), a l'aide de supports de surface classiques. Un systeme de ballastage et de vidange du flotteur (2) permet l'immersion, la mise en place des tendons (5) et du tube (24), ainsi que leur mise en tension. Puis la plate-forme est remorquee en flottaison au-dessus du flotteur central (3) immerge. Le remplissage progressif de son reservoir avec de l'eau de mer,-fait descendre progressivement le support central (2) a la verticale du flotteur central (3) ,jusqu'a ce que la connexion par le systeme (33) soit realisee. Le connecteur (4) reliant les tubes (35) et (36) est ensuite actionne.Pour faciliter la connexion de la plate-forme, la flottabilite du support central (2) est limitee par inondation partielle temporaire avec de l'eau de mer.
Dans la forme de realisation selon la figure 7, la plate-forme possede un axe vertical de symetrie. Cette plate-forme est utilisee comme plate-forme de forage-production.
Elle est equipee d'un stockage t42) et d'un poste de chargement pour tanker (53 > . Sa partie centrale comporte un pont (1), rigidement fixe sur un flotteur central (3) par un support semi-immerge (2). Le support (2) est en forme d'anneau cylindrique et il est emmanche dans une cavite cylindrique -situee dans le sommet tronque du flotteur (3) de forme conique. Le flotteur est ancre au moyen de tendons (5) realises par des tubes metalliques de grande raideur longitudinale. Les tendons sont repartis uniformement sur le pourtour de la base du flotteur (3) ,ou ils sont connectes au moyen de connecteurs (4 > .
La paroi externe et la paroi interne du support central (2) sont connectees a leur base au flotteur (3) de facon etanche au moyen de systemes de connexion annulaires (52). Un ensemble de risers verticaux (47) repartis uniformement en cercle, remontent de puits sous-marins -jusqu'a leurs tetes de production respectives (49) installees sur un pont de production annulaire (54) , situe a l'interieur du support (2). Ces risers passent au travers du flotteur central (3) au moyen de puits verticaux (51), dont la forme evasee vers le bas ,en forme de trompette, impose au riser une courbure optimale, lors des excursions horizontales de la plate-forme, ce qui minimise les contraintes internes desdits risers.L'extremite superieure de chacun des puits (51) est obturee de facon etanche par une tete de production sous-marine (50) fixee au flotteur central et qui connecte la partie superieure de chaque riser situee dans le support (2), a avec sa partie inferieure de riser correspondante. Chaque riser possede ainsi deux tetes de production. La tete sous-marine (50) etant utilise lorsque le support central (2) est deconnecte du flotteur (3 > . La d connexion s'effectue en deconnectant les connecteurs (52) et (SO) Deux derricks (48), installes sur le pont (1), servent au forage et a l'entretien des puits de production.Ces derricks (48) sont montes sur un circuit de rails circulaires pour pouvoir chacun se positionner a la verticale de chaque riser.
La partie peripherique de la plate-forme comprend un petit pont annulaire (8) installe sous le pont central (1 > . Le support peripherique (9) est en forme d'anneau cylindrique a deai-immerge dans sa partie haute et dans sa partie inferieure, il est en forme de cone dont le sommet tronque a me diametre que la base de l'anneau cylindrique auquel il se raccorde par son sommet
L'une des characteristiques principales de l'invention, selon le schema de la figure 7, est la forme du flotteur peripherique (10), qui a la forme d'un dome d'epaisseur a peu pres
constante, et dont le centre geometrique est situe au-dessus de l'ouverture de sa base plane a environ 35% de la hauteur de la cavite (14) qu'il defini.
La partie haute du dome est tronque selon un plan horizontal qui ne tronque pas la cavite (14). La partie circulaire du dome tronque a meme diametre que la base conique du support peripherique (9) et a laquelle, elle se raccorde
Le sommet du flotteur < 10) est perce en son centre d'un orifice d'axe vertical dont le diametre d'environ 35 metres est egal a celui de l'espace cylindrique forme par le support annulaire (9). Ainsi l'orifice (12) est le prolongement dudit espace annulaire du support (9) ce qui permet au support de la partie centrale d'y coulisser.La forme du flotteur peripherique peut etre decrite comme etant celle d'un recipient sphérique sans fond, dont le couvercle est
defini par la partie du flotteur (10) situe verticalement sous la partie inferieure conique du support peripherique (9). Le couvercle ainsi defini, se divise en deux compartiments annulaires etanches coaxiaux, imbriques l'un dans l'autre ;un compartiment-ballast < 19) et un compartiment-flotteur < 18)
Les deux compartiments (18) et (19) sont tous deux compartimentes par des cloisons planes radiales etanches (39). Le reste du flotteur (0), qui forme un reservoir (42) utilise pour le stockage du petrole, est lui
aussi compartimente par des cloisons radiales étanches < 38). Lorsque la plate-forme flotte a son tirant d'eau de service, le reservoir < 42)
est constamment rempli de petrole et/ou d'eau de mer. La variation de densite du volume du fluide stocke est corrigee par un ballast variable d'eau de mer introduit dans le compartiment-ballast (19).
Le diametre externe du flotteur (10) est d'environ 140 metres et son tirant d'eau de service est d'environ 115 metres. Le volume du flotteur (10) est approximativement egal au volume de la cavite (14).
Les parois externes et internes du flotteur (10) sont approximees au moyen de panneaux plans trapezoidaux dont la plus grande dimension est approximativement egale a l'epaisseur du dome spherique repais, wr les surfaces duquel sont localises les sommets des panneaux.
Le flotteur central t3) est situe au-dessus du centre gel trique O du flotteur peripherique (10) dans la partie haute de la cavite (14) OU le support (2)
penetre par l'orifice (12). La partie peripherique protege la partie centrale des pressions directes des vagues, dont l'influence se fait sentir que par passage par l'ouverture circulaire de la base du flotteur (10).
Commue l'amortissement des pressions de la houle d croit exponentiellement, la protection de la partie peripherique est considerable.
De plus comme la tres grande majorite des lignes d'action des pressions hydrodynamiques qui s'exercent sur le flotteur (10) convergent et passent au travers d'une petite zone geoeetrique (46) spheroidale dont le diametre est approximativement egal a l'epaisseur moyenne du flotteur (10), les moments de roulis et de tangage auxquels s'opposent les tendons sont peu importants relativement a ceux produit par les flotteurs peripheriques des plate-formes des figures 1,3,et 5.
Le centre de gravite G de la partie peripherique est situe sous son centre de flottaison B, mais au-dessus du centre geometrique 0 La position du centre de gravite est obtenu par un lest (16) installe dans la base du flotteur (10). Ce lest est constitue par du beton.
Les moments de roulis et de tangage qu'exerce la houle sur le flotteur peripherique (10) relativement au
centre de gravite G de la partie peripherique, sont de signe contraire a ceux que la houle exerce sur le support peripherique (9). Cette opposition des moments
reduit d'autant les reactions dynamiques dans les tendons.
Le coulissement de la partie peripherique autour de la partie centrale est realise au moyen d'un ensemble de bagues (52) similaires aux bagues de la plate-forme de la figure 5. De meme les parties du support central (2) sur lesquelles frottent les segments des bagues < 52), sont recouvertes d'inox 316L.
Un ensemble de puits verticaux etroits (45) traversent la partie superieure du reservoir (42). Chaque puit (45) est dispose a la vertical d'un connecteur de tendon (4) installe sur le pourtour de la base du flotteur central. Cette disposition des puits (45), permet le relevage et/ou l'installation d'un tendon a partir du pont (1).
Un systeme de chargement en mer de tanker (53) est installe sur le pont (8) et la partie superieure du support (9). Il comprend un flexible de chargement et son tambour de -stockage, ainsi qu'un systeme d'aussieres pour l'amarrage du tanker. Par tension de ltaussiere, le tanker peut orienter le systeme de chargement (53) sous le vent. La rotation de la partie peripherique autour de la partie centrale est aussi obtenuee par deux propulseurs marins (55) diametralement fixes sur la paroi. externe de la base du flotteur peripherique (10).
La deconnexion du support central (2) d'avec le flotteur central (3) permet apres fixation du support t2) au support t9) par un moyen approprie, de reduire le tirant d'eau de la partie peripherique par vidange des fluides contenus dans le reservoir (42),jusqu'a ce que la plate-forme arrive a un tirant d'eau de transit, inferieur a la profondeur doimmersion de la partie superieure du flotteur central immerge.Cette manoeuvre permet de degager le flotteur de la cavite (14). La manoeuvre inverse permet de re-amarrer la plate-forme
Le dispositif de deconnexion permet de pre-installer le flotteur central t2) les tendons (5), et les parties inferieures des risers (5) équipe s de leur tete de production sous-marines (50) respectives, durant la periode de construction de la plate-forme.
Ce dispositif permet aussi d'equiper un champ petrolier important de plusieurs flotteurs centraux immerges, et desservis alternativement ,pir une seule plate-forme. La production des risers des flotteurs centraux auxquels la plate-forme n'est pas ancree redescend au fond de mer par une conduite
puis est dirigee vers le flotteur central auquel est ancre la plate-forme.
Lorsque la plate-forme est en deplacement entre deux flotteurs centraux, la production de l'ensemble des puits est soit arretee monentanerent, soit dirigee vers une petite unite de production temporaire ancree a un des flotteurs centraux du champ.
La plate-forme selon l'invention est particulierement destinee pour l'extraction des hydrocarbures en mer.

Claims (3)

REvENDICATIONS
1) Plate-forme a ancrage tendu vertical caracterisee en ce qu'elle comporte, une partie centrale flottante, une partie peripherique qui coulisse verticalement autour de la partie centrale, les deux parties pressentant chacune un pont horizontal supporte rigidement sur un flotteur entiernint immerge et etanche par une structure support semi-immergee en usage normal, le volume du flotteur peripherique ayant la forme de la coque .paisse d'un recipient presentant au moins un orifice superieur dans son toit dans lequel coulisse verticalement la partie centrale, un tres large orifice inférieur dans son plancher, dans lequel passent les elements d'ancrage tendus verticalement entre le flotteur central et un systeme d'ancrage fixe sur le fond de la mer.
2)Plate-forme selon la revendication i ,caracterisee en ce que le recipient a la forme d un cylindre dont l'axe de symetrie est vertical.
3)Plate-forme selon la revendication 2 ,caracterise en ce que le recipient a ses parois laterales realisees par une suite de cylindres paralleles dont les axes verticaux sont tous tangents 3 un a-e cercle horizontal 4)Plate-forme selon la revendication i, caracterisee m ce que la coque du recipient est telle que la grande favorite des les lignes d'action des pressions hydrostatiques qui s'exercent sur ses faces internes et externes passent a travers d'une petite zone spheroidale qui se trouve incluse a l'interieur du recipient.
5)Plate-+orme selon la revendication 4, caracterisee en ce que la plus grande dimension de la zone est au plus egale a lepaisseur moyenne de la coque b)Plate-forme selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterisee en ce que le tirant dFeau de orifice inferieur est au moins egal a t10 metres pour garantir une attenuation suffisante des pressions hydrodynamiques de la houle a l'interieur du recipient.
7)Plate-forme selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterisee en ce que la partie peripherique a son centre de gravite situe sous son centre de flottaison 8)Plate-forme selon l'une quelconques des revendications precedentes caracterise en ce que le pont central repose sur le flotteur central au moyen d'une colonne centrale qui possede un puit interne qui debouche sur l'orifice superieur, et qui contient la structure-support centrale.
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