FR2713588A1 - Self-elevating floating platform - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative aux plates-formes pétrolières et se rapporte plus particulièrement aux plates-formes auto-élévatrices de forage et d'exploitation en mer de grande profondeur. The present invention relates to oil platforms and relates more particularly to self-elevating platforms for drilling and exploitation at sea of great depth.
On connalt plusieurs types de plates-formes pétrolières qui sont notamment les plates-formes autoélévatrices qui reposent sur le fond marin et les platesformes semi-submersibles ou flottantes. Several types of oil platforms are known, including the self-elevating platforms which rest on the seabed and semi-submersible or floating platforms.
Les plates-formes auto-élévatrices comportent généralement des Jambes prenant appui sur le fond marin et une coque montée déplaçable et réglable en hauteur le long des Jambes. Self-elevating platforms generally include Legs resting on the seabed and a hull mounted movable and adjustable in height along the Legs.
L'ensemble de la plate-forme est amené en flottaison Jusqu'au site de forage ou d'exploitation, et les Jambes sont descendues Jusqu'au contact du fond marin, puis, en prenant appui sur les Jambes, la coque est hissée au-dessus du niveau de la mer, Jusqu'a une altitude qui la met hors de la portée des plus hautes vagues. The entire platform is brought into floatation Up to the drilling or operating site, and the Legs are lowered Until contact with the seabed, then, taking support on the Legs, the hull is hoisted to the -above sea level, Up to an altitude which puts it out of the reach of the highest waves.
La coque est donc déplaçable le long des
Jambes de la plate-forme au moyen de mécanismes de levage logés dans une structure porteuse bien connue des spécialistes sous le nom de "Jack-house". The shell can therefore be moved along the
Legs of the platform by means of lifting mechanisms housed in a support structure well known to specialists under the name of "Jack-house".
Ces mécanismes de levage comportent des pignons de sortie qui coopèrent avec des crémaillères montées sur une partie au moins de longueur des Jambes. These lifting mechanisms include output pinions which cooperate with racks mounted on at least part of the length of the legs.
Ces pignons sont motorisés par une pluralité de moteurs associés à des réducteurs dont le rapport de production est très élevé. These pinions are motorized by a plurality of motors associated with reducers whose production ratio is very high.
D'autre part, chaque jambe est munie à sa partie inférieure d'un pied, par exemple de forme hexagonale, qui vient s'appuyer sur le fond marin. On the other hand, each leg is provided at its lower part with a foot, for example of hexagonal shape, which comes to rest on the seabed.
Mais, ce type de plates-formes présente des inconvénients. However, this type of platform has drawbacks.
En effet, elles sont très dépendantes des conditions du site d'exploitation et du poids des équipements supportés par la coque. In fact, they are very dependent on the conditions of the operating site and the weight of the equipment supported by the hull.
De plus, les jambes sont soumises à des sollicitations, notamment en fatigue, importantes surtout lorsque le site d'exploitation est situé dans des mers profondes, par exemple de profondeur supérieure à 150 mètres. In addition, the legs are subjected to stresses, particularly in fatigue, which are significant especially when the operating site is located in deep seas, for example of depth greater than 150 meters.
Les plates-formes flottantes comportent des jambes supportant une coque et munies à leur extrémités inférieures de supports semi-submersibles ou flottants qui permettent de maintenir la coque au-dessus du niveau de l'eau. The floating platforms have legs supporting a hull and provided at their lower ends with semi-submersible or floating supports which make it possible to maintain the hull above the water level.
Ces plates-formes sont maintenues sur le site par des lignes d'ancrage reliant la plate-forme au fond marin. These platforms are held on site by anchor lines connecting the platform to the seabed.
Mais, ce type de plates-forme est très sensible aux mouvements de la houle si bien que la remontée des têtes de puits à la surface n'est pas toujours possible. However, this type of platform is very sensitive to swell movements, so that the ascent of the well heads to the surface is not always possible.
On connait également un autre type de plates-formes pétrolières à lignes tendues. We also know another type of oil rig platforms.
Ce genre de plates-formes comporte également des Jambes supportant une coque et munies à leurs extrémités inférieures de support semi-submersibles ou flottants et qui sont reliées au fond marin par des lignes qui doivent être tendues quelles que soient les conditions d'exploitation. This kind of platforms also includes legs supporting a hull and provided at their lower ends with semi-submersible or floating support and which are connected to the seabed by lines which must be stretched whatever the operating conditions.
L'invention vise a remédier aux inconvénients des plates-formes de la technique antérieure en proposant une plate-forme auto-élévatrice d' exploitation pétrolière en grande profondeur qui permet de s'affranchir des conditions d'exploitation et d'assurer la remontée des têtes de puits quelle que soit l'amplitude de la houle. The invention aims to remedy the drawbacks of the platforms of the prior art by proposing a self-elevating platform for petroleum exploitation at great depth which makes it possible to overcome the conditions of exploitation and to ensure the ascent of the well heads whatever the amplitude of the swell.
L'invention a donc pour objet une plateforme auto-élévatrice d'exploitation pétrolière en grande profondeur, caractérisée en ce qu'elle comporte
- une coque montée déplaçable et réglable en position sur des Jambes au moyen de mécanismes de levage comprenant une pluralité de pignons de sortie coopérant avec des crémaillères montées sur une partie au moins de la longueur des Jambes,
- des moyens de verrouillage en position de la coque sur les Jambes,
- une embase creuse montée à ltextrémitê inférieure des Jambes et destinée à être immergée à une profondeur déterminée au-dessous de la surface de l'eau, ladite embase possédant une surface au moins égale à la surface de la coque,
- des flotteurs intégrés dans les Jambes,
- et des lignes d'ancrage caténaires de ladite plate-forme au fond marin.The subject of the invention is therefore a self-elevating platform for petroleum exploitation at great depth, characterized in that it comprises
- a hull mounted movable and adjustable in position on the legs by means of lifting mechanisms comprising a plurality of output pinions cooperating with racks mounted on at least part of the length of the legs,
means for locking the hull in position on the legs,
a hollow base mounted at the lower end of the legs and intended to be immersed at a determined depth below the surface of the water, said base having a surface at least equal to the surface of the hull,
- floats integrated in the Legs,
- and catenary anchor lines from said platform to the seabed.
Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion:
- la surface de l'embase est comprise entre environ 1 et 1,5 fois la surface de la coque,
- la profondeur d'immersion de l'embase audessous de la surface de l'eau est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde des houles les plus fortes,
- la profondeur d'immersion de l'embase audessous de la surface de l'eau est de l'ordre de 70 à 100m,
- l'embase comporte des réservoirs d'équilibrage,
- la plate-forme comporte, au niveau de chaque côté de la coque et de l'embase, un réseau de tirants déployable reliant la coque et l'embase pour empecher un effet de cisaillement entre ladite coque et ladite embase,
- chaque réseau est formé par un premier tirant déployable reliant deux extrémités adjacentes d'un côté de la coque et par un second tirant déployable reliant deux extrémités adjacentes d'un côté de l'embase, les deux côtés étant situés sensiblement dans le meme plan vertical et lesdits tirants étant reliés entre eux sensiblement en leur milieu et destinés à être mis en tension,
- les tirants de chaque réseau comportent, au niveau de leur point de liaison, un organe de blocage,
- chaque tirant est formé par une chaîne ou un câble.According to other features of the invention:
- the surface of the base is between approximately 1 and 1.5 times the surface of the shell,
- the immersion depth of the base below the surface of the water is approximately equal to a quarter of the wavelength of the strongest swells,
- the immersion depth of the base below the water surface is around 70 to 100m,
- the base includes balancing tanks,
the platform comprises, at each side of the hull and the base, a deployable network of tie rods connecting the hull and the base to prevent a shearing effect between said hull and said base,
each network is formed by a first deployable tie rod connecting two adjacent ends on one side of the hull and by a second deployable tie rod connecting two adjacent ends on one side of the base, the two sides being located substantially in the same plane vertical and said tie rods being interconnected substantially in their middle and intended to be tensioned,
- the tie rods of each network include, at their connection point, a blocking member,
- each tie rod is formed by a chain or cable.
L'invention sera mieux comprise à 1'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une plate-forme pétrolière auto-élévatrice conforme à l'invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique a plus grande échelle et partiellement écorchée de l'une des
Jambes de la plate-forme montrant une partie des mécanismes de levage de la coque de la plate-forme,
- la Fig. 3 est une vue de dessus de la plate-forme pétrolière conforme à l'invention,
- les Figs. 4a a 4c sont des vues schématiques en élévation montrant les différentes phases de mise en place de la plate-forme pétrolière sur un site d'exploitation.The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which
- Fig. 1 is a schematic elevation view of a self-elevating oil platform according to the invention,
- Fig. 2 is a diagrammatic view on a larger scale and partially broken away of one of the
Legs of the platform showing part of the lifting mechanisms of the hull of the platform,
- Fig. 3 is a top view of the oil platform according to the invention,
- Figs. 4a to 4c are schematic elevation views showing the different phases of setting up the oil platform on an operating site.
Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une plate-forme pétrolière auto-élévatrice comprenant une coque 1 montée déplaçable et réglable en position sur des jambes verticales 2. In Fig. 1, a self-elevating petroleum platform is shown diagrammatically comprising a hull 1 mounted movable and adjustable in position on vertical legs 2.
Chacune des jambes verticales 2 présente, dans le cas présent, une section triangulaire, et elle est constituée de trois ou quatre montants 2a, reliés entre eux par un treillis 2b de tubes métalliques. Each of the vertical legs 2 has, in the present case, a triangular section, and it consists of three or four uprights 2a, connected together by a trellis 2b of metal tubes.
Les jambes verticales 2 peuvent également présenter une section carrée ou circulaire. The vertical legs 2 can also have a square or circular section.
De manière classique, la coque 1 est pourvue d'équipement d'exploitation et de locaux d'habitation habituels ainsi que d'une tour de forage 3. Conventionally, the hull 1 is provided with operating equipment and usual living quarters as well as a drilling tower 3.
Par ailleurs, la plate-forme comporte également une embase creuse 4 montée à l'extrémité inférieure des Jambes 2 et destinée à être immergée a une profondeur déterminée au-dessous de la surface de l'eau, comme représentée à la Fig.l. Furthermore, the platform also includes a hollow base 4 mounted at the lower end of the legs 2 and intended to be immersed at a determined depth below the surface of the water, as shown in Fig.l.
Cette embase creuse 4 possède une surface au moins égale à la surface de la coque 1 et de préférence comprise entre environ 1 et 1,5 fois la surface de ladite coque 1. This hollow base 4 has a surface at least equal to the surface of the shell 1 and preferably between approximately 1 and 1.5 times the surface of said shell 1.
Comme le montre la Fig. 3, la coque 1 et l'embase 4 sont de forme générale carrée, mais peuvent être de forme générale rectangulaire ou triangulaire. As shown in Fig. 3, the shell 1 and the base 4 are of generally square shape, but may be of generally rectangular or triangular shape.
La coque 1 est montée déplaçable sur quatre jambes 2 au moyen de mécanismes de levage 5 disposés au niveau de chaque jambe 2. The shell 1 is mounted displaceable on four legs 2 by means of lifting mechanisms 5 arranged at each leg 2.
Ces mécanismes de levage 5 permettent de descendre les jambes 2 et l'embrase 4 et de hisser la coque 1 au-dessus de la surface de l'eau, jusqu'à une altitude qui la met hors de portée des plus hautes vagues
A cet effet, et comme représenté a la Fig. 2, les montants 2a des Jambes 2 sont pourvues de crémaillères 6, diamétralement opposées, disposées sur une partie de longueur des Jambes 2 et avec lesquelles sont destinés à coopérer des pignons de sortie 7 des mécanismes de levage 5.These lifting mechanisms 5 make it possible to lower the legs 2 and the base 4 and to hoist the hull 1 above the surface of the water, to an altitude which puts it out of the reach of the highest waves.
To this end, and as shown in FIG. 2, the uprights 2a of the legs 2 are provided with racks 6, diametrically opposite, arranged over a part of the length of the legs 2 and with which are intended to cooperate output pinions 7 of the lifting mechanisms 5.
On peut prévoir par exemple six pignons de sortie 7 pour chaque montant 2a, équipés chacun d'un moteur d'entrainement 8. It is possible, for example, to provide six output pinions 7 for each upright 2a, each equipped with a drive motor 8.
Les mécanismes de levage 5 sont logés dans une structure porteuse 9 solidaire de la coque 1. The lifting mechanisms 5 are housed in a support structure 9 secured to the shell 1.
La plate-forme comporte également des moyens 10 de verrouillage de la coque 1 en position par rapport aux Jambes 2 qui sont identiques à ceux décrits dans le
FR-A-2 560 246.The platform also includes means 10 for locking the shell 1 in position relative to the legs 2 which are identical to those described in the
FR-A-2 560 246.
D'autre part, la plate-forme comporte également des flotteurs 11 intégrés dans les Jambes 2 et des lignes d'ancrage caténaires 12 sur le fond marin 13. On the other hand, the platform also includes floats 11 integrated in the legs 2 and catenary anchor lines 12 on the seabed 13.
Ces lignes d'ancrage caténaires 12 sont éventuellement pourvues de flotteurs 14 et sont reliées à des dispositifs de levage, non représentés constitués par exemple par des treuils disposés sur le toit des flotteurs 11 ou l'intérieur des jambes 2. These catenary anchor lines 12 are optionally provided with floats 14 and are connected to lifting devices, not shown, constituted for example by winches arranged on the roof of the floats 11 or inside the legs 2.
La profondeur "d" d'immersion de l'embase 4 au-dessous de la surface de l'eau est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde des houles les plus fortes et est de tordre de 70 à 100m. The immersion depth "d" of the base 4 below the water surface is substantially equal to a quarter of the wavelength of the strongest swells and is to twist from 70 to 100m.
La distance "h" séparant la coque 1 de l'embase 4 est constante quelle que soit la profondeur de l'eau sur le site d'exploitation. The distance "h" separating the shell 1 from the base 4 is constant whatever the depth of the water on the operating site.
L'embase 4 peut également comporter des réservoirs d'équilibrage et de réglage des efforts d'ancrage. The base 4 can also include tanks for balancing and adjusting the anchoring forces.
La plate-forme auto-élévatrice selon l'inven- tion comporte également, au niveau de chaque côté de la coque 1 et de l'embase 4, un réseau 20 de tirants déployable reliant la coque 1 et l'embase 4 pour empêcher un effet de cisaillement entre ladite coque 1 et ladite embase 4. The self-elevating platform according to the invention also comprises, at each side of the hull 1 and of the base 4, a network 20 of deployable tie rods connecting the hull 1 and the base 4 to prevent shear effect between said shell 1 and said base 4.
Dans le cas présent et comme représenté sur la Fig. 3, la plate-forme comporte un réseau 20 de tirants déployable au niveau des quatre côtés de la coque 1 et de l'embase 4. In the present case and as shown in FIG. 3, the platform comprises a network 20 of tie rods deployable at the four sides of the shell 1 and of the base 4.
Chaque réseau 20 de tirants est formé par un première chaîne 21 déployable reliant de manière continue deux extrémités adjacentes d'un côté de la coque 1 et par une seconde chaine 22 déployabe reliant de manière continue deux extrémités adjacentes d'un côté de l'embase 4, lesdits côtés de la coque 1 et de l'embase 4 étant situés sensiblement dans le même plan vertical. Each network 20 of tie rods is formed by a first deployable chain 21 continuously connecting two adjacent ends on one side of the shell 1 and by a second deployable chain 22 continuously connecting two adjacent ends on one side of the base 4, said sides of the shell 1 and of the base 4 being located substantially in the same vertical plane.
La chaine 21 est reliée à des moyens 23 d'accrochage réglable montés sur la coque 1 et la chaîne 22 est également reliée à des moyens 24 d'accrochage réglable montés sur l'embase 4. The chain 21 is connected to adjustable hooking means 23 mounted on the shell 1 and the chain 22 is also connected to adjustable hooking means 24 mounted on the base 4.
Les chaînes 21 et 22 peuvent être remplacées par tout autre organe approprié, comme par exemple des câbles. The chains 21 and 22 can be replaced by any other suitable member, such as cables.
Les chaînes 21 et 22 sont reliées entres elles sensiblement en leur milieu et comportent au niveau de ce point de liaison un organe de blocage 25 lorsque la plate-forme est en position d'exploitation sur le site, comme représenté à la Fig.l. The chains 21 and 22 are interconnected substantially in their middle and comprise at this connection point a blocking member 25 when the platform is in the operating position on the site, as shown in Fig.l.
Cet organe de blocage 25 est constitué par exemple par un verrou ou par tout autre organe approprié. This locking member 25 is constituted for example by a lock or by any other suitable member.
Les lignes d'ancrage 12 passent à l'intérieur des jambes 2 et traversent 1'embase 4 par des orifices, non représentés, pratiqués dans ladite embase à cet effet. The anchor lines 12 pass inside the legs 2 and pass through the base 4 through orifices, not shown, made in said base for this purpose.
On va maintenant décrire en se reportant aux
Figs. 4a, 4c la mise en place de la plate-forme sur le site de forage ou d'exploitation.We will now describe with reference to
Figs. 4a, 4c the establishment of the platform on the drilling or operating site.
La plate-forme est amenée en flottaison
Jusqu'au site de forage ou d'exploitation, la coque 1 étant en appui sur l'embase 4 et sur la coque du pont, comme représenté à la Fig. 4a.The platform is brought into floatation
Up to the drilling or operating site, the hull 1 being supported on the base 4 and on the hull of the bridge, as shown in FIG. 4a.
Les jambes 2 et l'embase 4 sont descendues progressivement par l'intermédiaire des mécanismes de levage 5 coopérant avec les crémaillères 6 Jusqu'à la profondeur d'immersion déterminée. The legs 2 and the base 4 are gradually lowered by means of the lifting mechanisms 5 cooperating with the racks 6 Up to the determined immersion depth.
Dans cette position, représentée à la Fig. In this position, shown in FIG.
4b, la coque 1 flotte et les flotteurs 11 viennent en contact avec la surface de l'eau.4b, the hull 1 floats and the floats 11 come into contact with the surface of the water.
Ensuite, grâce à la flottabilité des flotteurs 11, la coque 1, toujours par l'intermédiaire des mécanismes de levage 5, est surélevée par rapport a la surface de l'eau jusqu'à une altitude qui la met hors de portée des plus hautes vagues, ainsi que représenté à la
Fig. 4c.Then, thanks to the buoyancy of the floats 11, the hull 1, still by means of the lifting mechanisms 5, is raised relative to the surface of the water to an altitude which puts it out of reach of the highest waves as well as depicted in the
Fig. 4c.
La coque 1 est verrouillée dans cette position sur les jambes 2 par les moyens de verrouillage 10. The shell 1 is locked in this position on the legs 2 by the locking means 10.
Au cours de la descente des jambes 2 et de l'embase 4 et ensuite de la montée de la coque I, les chaînes 21 et 22 de chaque réseau 20 de tirants se déploient progressivement. During the descent of the legs 2 and the base 4 and then the rise of the shell I, the chains 21 and 22 of each network 20 of tie rods are gradually deployed.
Lorsque la coque 1 est en position et verrouillée sur les jambes 2, les chaines 21 et 22 des réseau 20 de tirants sont mises en tension par les mécanismes de levage 5 et verrouillées par l'intermédiaire des organes de blocage 25. When the shell 1 is in position and locked on the legs 2, the chains 21 and 22 of the network 20 of tie rods are tensioned by the lifting mechanisms 5 and locked by means of the locking members 25.
La plate-forme est enfin arrimée au fond marin 13 par les lignes d'ancrage caténaires 12. The platform is finally secured to the seabed 13 by the catenary anchor lines 12.
Les réseaux 20 de tirants permettent d'éviter les effets de cisaillement sur les jambes 2 de la plateforme en limitant la rotation de l'embase 4 par rapport à la coque 1 autour d'un axe vertical. The networks 20 of tie rods make it possible to avoid the effects of shearing on the legs 2 of the platform by limiting the rotation of the base 4 relative to the shell 1 around a vertical axis.
Les réseaux 20 de tirants procurent également une très grande stabilité structurelle à l'ensemble, ainsi qu'une réduction considérable des effets de fatigue dans les jambes de la plate-forme. The networks of tie rods 20 also provide very great structural stability to the assembly, as well as a considerable reduction in the effects of fatigue in the legs of the platform.
La plate-forme selon l'invention présente l'avantage des plates-formes flottantes, tout en permettant son utilisation pour des grandes profondeurs et en offrant des conditions de comportement qui permettent la remontée des têtes de puits. The platform according to the invention has the advantage of floating platforms, while allowing its use for great depths and offering behavioral conditions which allow the ascent of the well heads.
De plus, la plate-forme selon l'invention permet d'avoir un tirant d'eau tel que la partie immergée à ce tirant d'eau offre une résistance considérable aux efforts de surface. In addition, the platform according to the invention makes it possible to have a draft such that the part immersed in this draft offers considerable resistance to surface forces.
Enfin, la coque et l'embase de la plate-forme selon l'invention sont separées par une distance constante qui est indépendante de la profondeur d'eau sur le site sur lequel la plate-forme est disposée. Finally, the hull and the base of the platform according to the invention are separated by a constant distance which is independent of the depth of water on the site on which the platform is arranged.
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