FR2952671A1 - Installation de liaisons fond-surface disposees en eventail - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une installation de liaisons fond-surface comprenant une pluralité de liaisons fond-surface disposées en éventail depuis un même support flottant (1) comprenant au moins : 1) un premier nombre (k) de premières liaisons fond-surface (3,3-i avec i = 1 à k), comprenant chacune : 1a) un premier riser, (3b,3b-i) reliée à une première conduite sous-marine (3e-i) reposant au fond de la mer et tensionnée de façon sensiblement verticale par un premier flotteur (3c-i) , et 1b) une première conduite de liaison flexible (3a,3a-i) plongeante, assurant la liaison entre ledit support flottant et ledit premier riser, et 2) un deuxième nombre (m) de deuxième liaison fond-surface (4,4-j avec j = 1 à m) comprenant : 2a) une deuxième conduite rigide (4b,4b-j) reliée à une deuxième conduite sous-marine (4e-j) reposant au fond de la mer et tensionnée par un deuxième élément de flottabilité (4c,4c-j), et 2b) une deuxième conduite de liaison flexible (4a,4a-j avec j = 1 à m) assurant la liaison entre ledit support flottant (1) et ladite deuxième conduite rigide, chaque dite deuxième conduite flexible passant par une goulotte (6,6a-6b) fixée à un dit premier flotteur.

Description

INSTALLATION DE LIAISONS FOND-SURFACE DISPOSEES EN EVENTAIL La présente invention concerne une installation de liaisons fond-surface multiples entre des conduites sous-marines reposant au fond de la mer et un support flottant en surface, comprenant une multiplicité de tours hybrides constituées d'une conduite flexible reliée à une conduite rigide montante, ou riser vertical, dont l'extrémité inférieure est solidaire d'un dispositif d'ancrage comprenant une embase reposant au fond de la mer.

Le secteur technique de l'invention est plus particulièrement le domaine de la fabrication et de l'installation de colonnes montantes (« riser ») de production pour l'extraction sous-marine de pétrole, de gaz ou autre matériau soluble ou fusible ou d'une suspension de matière minérale à partir de tête de puits immergé jusqu'à un support flottant, pour le développement de champs de production installés en pleine mer au large des côtes. L'application principale et immédiate de l'invention étant dans le domaine de la production pétrolière. Le support flottant comporte en général des moyens d'ancrage pour rester en position malgré les effets des courants, des vents et de la houle. Il comporte aussi en général des moyens de stockage et de traitement du pétrole ainsi que des moyens de déchargement vers des pétroliers enleveurs, ces derniers se présentant à intervalle régulier pour effectuer l'enlèvement de la production. L'appellation courante de ces supports flottants est le terme anglo-saxon "Floating Production Storage Offloading" (signifiant "moyen flottant de stockage, de production et de déchargement"), dont on utilise le terme abrégé "FPSO" dans l'ensemble de la description suivante. On connaît des liaisons fond-surface d'une conduite sous-marine reposant au fond de la mer, liaison du type tour-hybride comprenant : - un riser vertical dont l'extrémité inférieure est ancrée au fond de la mer par le biais d'une articulation flexible, et relié à une dite conduite reposant au fond de la mer, et l'extrémité supérieure est tendue par un flotteur immergé en subsurface auquel elle est reliée, et - une conduite de liaison, en général une conduite de liaison flexible, entre l'extrémité supérieure dudit riser et un support flottant en surface, ladite conduite de liaison flexible prenant, le cas échéant, de par son propre poids la forme d'une courbe en chaînette plongeante, c'est-à-dire descendant largement en dessous du flotteur pour remonter ensuite jusqu'audit support flottant. On connaît également des liaisons fond-surface réalisées en remontant de manière continue jusqu'en subsurface des conduites résistantes et rigides constituées d'éléments tubulaires en acier de forte épaisseur soudés ou vissés entre eux, en configuration de chaînette avec une courbure continûment variable dans toute leur longueur en suspension, communément appelés « Steel Catenary Riser » (SCR) signifiant « riser en acier en forme de chaînette » et aussi communément appelés « conduite rigide du type caténaire » ou « riser du type SCR ». Une telle conduite caténaire peut remonter jusqu'au support flottant en surface ou seulement jusqu'à un flotteur en subsurface qui tensionne son extrémité supérieure, laquelle extrémité supérieure est alors reliée à un support flottant par une conduite de liaison flexible plongeante. Des risers caténaires à configuration renforcée sont décrits dans WO 03/102350 de la demanderesse. Dans WO 00/49267, on a proposé comme conduite de liaison entre le riser dont le sommet est tensionné par un flotteur immergé en surface et le support flottant, des conduites rigides de type SCR et on installe le flotteur en tête du riser à une distance plus grande de la surface notamment à au moins 300 m de la surface, de préférence au moins 500 m.

Dans WO 00/49267 de la demanderesse, on a décrit une tour hybride multiple comportant un système d'ancrage avec un tendon vertical constitué soit d'un câble, soit d'une barre métallique, soit encore d'une conduite tendue à son extrémité supérieure par un flotteur. L'extrémité inférieure du tendon est fixée à une embase reposant au fond. Ledit tendon comporte des moyens de guidage répartis sur toute sa longueur à travers lesquels passe une pluralité de dits risers verticaux. Ladite embase peut être posée simplement sur le fond de la mer et rester en place par son propre poids, ou rester ancrée au moyen de piles ou tout autre dispositif propre à la maintenir en place. Dans WO 00/49267, l'extrémité inférieure du riser vertical est apte à être connectée à l'extrémité d'une manchette coudée, mobile, entre une position haute et une position basse, par rapport à ladite embase, à laquelle cette manchette est suspendue et associée à un moyen de rappel la ramenant en position haute en l'absence du riser. Cette mobilité de la manchette coudée permet d'absorber les variations de longueur du riser sous les effets de la température et de la pression. En tête du riser vertical, un dispositif de butée, solidaire de celui-ci, vient s'appuyer sur le guide support installé en tête du flotteur et maintient ainsi la totalité du riser en suspension. La liaison avec la conduite sous-marine reposant sur le fond de la mer est en général effectuée par une portion de conduite en forme de queue de cochon ou en forme de S, ledit S étant alors réalisé dans un plan soit vertical soit horizontal, la liaison avec ladite conduite sous-marine étant en général réalisée par l'intermédiaire d'un connecteur automatique.

Ainsi, il existe une grande variété de liaisons fond-surface permettant de relier des têtes de puits sous-marines à un support flottant de type FPSO et dans certains développements de champs, on relie plusieurs têtes de puits en parallèle à une même liaison fond-surface de manière à limiter l'occupation du bordé du FPSO, car chacune desdites liaisons fond-surface doit être écartée de ses voisines immédiates pour éviter toute interférence et tout choc, non seulement au niveau des flotteurs, mais aussi au niveau des conduites flexibles et des câbles électriques de liaison avec ledit FPSO.

Dans certains développements de champs, on est obligé de relier chacune des tête de puits individuellement au dit FPSO et on se retrouve alors avec une très grande quantité de liaisons fond-surface que l'on ne sait alors plus installer car la longueur du bordé du FPSO est limitée et n'accepte qu'un nombre limité de liaisons fond-surface. On cherche à mettre en oeuvre un maximum de liaisons fond-surface à partir d'un même support flottant pour optimiser l'exploitation des champs pétroliers. C'est pourquoi on a proposé différents systèmes pouvant associer plusieurs risers verticaux ensemble afin de réduire l'encombrement du champ d'exploitation et pouvoir mettre en oeuvre un plus grand nombre de liaisons fond-surface reliés à un même support flottant. Typiquement il est nécessaire de pouvoir installer jusqu'à 30, voire 40 liaisons fond- surface à partir d'un même support flottant. Dans WO 00/49267, on a décrit une tour hybride multiple comportant un système d'ancrage avec un tendon vertical constitué soit d'un câble, soit d'une barre métallique, soit encore d'une conduite tendue à son extrémité supérieure par un flotteur. L'extrémité inférieure du tendon est fixée à une embase reposant au fond. Ledit tendon comporte des moyens de guidage répartis sur toute sa longueur à travers lesquels passent une pluralité de dits risers verticaux. Ladite embase peut être posée simplement sur le fond de la mer et rester en place par son propre poids, ou rester ancrée au moyen de piles ou tout autre dispositif propre à la maintenir en place. Dans WO 00/49267, l'extrémité inférieure du riser vertical est apte à être connectée à l'extrémité d'une manchette coudée, mobile, entre une position haute et une position basse, par rapport à ladite embase, à laquelle cette manchette est suspendue et associée à un moyen de rappel la ramenant en position haute en l'absence du riser. Cette mobilité de la manchette coudée permet d'absorber les variations de longueur du riser sous les effets de la température et de la pression. En tête du riser vertical, un dispositif de butée, solidaire de celui-ci, vient s'appuyer sur le guide support installé en tête du flotteur et maintient ainsi la totalité du riser en suspension.

La liaison avec la conduite sous-marine reposant sur le fond de la mer est en général effectuée par une portion de conduite en forme de queue de cochon ou en forme de S, ledit S étant alors réalisé dans un plan soit vertical soit horizontal, la liaison avec ladite conduite sous- marine étant en général réalisée par l'intermédiaire d'un connecteur automatique. Ce mode de réalisation comprenant une multiplicité de risers verticaux maintenus par une structure centrale comportant des moyens de guidage est relativement coûteux et complexe à installer. D'autre part, l'installation doit être préfabriquée à terre avant d'être remorquée en mer, puis une fois sur site, cabanée en vue d'être mise en place. En outre, sa maintenance requiert également des coûts d'exploitation relativement élevés. Dans WO02/66786 et WO02/103153 au nom de la demanderesse, on a décrit des tours-hybrides à risers multiples avec des systèmes d'ancrage de risers verticaux aptes à recevoir 2 risers côte à côte à partir d'une même embase d'ancrage, et dont les flotteurs en tête desdits risers sont solidaires et fixés l'un à l'autre au moyen d'une structure articulée en forme de parallélogramme. Les 2 risers sont par ailleurs reliés à l'aide de colliers tubulaires fixés sur l'un des risers et relié par des bagues coulissant librement autour du deuxième riser, de sorte que les 2 risers peuvent suivre sensiblement les mêmes mouvements latéraux tout en étant relativement plus indépendants dans leurs mouvements verticaux. En effet, lorsque l'on souhaite associer une pluralité de risers à un même support flottant, se pose le problème de l'interférence des mouvements desdits risers qui sont soumis au même mouvement que leur flotteur de tensionnement en tête sous l'effet des déplacements du support flottant en surface soumis à la houle, au vent et aux courants. Lorsque l'on met en oeuvre une multiplicité de liaisons fond-surface de type tour-hybride comprenant chacune un unique riser vertical, il est nécessaire en pratique d'espacer les différences liaisons les unes par rapport aux autres, ceci pour au moins les 2 raisons suivantes : 1- Tout d'abord les embases respectives des 2 tours hybrides lorsqu'elles sont ancrées par des ancres à succion ancrées au fond de la mer, doivent être espacées d'une distance d'au moins 5 fois, de préférence au moins 10 fois, le diamètre desdites ancres pour éviter des interférences au niveau de la solidité du sol marin et garantir un ancrage fiable, et 2- d'autre part, les flotteurs au sommet des risers sont soumis à des déplacements dans un cône dont le sommet est situé au niveau du système d'ancrage, et dont l'angle nécessite de prévoir une distance suffisante entre les différents flotteurs en tête des risers verticaux pour éviter que ceux-ci ne viennent se heurter les uns contre les autres. Ces contraintes impliquent un étalement de la zone d'exploitation et une limitation du nombre de liaisons fond-surface pouvant être reliées sur un même support flottant, au niveau des bordés pour éviter les interférences entre les différentes liaisons. De plus, le pétrole brut cheminant sur de très grandes distances, plusieurs kilomètres, on doit leur fournir un niveau d'isolation extrême coûteux pour, d'une part minimiser l'augmentation de viscosité qui conduirait à une réduction de la production horaire des puits, et d'autre part d'éviter le blocage du flot par dépôt de paraffine, ou formation d'hydrates dès lors que la température descend aux alentours de 30- 40°C. Ces derniers phénomènes sont d'autant plus critiques, particulièrement en Afrique de l'Ouest, que la température du fond de la mer est de l'ordre de 4°C et que les pétroles bruts sont de type paraffinique. Il est donc souhaitable que les liaisons fond-surface soient de longueurs réduites et donc que l'encombrement des différentes liaisons reliées à un même support flottant soient limités. C'est pourquoi on cherche à fournir une installation apte à exploiter depuis un même support flottant une pluralité de liaisons fond-surface de type tour-hybride d'encombrement et mouvement réduits et qui soit aussi plus simple à poser et pouvant être fabriquée en mer depuis un navire de pose de conduite, ceci afin d'éviter une préfabrication à terre suivie d'un remorquage sur site et d'un cabanage pour la mise en place finale de l'installation. Un but de la présente invention est donc de fournir une installation d'une grande quantité de liaisons fond-surface multiples et de types divers d'un côté d'un FPSO permettant de relier de préférence individuellement une pluralité de têtes de puits et d'installations sous-marines installées au fond de la mer à grande profondeur, c'est-à-dire au-delà de 1000m de profondeur d'eau. Plus particulièrement encore, le problème posé selon la présente invention est donc de fournir une installation avec une multiplicité de liaisons fond-surface à partir d'un même support flottant, dont les procédés de pose et de mise en place de l'installation permettent à la fois : - de réduire la distance d'implantation entre les différentes liaisons fond-surface, c'est-à-dire permettent d'installer une pluralité de liaisons fond-surface dans un espace le plus réduit possible ou en d'autres termes avec une emprise au sol réduite, ceci afin, entre autre, d'augmenter le nombre de liaisons fond-surface qu'il est possible d'installer le long du bordé d'un FPSO, sans que lesdites liaisons fond-surface n'interfèrent entre elles, et, - une fabrication et mise en place aisée par fabrication et pose séquentielle des différentes conduites à partir d'un navire de pose en surface équipé d'une tour de pose en J, et enfin - d'optimiser la mise en oeuvre des moyens de flottabilité dans le cas d'une mise en place étalée dans le temps sur une longue période de temps entre la mise en place des différentes liaisons fond-surface et ce, sans qu'il soit nécessaire de connaître au départ le nombre de liaisons qui sont à poser, ni leurs caractéristiques en termes de dimensions, et de poids unitaire.

En effet, lors de la phase d'ingénierie du développement d'un champ pétrolifère, le réservoir de pétrole n'est connu à ce stade que de manière incomplète, la production à plein régime impose alors bien souvent de reconsidérer, au bout de quelques années, les schémas initiaux de production et l'organisation des équipements associés. Ainsi, lors de l'installation du système initial, le nombre de liaisons fond-surface et leur organisation est défini par rapport à des besoins estimés, lesdits besoins étant de manière quasi-systématique revus à la hausse après la mise en production du champ, soit pour la récupération du pétrole brut, soit pour la nécessité d'injecter davantage d'eau dans le réservoir, soit encore pour récupérer ou réinjecter davantage de gaz. Au fur et à mesure de l'épuisement du réservoir, on est en général amené à forer de nouveaux puits pour réinjecter de l'eau ou du gaz, ou encore à forer des puits de production en de nouveaux endroits du champ, de manière à augmenter le taux de récupération global, ce qui complique d'autant l'ensemble des liaisons fond-surface reliées au bordé du FPSO. Un autre problème posé selon la présente invention est de pouvoir réaliser et installer de telles liaisons fond-surface pour conduites sous-marines à grandes profondeurs, telles qu'au delà de 1 000 mètres par exemple, et de type comportant une tour hybride verticale et dont le fluide transporté doit être maintenu au dessus d'une température minimale jusqu'à son arrivée en surface, en réduisant au minimum les composants sujets à déperdition thermique, en évitant les inconvénients créés par l'expansion thermique propre, ou différentielle, des divers composants de ladite tour, de manière à résister aux contraintes extrêmes et aux phénomènes de fatigue cumulée sur la durée de vie de l'ouvrage, qui dépasse couramment 20 années.

Un autre problème de la présente invention est aussi de fournir une installation de liaisons fond-surface multiples avec des tours hybrides dont le système d'ancrage soit d'une grande résistance et d'un faible coût, et dont les procédés de fabrication et mise en place des différents éléments constitutifs soient simplifié et également d'un faible coût, et puisse être réalisé en mer depuis un navire de pose. Pour ce faire, la présente invention fournit, une installation de liaisons fond-surface comprenant une pluralité de liaisons fond-surface disposées en éventail depuis un même support flottant jusqu'à une pluralité de conduites sous-marines reposant au fond de la mer, lesdites liaisons fond-surface comprenant au moins 1) un premier nombre k d'au moins 2, de préférence de 5 à 50, de préférence encore au moins 10, premières liaisons fond-surface, chaque dite première liaison fond-surface formant une première tour hybride comprenant chacune : la) une première conduite rigide consistant en un premier riser vertical, dont l'extrémité inférieure est fixée à une première embase ancrée au fond de la mer et reliée à une première conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure est tensionnée de façon sensiblement verticale par un premier flotteur immergé en subsurface, de préférence à au moins 100m de profondeur, auquel elle est reliée, et lb) une première conduite de liaison flexible plongeante, assurant la liaison entre ledit support flottant et l'extrémité supérieure dudit premier riser, lesdites premières conduites flexibles étant accrochées au niveau d'un bordé dudit support flottant, deux points d'accroches dites premières conduites flexibles successives étant espacées l'une de l'autre, les différentes dites premières conduites flexibles étant de préférence régulièrement espacées d'une même distance, et deux plans verticaux virtuels passant respectivement par deux dites premières conduites de liaison flexibles successives au repos, étant disposés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un premier angle ai avec i = 1 à k, les différents plans verticaux des différentes dites premières conduites de liaison flexibles étant en intersection sensiblement au niveau d'un même point Co dans un plan de section horizontale, de préférence les différents angles ai étant tous de même valeur, et 2) un deuxième nombre m d'au moins 1 deuxième liaison fond-surface, chaque dite deuxième liaison fond-surface formant une deuxième tour hybride comprenant : 2a. une deuxième conduite rigide consistant en une colonne montante comprenant un deuxième riser vertical ou une deuxième conduite rigide caténaire de type SCR, dont l'extrémité inférieure est reliée à une deuxième conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure est tensionnée par un deuxième élément de flottabilité immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée, et 2b. une deuxième conduite de liaison flexible assurant la liaison entre ledit support flottant et l'extrémité supérieure de ladite deuxième conduite rigide, chaque dite deuxième conduite flexible passant par une goulotte fixée à un dit premier flotteur délimitant ainsi deux portions de deuxièmes conduite flexible plongeante, respectivement de part et d'autre dudit premier flotteur, le point d'accroche de chaque dite deuxième conduite flexible sur le dit bordé étant situé à proximité, de préférence juxtaposé contre, le point d'accroche de ladite première conduite flexible en liaison avec ledit premier flotteur supportant ladite deuxième conduite flexible.

De préférence, l'installation de liaison fond-surface selon l'invention comprend : - au moins 2, de préférence 5 à 50, de préférence encore au moins 10 dites deuxièmes liaisons fond-surface, et - la distance la plus courte entre un point d'accroche d'une dite deuxième conduite flexible sur le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite deuxième conduite rigide à laquelle elle est reliée, est supérieure à la distance la plus longue entre un point d'accroche d'une dite première conduite flexible sur le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite première conduite rigide à laquelle elle est reliée.

On entend par « point d'accroche de deuxième conduite flexible située à proximité du point d'accroche de la première conduite flexible », que la distance entre le point d'accroche de la deuxième conduite flexible et le point d'accroche de la première conduite flexible est inférieure à la distance entre deux points d'accroche successifs de deux premières conduites flexibles successivement accrochées au bordé du support flottant. On comprend que lesdits premiers flotteurs, dites premières conduites rigides et dites premières conduites flexibles sont dimensionnés en terme de flottabilité et de longueurs développées des conduites flexibles et positionnés entre eux de telle sorte que lesdits premiers angles ai-1 et ai avec i = 2 à k, sont supérieurs aux deuxièmes angles a'i de débattement angulaire latéral desdits premiers flotteurs ou dites extrémités supérieures desdites premières conduites rigides respectives, en cas de mer agitée par courant, vagues ou houle, l'angle de débattement angulaire a'i étant un angle de même sommet Co que lesdits premiers angles ai et tel que la bissectrice de a'i passe par ledit plan vertical Pi de ladite première conduite flexible respective. En pratique, en espaçant les points d'accroche desdites premières conduites flexibles, disposées en éventail, on crée des corridors formant des secteurs angulaires au sein desquels les différents éléments de première liaison fond-surface et deuxième liaison fond-surface ne risquent pas d'heurter les éléments d'une autre dite première liaison fond-surface et/ou autre dite deuxième liaison fond-surface.

La présente invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet de tirer partie de la mise en oeuvre desdits premiers flotteurs pour servir de support intermédiaire à desdites deuxièmes conduites flexibles plus longues que lesdites premières conduites flexibles et ainsi de réduire la tension horizontale générée par ladite deuxième conduite flexible au niveau de l'extrémité supérieure de ladite deuxième conduite rigide, et ce sans augmenter sensiblement les tension horizontales au niveau dudit premier flotteur, car celles-ci s'équilibrent.

Or, les tensions horizontales générées par lesdites conduites flexibles au niveau des extrémités supérieures des conduites rigides et au niveau des flotteurs auxquelles elles sont reliées sont à l'origine des mouvements, embardées et débattements latéraux desdites extrémités supérieures de conduites rigides, en cas de mer agitée. On rappelle à ce propos que la fonction essentielle des conduites flexibles plongeantes est d'absorber au moins en partie les mouvements des extrémités supérieures de conduites rigides auxquelles une de leurs extrémités est reliée et/ou les mouvements de support flottant auquel leur autre extrémité est reliée en découplant mécaniquement les mouvements respectifs des extrémités supérieures de conduites rigides auxquelles elles sont reliées et des supports flottants auxquels elles sont également reliées à leur autre extrémité. Un autre avantage de ce type d'installation est de : - tolérer un plus grand débattement latéral des extrémités supérieures desdites deuxièmes conduites rigides compte tenu de leur plus grand éloignement du support flottant par rapport aux extrémités supérieures desdites premières conduites rigides, et/ou - permettre de mettre en oeuvre une pluralité de deuxièmes conduites rigides reliées à une pluralité de deuxièmes conduites flexibles fixées à un même premier flotteur. On comprend que les premières portions desdites deuxièmes conduites flexibles s'étendant entre le support flottant et ledit premier flotteur sont situées au-dessus desdites premières conduites flexibles dans la mesure où ledit premier flotteur est situé au-dessus de l'extrémité supérieure de ladite première conduite rigide à laquelle est reliée une extrémité de ladite conduite flexible. De façon connue, une dite conduite de liaison flexible prend de par son propre poids la forme d'une courbe en chaînette plongeante, c'est-à- dire descendant largement en dessous de ses points d'accroche à chaque extrémité avec respectivement le support flottant et l'extrémité supérieure de la conduite rigide à laquelle elle est reliée, pour autant que la longueur de ladite conduite flexible soit supérieure à la distance entre son point d'accroche au support flottant et l'extrémité supérieure de ladite conduite rigide à laquelle elle est reliée.

En effet, avantageusement ledit premier flotteur, de préférence chaque dit premier flotteur supporte au moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant de préférence par respectivement au moins deux dites goulottes fixées au même dit premier flotteur. Avantageusement, ladite deuxième conduite rigide consiste en un deuxième riser vertical, dont l'extrémité inférieure est fixée à une deuxième embase ancrée au fond de la mer et reliée à une dite deuxième conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure est tensionnée de façon sensiblement verticale par un deuxième flotteur immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée. De préférence, la distance entre le support flottant et la plus proche desdites deuxièmes embases est supérieure à la distance entre ledit support flottant et la plus éloignée desdites premières embases. Avantageusement, lesdits premiers flotteurs ne sont pas situés à égale distance d'un même bordé plat dudit support flottant auquel les extrémités desdites premières conduites flexibles sont reliées, et de préférence, lesdits premiers flotteurs sont tous situés à égale distance L1 du point d'intersection Co desdits plans verticaux Pi desdites premières conduites flexibles accrochées sur un même bordé dudit support flottant, formant ainsi une première rangée circulaire R1 de dits premiers flotteurs. On comprend que si lesdits premiers flotteurs ne sont pas situés tous sensiblement à égale distance dudit point d'intersection Co situé au-delà du bordé dudit support flottant, cela signifie que lesdits premiers flotteurs ne sont pas alignés entre eux en rangée rectiligne parallèle au dit bordé plat.

De préférence, qu'une pluralité de dits deuxièmes flotteurs, de préférence au moins la majorité desdits deuxièmes flotteurs, sont situés sensiblement à une même distance L2 du point d'intersection Co desdits plans verticaux Pi desdites premières conduites flexibles accrochées sur un même bordé dudit support flottant avec lesquelles lesdits deuxièmes flotteurs sont en liaison, formant ainsi une deuxième rangée circulaire R2 de dits deuxièmes flotteurs. On comprend que si lesdits premiers flotteurs et/ou dits deuxièmes flotteurs sont disposés selon un ordre notamment une rangée circulaire, alors lesdites premières embases et/ou dites deuxièmes embases respectives correspondantes sont également rangées selon un même ordre, notamment selon une rangée circulaire le cas échéant. On entend ici par « deuxième conduite flexible en liaison avec un deuxième flotteur » ou « deuxième conduite flexibles en liaison avec une deuxièmes embase », que ladite deuxième conduite flexible et ledit deuxième flotteur ou respectivement dite deuxième embase appartiennent à une même deuxième liaison fond-surface. De préférence encore, les différents dits deuxièmes flotteurs en liaison avec un même dit premier flotteur ne sont pas situés tous à une même distance dudit premier flotteur et les différentes dites deuxièmes embases en liaison avec un même dit premier flotteur, ne sont pas toutes situés à une même distance du point d'accroche sur le support flottant de ladite deuxième liaison fond-surface correspondante. On entend ici par « deuxième flotteur ou deuxième embase en liaison avec un même premier flotteur » que lesdites deuxièmes liaisons fond-surface comprenant lesdits deuxièmes flotteurs et/ou dites deuxièmes embases comprennent desdites deuxièmes conduites flexibles supportées par un même dit premier flotteur. De préférence encore, lesdits deuxièmes flotteurs forment au moins une deuxième rangée circulaire R2 de deuxièmes flotteurs et une troisième rangée circulaire R'2 de deuxièmes flotteurs plus éloignée L'2 que ladite deuxième rangée circulaire de deuxièmes flotteurs. On comprend que de la même manière, lesdites deuxièmes embases forment au moins une deuxième rangée circulaire de dites deuxièmes embases et une troisième rangée circulaire de dites deuxièmes embases plus éloignée du support flottant que ladite deuxième rangée circulaire de deuxièmes embases. Avantageusement encore, moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant par un même dit premier flotteur sont fixées à des goulottes disposées à des hauteurs différentes sur ledit premier flotteur. On comprend que cette disposition permet d'éviter les interférences entre deux conduites flexibles proches l'une de l'autre en cas d'agitation. Avantageusement encore, au moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant par un même dit premier flotteur sont fixées à des goulottes disposées sur des faces opposées dudit premier flotteur. Plus particulièrement, une installation selon l'invention comprend en outre au moins une nième liaison fond-surface, n étant un entier au moins égal à 3 comprenant : a) une nième conduite rigide consistant en une colonne montante comprenant un nième riser vertical ou une nième conduite rigide caténaire de type SCR, dont l'extrémité inférieure est reliée à une nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure est tensionnée par un nième élément de flottabilité immergé en subsurface, de préférence un nième flotteur terminal, immergé au moins à 100m de profondeur auquel elle est reliée, et b) une nième conduite de liaison flexible assurant la liaison entre le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite nième conduite rigide, chaque dite nième conduite flexible passant par n-1 goulottes fixées respectivement à n-1 flotteurs intermédiaire immergés en sub-surface délimitant ainsi n portions plongeantes de dites nième conduite flexible, chacun desdits n-1 flotteurs intermédiaires étant de préférence un flotteur de tensionnement d'au moins une, de préférence de la totalité, des (n-1)ièmes conduites rigides, de respectivement (n-1)ièmes liaisons fond-surface.

On comprend que la liaison fond-surface d'ordre n-1 correspond à ladite première liaison fond-surface et la liaison fond-surface d'ordre n-1 correspond à une n-lième liaison fond-surface. Dans un mode de réalisation particulier, une dite deuxième ou nième conduite rigide, n étant un entier au moins égal à 3, est une conduite de type caténaire constituée par l'extrémité d'une deuxième ou respectivement nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer remontant jusqu'en sub-surface selon une courbe en chaînette, essentiellement selon une courbe continûment variable jusqu'à un dit deuxième ou respectivement nième flotteur terminal.

De préférence, ledit deuxième ou nième flotteur terminal au sommet d'une dite deuxième ou nième conduite rigide de type caténaire est solidaire et fixée rigidement à au moins un autre dit deuxième ou nième flotteur en liaison avec un dit deuxième ou respectivement nième riser vertical, les différents deuxièmes, respectivement nièmes flotteurs terminaux fixés rigidement ensemble étant en liaison avec un même dit premier flotteur ou les mêmes n-1 dits flotteurs intermédiaires. On entend ici par « fixé rigidement » que les 2 dits deuxièmes flotteurs sont rendus solidaires entre eux dans leurs mouvements par une liaison rigide, et qu'en particulier tout degré de liberté en rotation ou translation de l'un desdits deuxièmes flotteurs par rapport à l'autre est supprimé à la manière d'un encastrement. L'installation selon la présente invention présente ainsi un encombrement et des mouvements réduits et une stabilité accrue comme décrit dans WO 2007/023233.

Ce système de disposition et coopération de deux dites deuxièmes conduites rigides constituées de deux dits deuxièmes risers verticaux avec chacun un dit deuxième flotteur propre au sommet des ancrages indépendants, permet d'une part de fabriquer toute l'installation en mer depuis un navire de pose et de conduite et de simplifier leur pose respective en mer et d'autre part leur confère une stabilité en opération de par la fixation mutuelle de leurs flotteurs, avec des mouvements identiques des seules extrémités supérieures et des deuxièmes flotteurs, l'écart minimal respecté des points d'appui au sol ou deuxièmes embases, bien que réduit, contribuant aussi à la stabilisation des mouvements en tête de deuxièmes risers.

Ceci permet de rapprocher les deux deuxièmes flotteurs sans risquer d'entrechoquement entre les 2 deuxièmes flotteurs dans leurs mouvements respectifs. De préférence, Plus particulièrement, au moins deux dits deuxièmes ou respectivement nièmes flotteurs en liaison avec un même premier flotteur sont fixés rigidement entre eux l'un à l'autre et deux dites deuxièmes ou respectivement nièmes embases correspondantes en liaison avec respectivement les deux dits deuxièmes ou nièmes flotteurs terminaux étant espacées l'une de l'autre d'une distance suffisante pour sécuriser la fiabilité de l'ancrage, notamment d'une distance d'au moins 5 fois, de préférence au moins 10 fois le diamètre desdites ancres. De préférence, lesdites deuxièmes embases les plus proches sont situées à une distance l'une de l'autre d'au plus 50m, de préférence 25 à 50m. Plus particulièrement, lesdites embases comprennent des ancres à succion enfoncées dans le fond de la mer. Ainsi, les deux deuxièmes risers verticaux sont liées à leur extrémité supérieure mais comprennent des ancrages différents et espacés l'un de l'autre, de sorte que, en cas de dilatation différentielle due à des températures différentes dans chacun des deux risers verticaux, il en résulte une déformation du triangle dont le sommet est l'ensemble des deux deuxièmes flotteurs et dont la base constituée par la droite sensiblement horizontale reliant les deux dites deuxièmes embases. Dans un mode de réalisation, l'installation de liaison fond-surface selon l'invention comprend une dite deuxième conduite rigide du type caténaire constituée par l'extrémité d'une dite deuxième conduite sous-marine reposant au fond de la mer remontant jusqu'en subsurface selon une courbe en chaînette essentiellement selon une courbure continûment variable, jusqu'à un dit deuxième flotteur. Dans ce mode de réalisation, le point d'appui et de contact au sol, sensiblement variable au gré des mouvements de la partie haute de ladite chaînette, à partir duquel ladite deuxième conduite caténaire (ou SCR) remonte en subsurface, stabilise la base de ladite chaînette dans une zone limitée et fait ainsi office de deuxième embase. Dans ce mode de réalisation, de préférence, ledit deuxième flotteur au sommet de ladite deuxième conduite rigide caténaire ou SCR est solidaire et fixé rigidement à un autre deuxième flotteur en liaison avec une autre deuxième conduite rigide, mais de type riser vertical d'une part, les différents deuxièmes flotteurs fixés rigidement les uns aux autres étant en liaison avec un même dit premier flotteur.

Dans ce mode de réalisation, c'est ledit deuxième riser vertical qui stabilise ladite deuxième conduite rigide de type SCR sans nécessiter que le sommet de cette conduite de type SCR soit stabilisée par un câble ou tirant ancré au fond de la mer. Dans un mode préféré de réalisation, lesdits deuxièmes flotteurs sont fixés entre eux par des moyens de fixation situés au niveau de 2 points sur chaque deuxième flotteur distants verticalement de manière à solidariser les mouvements respectifs des 2 deuxièmes flotteurs, de préférence des moyens de fixation situés en 2 points proches respectivement des extrémités supérieure et inférieure des bidons cylindriques constituant lesdits deuxièmes flotteurs.

Avantageusement encore, les au moins deux dits flotteurs fixés ensemble sont insérés à l'intérieur d'un écran périphérique de forme hydrodynamique, de préférence cylindrique. Pour relier les conduites flexibles auxdites conduite rigide ou riser on intercale des dispositifs de type col de cygne connu de l'homme de l'art et dont un exemple amélioré est décrit dans FR 2 809 136 au nom de la demanderesse. Dans une variante avantageuse de réalisation, les points d'accroche desdites deuxièmes conduites de liaison flexibles aux extrémités supérieures respectivement des deuxièmes conduites rigides sont situés à des hauteurs différentes et de préférence, lesdites deuxièmes conduites de liaison flexibles ont des longueurs et des courbures différentes. Cette configuration permet d'éviter le choc entre les deuxièmes conduites de liaison flexibles lorsqu'elles sont animées de mouvement sous l'effet de la houle, de courants et/ou du mouvement du support flottant. Dans une autre variante de réalisation, les points d'accroche desdites deuxièmes conduites de liaison flexibles aux extrémités supérieures respectivement des risers verticaux et conduites rigides de type SCR sont sensiblement à même hauteur et les deuxièmes conduites flexibles sont sensiblement de même longueur, de même courbure, et sont reliées l'une à l'autre pour être sensiblement solidaires l'une de l'autre, de manière à être soumis le cas échéant, à des mouvements synchrones et éviter toute interférence et choc entre les deuxièmes conduites flexibles en cas de mouvement lié à la houle, aux courants et/ou aux mouvements du support flottant. Dans un mode de réalisation, une installation selon l'invention est caractérisée en ce que : - une extrémité d'une dite deuxième ou nième conduite flexible est directement raccordée, de préférence par un système de brides, à l'extrémité supérieure d'un deuxième ou respectivement nième riser vertical, et - l'extrémité inférieure du deuxième ou nième riser vertical comprend un élément de conduite terminal formant une pièce de transition d'inertie dont la variation de l'inertie est telle que l'inertie dudit élément de conduite terminal, à son extrémité supérieure, soit sensiblement identique à celle de l'élément de conduite de la partie courante du deuxième riser vertical auquel elle est reliée, ladite inertie de l'élément de conduite terminal augmentant progressivement jusqu'à l'extrémité inférieure de ladite pièce de transition d'inertie, comprenant une première bride de fixation permettant la fixation et l'encastrement de l'extrémité inférieure dudit deuxième ou respectivement nième riser vertical à un dispositif de support et de raccordement solidaire de ladite deuxième ou respectivement nième embase ancrée au fond de la mer, et - une partie terminale de ladite deuxième ou respectivement nième conduite flexible, du coté de sa jonction à l'extrémité supérieure dudit deuxième ou respectivement nième riser, présente une flottabilité positive, et au moins la partie supérieure du deuxième ou nième riser vertical présente également une flottabilité positive, de sorte que les flottabilités positives de ladite partie terminale de ladite deuxième ou nième conduite flexible et de ladite partie supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical permettent le tensionnement dudit deuxième ou nième riser en position sensiblement verticale et l'alignement ou la continuité de courbure entre l'extrémité de ladite partie terminale de ladite deuxième ou nième conduite flexible et la partie supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical au niveau de leur raccordement, ladite flottabilité positive étant apportée par une pluralité de flotteurs périphériques coaxiaux, régulièrement espacés et/ou un revêtement continu en matériau de flottabilité positive, et - ladite partie terminale de ladite deuxième ou nième conduite flexible présentant une flottabilité positive, s'étend sur une partie de la longueur totale de ladite deuxième ou nième conduite flexible, telle que la portion de dite deuxième conduite s'étendant entre ledit premier ou respectivement (n-1)ième flotteur et le sommet dudit deuxième ou respectivement nième riser vertical présente une configuration en S, avec une partie du côté dudit premier ou (n-1)ième flotteur présentant une courbure concave en forme de chaînette à configuration de chaînette plongeante et la partie terminale restante de ladite deuxième conduite flexible présentant une courbure convexe en forme de chaînette inversée de par sa flottabilité positive, l'extrémité de ladite partie terminale de ladite deuxième ou respectivement nième conduite flexible, au niveau de l'extrémité supérieure dudit deuxième ou respectivement nième riser, étant située de préférence au dessus et sensiblement dans l'alignement de l'axe incliné Z1Z'1 dudit deuxième riser à son extrémité supérieure. On utilise ici le terme "riser vertical" pour rendre compte de la position théorique sensiblement verticale du deuxième ou nième riser lorsque celui-ci est au repos étant entendu que l'axe du deuxième ou nième riser peut connaître des mouvements angulaires par rapport à la verticale et se mouvoir dans un cône d'angle Y2 dont le sommet correspond au point de fixation de l'extrémité inférieure du deuxième ou nième riser sur ladite embase. L'extrémité supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical peut être légèrement incurvée. On entend donc par « partie terminale de deuxième ou nième conduite flexible sensiblement dans l'alignement de l'axe Z1Z'1 dudit deuxième ou nième riser supérieur » que l'extrémité de la courbe de chaînette inversée de ladite deuxième ou nième conduite flexible est sensiblement tangente à l'extrémité dudit deuxième ou nième riser vertical. En tout état de cause, en continuité de variation de courbure, c'est-à-dire sans point singulier, au sens mathématique. On entend ici par "inertie", le moment d'inertie dudit élément de conduite de transition d'inertie par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe dudit élément de conduite de transition d'inertie, lequel reflète la raideur en flexion dans chacun des plans perpendiculaires à l'axe XX' de symétrie dudit élément de conduite, ce moment d'inertie étant proportionnel au produit de la section de matière par le carré de son éloignement par rapport au dit axe de l'élément de conduite.

On entend par "continuité de courbure" entre l'extrémité supérieure du deuxième riser vertical et la partie de la deuxième conduite flexible présentant une flottabilité positive, que ladite variation de courbure ne présente pas de point singulier, tel une variation brusque de l'angle d'inclinaison de sa tangente ou un point d'inflexion. De préférence, la pente de la courbe formée par la deuxième ou nième conduite flexible est telle que l'inclinaison de sa tangente par rapport à l'axe Z1Z'1 de la partie supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical augmente continûment et progressivement depuis le point de raccordement entre l'extrémité supérieure du deuxième ou nième riser vertical et l'extrémité de ladite partie terminale de la deuxième ou nième conduite flexible de flottabilité positive, sans point d'inflexion et sans point d'inversion de courbure. L'installation selon la présente invention permet donc d'éviter le tensionnement du deuxième ou nième riser vertical par un deuxième ou nième flotteur en surface ou subsurface, auquel son extrémité supérieure serait suspendue, d'une part, et, d'autre part, d'éviter la liaison à ladite deuxième ou nième conduite flexible plongeante par l'intermédiaire d'un dispositif de type col de cygne. Il en résulte non seulement une plus grande fiabilité intrinsèque en termes de résistance mécanique dans le temps de la liaison entre le deuxième ou nième riser vertical et la deuxième ou nième conduite flexible, car les dispositifs de type col de cygne sont fragiles. Mais surtout, ce type d'installation confère une stabilité accrue en termes de variation angulaire (Y2) de l'angle d'excursion de l'extrémité supérieure du deuxième ou nième riser vertical par rapport à une position théorique de repos vertical, car cette variation angulaire est réduite en pratique à un angle maximal ne dépassant pas 5°, en pratique de l'ordre de 1 à 4° avec l'installation selon l'invention, alors que, dans les modes de réalisation de la technique antérieure, l'excursion angulaire pouvait atteindre 5 à 10°, voire plus. Un autre avantage de la présente invention tient en ce que, du fait de cette faible variation angulaire de l'extrémité supérieure du deuxième ou nième riser vertical, il est possible de mettre en oeuvre, au niveau de son extrémité inférieure, un encastrement rigide sur une deuxième ou nième embase reposant au fond de la mer, sans avoir recours à une pièce de transition d'inertie de dimension trop importante et donc trop coûteuse. Il est donc possible d'éviter la mise en oeuvre d'une articulation flexible, notamment du type rotule sphérique flexible, pour autant que la jonction entre l'extrémité inférieure du deuxième ou nième riser et ledit encastrement comprenne une pièce de transition d'inertie. Les flottabilités positives du deuxième ou nième riser et de la deuxième ou nième conduite flexible peuvent être apportées de façon connue par des flotteurs périphériques coaxiaux entourant lesdites conduites, ou, de préférence, s'agissant de la deuxième ou nième conduite rigide du riser vertical, d'un revêtement en matériau de flottabilité positive, de préférence constituant également un matériau isolant, tel que de la mousse syntactique, sous forme de coquille enveloppant ladite conduite. De tels éléments de flottabilité résistant à de très fortes pressions, c'est-à-dire à des pressions d'environ 10MPa par tranche de 1000m d'eau, sont connues de l'homme de l'art et sont disponibles auprès de la Société BALMORAL (UK).

Plus particulièrement, la flottabilité positive sera répartie régulièrement et uniformément sur l'ensemble de la longueur de ladite partie terminale 10a de la deuxième ou nième conduite flexible et d'au moins ladite partie supérieure 9b de ladite deuxième ou nième conduite rigide.

De préférence, pour donner le maximum de flexibilité à l'ensemble de la liaison fond-surface, ladite partie terminale de la deuxième ou nième conduite flexible présentant une flottabilité positive s'étend sur une longueur de 30 à 60% de la longueur de la portion de deuxième ou nième conduite flexible s'étendant entre le premier flotteur et l'extrémité supérieure du deuxième ou nième riser vertical, de préférence environ la moitié de cette longueur de portion de deuxième ou nième conduite flexible.

Plus particulièrement, pour donner à l'ensemble de la liaison fond-surface la souplesse appropriée, ladite flottabilité positive exercée sur la partie terminale de la deuxième ou nième conduite flexible et au moins la partie supérieure dudit deuxième ou nième riser, doit exercer une tension verticale sur la fondation de la deuxième embase à l'extrémité inférieure de ladite deuxième ou nième conduite rigide en fonction de la profondeur d'eau selon la formulation suivante : F = kH, F étant ladite tension verticale exprimée en tonnes, H étant ladite profondeur exprimée en mètres, et k étant un facteur compris entre 0.15 et 0.05, de préférence égal à environ 0.1. Si la flottabilité positive globale est répartie uniformément et régulièrement sur toute la longueur de la deuxième ou nième conduite rigide et sur une dite partie terminale de deuxième ou nième conduite flexible, ladite flottabilité positive devant permettre d'obtenir une poussée résultante verticale de 50 à 150 kg/m, c'est-à-dire que ladite flottabilité requise devra correspondre au poids apparent de ladite deuxième ou nième conduite rigide et ladite partie terminale de deuxième conduite ou nième flexible additionnée d'une flottabilité additionnelle de 50 à 150 kg/m.

Plus particulièrement encore, une installation selon l'invention est caractérisée en ce - ledit deuxième ou respectivement nième riser vertical est relié à son extrémité inférieure à au moins une deuxième ou respectivement nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer, et - ladite deuxième ou nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer comprend un premier élément de conduite rigide coudé terminal solidaire de ladite deuxième ou nième embase reposant au fond de la mer et ledit premier élément de conduite rigide coudé terminal est maintenu fixement par rapport à ladite deuxième ou nième embase, avec, à son extrémité, une première partie d'élément de raccordement, de préférence un élément mâle ou femelle d'un connecteur automatique, et - ladite première bride de fixation à l'extrémité inférieure de ladite pièce de transition d'inertie est fixée à une deuxième bride de fixation à l'extrémité d'un deuxième élément de conduite rigide coudé, solidaire dudit dispositif de support et de raccordement fixé sur ladite deuxième ou nième embase et supportant, de façon fixe et rigide, ledit deuxième élément de conduite rigide coudé, dont l'autre extrémité comprend une deuxième partie d'élément de raccordement complémentaire de ladite première partie d'élément de raccordement et raccordée à celle-ci lorsque ledit dispositif de support et de raccordement est fixé à ladite embase.

On comprend que la géométrie statique dudit premier élément de conduite rigide en terminaison de ladite deuxième ou nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer, par rapport à ladite deuxième ou nième embase, et la géométrie statique desdits premier et deuxième éléments de conduite rigide coudé, par rapport audit dispositif de support et raccordement fixé à ladite deuxième embase, permettent de positionner les extrémités respectives desdits premier et deuxième éléments de conduites rigides, de manière à faciliter le raccordement des parties complémentaires de connecteurs automatiques une fois que le dispositif de support est raccordement est fixé à ladite embase.

Dans ce mode de réalisation, ledit premier élément de conduite terminal de ladite conduite reposant au fond de la mer peut, de préférence, être également coudé pour bien coïncider avec l'extrémité dudit deuxième élément de conduite rigide coudé et permettre un raccordement aisé par un automate sous-marin de type ROV au fond de la mer. Selon un autre aspect plus particulier la présente invention, a pour objet un procédé d'exploitation de champ de pétrole à l'aide d'au moins une installation selon l'invention dans lequel on transfert des fluides entre un support flottant et des conduites sous-marines reposant au fond de la mer, fluides comprenant du pétrole, de préférence une pluralité de dites installation, notamment de 3 à 20 dites installation selon l'invention reliées au même support flottant.

De façon connue, pour relier entre elles les différentes conduites on utilise des éléments de raccordement, notamment du type connecteurs automatiques, comprenant le verrouillage entre une partie mâle et une partie femelle complémentaire, ce verrouillage étant conçu pour se faire très simplement au fond de la mer à l'aide d'un ROV, robot commandé depuis la surface, sans nécessiter une intervention directe manuelle de personnel. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui va suivre, en référence aux figures suivantes dans lesquelles : - La figure 1 est une vue de dessus d'une installation de liaison fond-surface en éventail selon l'invention, - La figure 2 est une vue de côté de deux des secondes liaisons fond-surface du groupe G3 de liaison de secondes liaisons fond-surface de la figure 1. - La figure 2A est une vue en coupe selon le plan XOZ d'un dit premier flotteur de ladite première liaison fond-surface de la figure 2 montrant le passage des trois deuxièmes conduites flexibles. - La figure 3 est une vue de côté dans le plan ZOY du groupe G1 de liaison fond-surface de la figure 1. - La figure 3A est une vue dans le plan XOZ de risers verticaux tensionnés à leur extrémité supérieure par des flotteurs fixés l'un à l'autre rigidement et dont un seul est représenté sur la vue de côté de la figure 3. - La figure 3B est une variante de réalisation d'agencement des goulottes pour le premier flotteur de la figure 3. - La figure 4 est une variante de la figure 2 dans laquelle la deuxième liaison fond-surface ne comporte pas de dit deuxième flotteur en tête, mais un deuxième élément de flottabilité consistant en une flottabilité répartie le long de la partie terminale de la seconde conduite de liaison flexible connectée à la partie supérieure de la deuxième conduite rigide. Sur la figure 1, on a représenté en vue de dessus un support flottant 1, ancré par douze lignes d'ancres 1c et présentant sur sa face latérale une structure lb solidaire du bordé la dudit support flottant. Ladite structure lb supporte une pluralité d'interfaces de connexion 2,2-1 à 2-8 auxquels viennent se raccorder une pluralité de premières conduites flexibles 3a-1 à 3a-8 et deuxièmes conduites flexibles 4a-1 à 4a-11 faisant partie des premières et respectivement deuxièmes liaisons fond- surface 3-1 à 3-8 et respectivement 4-1 à 4-11. Ces conduites sont principalement des conduites flexibles destinées à véhiculer du pétrole brut, du gaz, ou encore de l'eau que l'on injecte dans certains puits du champ pétrolier. A Ces conduites peuvent s'ajouter des ombilicaux destinés à piloter les têtes de puits et autres équipements sous-marins, ou encore des câbles électriques pour fournir de la puissance, par exemple à des pompes ou des vannes sous-marines. Plus précisément, sur la figure 1 on décrit une installation de liaisons fond-surface qui comprend une pluralité de liaisons fond-surface 3-i avec i = 1 à k et k = 8, 4-j avec j = 1 à m et m = 11, disposées en éventail depuis un même support flottant 1 jusqu'à une pluralité de conduites sous-marines 3e-i avec i = 1 à k, 4e-j avec j = 1 à m reposant au fond de la mer 12, lesdites liaisons fond-surface comprenant au moins : 1) un premier nombre k = 8, premières liaisons fond-surface 3,3-i avec i = 1 à 8, chaque dite première liaison fond-surface formant une première tour hybride comprenant chacune : la) une première conduite rigide consistant en un premier riser vertical 3b,3b-i avec i = 1 à k dont l'extrémité inférieure est fixée à une première embase 3d-i avec i = 1 à k ancrée au fond de la mer et reliée à une première conduite sous-marine 3e-i avec i = 1 à k reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure 3b' est tensionnée de façon sensiblement verticale par un premier flotteur 3c-i avec i = 1 à k immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée par une chaîne 5a, et lb) une première conduite de liaison flexible 3a,3a-i avec i = 1 à k plongeante, assurant la liaison entre ledit support flottant et l'extrémité supérieure dudit premier riser, lesdites premières conduites flexibles étant accrochées au niveau 2,2-i avec i = 1 à k d'un bordé la dudit support flottant, deux points d'accroches dites premières conduites flexibles successives étant régulièrement espacées d'une même distance I, et deux plans verticaux virtuels P;,P;+1 avec i = 1 à (k-1) passant respectivement par deux dites premières conduites de liaison flexibles 3a-i,3a-(i+l) avec i = 1 à k-1 successives au repos, étant disposés angulairement régulièrement l'un par rapport à l'autre d'un premier angle ai avec i = 1 à k-1 d'une même valeur entre les différents ai, les différents plans verticaux Pi étant en intersection sensiblement au niveau d'un même point Co dans un plan de section horizontale, et 3) un deuxième nombre m de deuxième liaison fond-surface 4,4-j avec j = 1 à m et m = 11, et dite deuxième liaison fond-surface formant une deuxième tour hybride comprenant : 2a. une deuxième conduite rigide (4b,4b-j avec j = 1 à 11) consistant en une colonne montante comprenant un deuxième riser (4b-1,4b-2) vertical, dont l'extrémité inférieure est fixée à une deuxième embase 4d-j ancrée au fond de la mer 12 et reliée à une deuxième conduite sous-marine 4e-j avec j = 1 à m reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure 4b' est tensionnée par un deuxième flotteur 4c,4c-j avec j = 1 à m immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée, et 2b. une deuxième conduite de liaison flexible 4a,4a-j avec j = 1 à m assurant la liaison entre ledit support flottant 1 et l'extrémité supérieure 4b' de ladite deuxième conduite rigide, chaque dite deuxième conduite flexible passant par une goulotte 6,6a-6b-6c fixée à un dit premier flotteur délimitant ainsi deux portions 4a'-j,4a"-j avec j = 1 à m de deuxièmes conduite flexible plongeante, respectivement de part et d'autre dudit premier flotteur, le point d'accroche de chaque dite deuxième conduite flexible étant situé juxtaposé contre le point d'accroche de ladite première conduite flexible en liaison avec ledit premier flotteur supportant ladite deuxième conduite flexible. Lesdits premiers flotteurs sont tous espacés les uns des autres d'une même distance L'1 et sont tous situés à égale distance L1 du point d'intersection Co des plans verticaux Pi desdites premières conduites flexibles accrochées sur le même bordé dudit support flottant, formant ainsi une première rangée circulaire R1 de dits premiers flotteurs. Neuf desdits deuxièmes flotteurs 4c-1 à 4c-6,4c-8 et 4c-10 à 4c-11, sont situés sensiblement à une même distance L2 du point d'intersection Co des plans verticaux Pi desdites premières conduites flexibles accrochées en 2-3,2-5,2-6,2-7 et 2-8 sur le support flottant avec lesquelles lesdits deuxièmes flotteurs sont en liaison, formant ainsi une deuxième rangée circulaire R2 de dits deuxièmes flotteurs.

Trois dits premiers flotteurs 3c-3,3c-5 et 3c-6 supportent chacun trois dites deuxièmes conduites flexibles passant par respectivement trois goulottes fixées à chacun desdits premiers flotteurs à savoir : - pour le premier flotteur 3c-3, les deuxièmes conduites 4a-1,4a-2 et 4a-3, - pour le premier flotteur 3c-5, les deuxièmes conduites 4a- 4,4a-5 et 4a-6, et - pour le premier flotteur 3c-6, les deuxièmes conduites 4a-7,4a-8 et 4a-9. Deux desdits deuxièmes flotteurs 4c-7 et 4c-9 forment une troisième rangée circulaire R'2 de deuxièmes flotteurs plus éloignée L'2 que ladite deuxième rangée circulaire de deuxièmes flotteurs.

Les deux portions 4a'-j et 4a"-j de deuxièmes conduites flexibles en liaison avec lesdits deuxièmes flotteurs ou dites deuxièmes embases ne sont pas nécessairement situés dans un même plan vertical l'une par rapport à l'autre et la deuxième portion plongeante de deuxième conduite flexible 4a"-j passera par un plan vertical formant un angle divergeant ou convergeant avec le plan vertical dans lequel s'étend la première portion de deuxième conduite flexible 4a'-j passant par une goulotte fixée sur la même face dudit même premier flotteur. Du fait que l'on a éloigné d'une distance L2 les deuxièmes flotteurs par rapport au support flottant, les deuxièmes flotteurs sur un cercle R2 sont relativement éloignés les uns des autres de sorte qu'il est possible à partir d'un même premier flotteur 3ci de disposer au moins 3 deuxièmes conduites ka-j, sans que les deuxièmes flotteurs 4c-j voisins n'interfèrent entre eux en cas d'agitation.

Une dite deuxième conduite rigide 4b-2 est une conduite de type caténaire ou SCR constituée par l'extrémité d'une deuxième conduite sous-marine 4e-2 reposant au fond de la mer remontant jusqu'en subsurface selon une courbe en chaînette, essentiellement selon une courbe continûment variable jusqu'à un dit deuxième flotteur terminal 4c-2.

Ledit deuxième flotteur terminal 4c-2 au sommet de ladite deuxième conduite rigide de type caténaire 4b-2 est solidaire et fixée rigidement aux deux dits deuxièmes flotteurs 4c-1 et 4c-3 en liaison avec les deux risers verticaux 4b-1 et 4b-3. Lesdites deuxièmes conduites flexibles 4a-1,4a-2 et 4a-3 passent par ledit premier flotteur 3c-3 sur une goulotte 6a,6b,6c fixée au-dessus de la goulotte 6a supportant la conduite flexible 4a-1, cette dernière étant au même niveau et sur la face opposée à la goulotte 6b des deux autres deuxièmes conduites 4a-1 et 4a-3. Les différentes liaisons fond-surface sont installées le long du bordé la du support flottant en éventail, ce qui permet d'en augmenter le nombre du fait que les interfaces de connexion entre lesdites deuxièmes conduites flexibles et dites deuxièmes conduites rigides sont plus éloignées L2 du support flottant que les interfaces de connexion entre les premières conduites flexibles et les premières conduites rigides situées à une distance L1 du support flottant. Ceci permet que chacune des liaisons fond-surface soit à une distance latérale de sécurité par rapport à sa voisine directe, par exemple avec L'1 d'au moins 40m pour la distance entre les premiers flotteurs. Ainsi, sous les effets des courants, du vent et de la houle sur le support flottant ainsi que sur lesdites liaisons fond-surface, il n'y aura ni chocs ni interférences entre les flotteurs desdites liaisons fond-surface, ni entre lesdites conduites flexibles de liaison.

A titre illustratif, la première rangée d'interface de connexion entre lesdites premières conduites flexibles et dites premières conduites rigides, ainsi donc que lesdites premières embases s'étendent sur un cercle R1 situé à une distance du bordé du support flottant de L1 = 350m, tandis que la deuxième rangée R2 d'interface de connexion entre les deuxièmes conduites flexibles et deuxièmes conduites rigides, ainsi que les deuxièmes embases s'étendent sur un cercle R2 situé au-delà du cercle R1, par exemple à 300m du cercle R1, donc à L2 = 650m du support flottant. Ainsi, on définit une pluralité de corridors de débattement latéral possible des premiers flotteurs en cas de vent, houle ou courant, dont la largeur augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne du support flottant. Comme représenté sur ladite figure 1, l'axe d'un corridor est distant de l'axe du corridor voisin - d'une longueur I, au niveau des supports d'interfaces 2b-2c entre les conduites flexibles et le support flottant 2, et - d'une longueur Il au niveau de la première rangée R1 de dits premiers flotteurs, et - d'une longueur 12 au niveau de la deuxième rangée R2 de dits deuxièmes flotteurs.

Les axes desdits corridors s'étendent dans le plan vertical Pi contenant les premières conduites flexibles et deux axes de corridors consécutifs passent par les plans Pi et Pi+1 écartés d'un angle ai, les différents angles ai étant ici tous d'une même valeur, de l'ordre de 5 à 10°. Et, l'angle a'i du secteur angulaire d'un corridor est inférieur ou égal à la valeur des angles ai entre deux axes de corridors consécutifs.

L'angle de débattement angulaire a'i est de même sommet Co que l'angle ai entre deux plans Pi et Pi+1. Et l'angle a'i présente une bissectrice passant par ledit plan Pi. La valeur de a'i dépend des angles de débattement angulaires yi des premières conduites rigides ou premiers risers verticaux 3bi par rapport à leur point d'ancrage au fond de la mer dans un plan vertical XOZ ou XOY et de la hauteur de ladite première conduite rigide ou riser vertical 3bi et/ou hauteur d'eau sous ledit premier flotteur 3ci, pour une hauteur h de premier flotteur de 1000 à 3500 m. En pratique, aux distances L1 mentionnées ci-dessus, il est possible, avec des valeurs yi inférieures à 5°, de préférence de 3 à 5°, de mettre en oeuvre des espacements de premiers flotteurs tels que les angles ai présentent une valeur de 5 à 10°. Certains deuxièmes flotteurs 4c-7,4c-9 et interfaces de raccordement entre deuxièmes conduites flexibles et deuxièmes conduites rigides sont reliées à une troisième rangée R'2 similaire à la deuxième rangée R2, mais légèrement décalée vers l'extérieur, de manière à augmenter la distance entre deux deuxièmes flotteurs voisins pour atteindre une distance 13 comme représenté sur le groupe G3 de deuxième liaison sur la figure 1, ce qui augmente encore la distance de sécurité contre les impacts et les interférences redoutées entre les divers deuxièmes flotteurs et diverses deuxièmes conduites flexibles. Sur la figure 2 on a représenté en vue de côté 2 des deuxièmes liaisons à savoir 4-7 et 4-8 du groupe G3 de deuxième liaison fond-surface de la figure 1. Plus précisément, une première liaison fond-surface 3-6 constituée d'une colonne montante rigide 3b-6 reliée à une première embase 3d-6, par exemple une ancre à succion, par l'intermédiaire d'une liaison mécanique souple capable de reprendre les efforts de traction verticale créés par le flotteur 3c-6 solidarisé à l'extrémité supérieure de ladite colonne montante au moyen d'une chaîne 5a. La colonne montante 3b-6 est reliée de manière connue, à l'aide d'un dispositif col de cygne 8, à son extrémité supérieure 3b', et à son extrémité inférieure à une première conduite sous-marine 3e-6 reposant au fond de la mer 12, par l'intermédiaire d'une conduite de jonction 5c en forme de S. Comme représenté sur la figure 2A, qui est une vue de côté selon l'axe YY' du premier flotteur 3c-6, ce dernier comporte trois goulottes principales 6a-6b-6c destinées à supporter desdites deuxièmes conduites flexibles 4a-7,4a-8 et 4a-9, et une quatrième goulotte 6d plus petite destinée à supporter des câbles électriques ou divers autres ombilicaux devant atteindre la deuxième rangée R2. Les différentes goulottes 6a,6b,6c et 6d sont supportées par une structure support 6-1. Les deux deuxièmes conduites 4a-7 et 4a-8 représentées sur la figure 2 sont disposées sur les deux goulottes 6a,6c juxtaposées sur la même face 7a du flotteur, la deuxième conduite flexible 4a-9 non représentée sur la figure 2 étant représentée sur la figure 2A passant sur la goulotte 6b sur la face diamétralement opposée 7b du flotteur 3c-6. Sur les figure 3, 3A et 3B, on a représenté en vue de côté le groupe G1 de deuxièmes liaisons 4-1,4-2,4-3 de la figure 1 en liaison avec la première liaison fond-surface 3-3, dans lequel au niveau de la seconde rangée R2, on dispose trois deuxièmes flotteurs 4c-1,4c-2 et 4c-3 reliés entre eux comme décrit précédemment. Les deux risers 4b-1,4b-3 sur la figure 3A forment ensemble un angle F3 de 1 à 10 ° de par l'espacement L4 de leurs embases 4d-1,4d-3. Ainsi, en cas de dilatation différentielle due à des températures différentes dans chacune des deux conduites verticales 4b-1 et 4b-3, il en résulte une possibilité de déformation du triangle d'angle au sommet 81 et dont la base est constituée par la droite reliant les deux embases 4d-1 et 4d-3. Lorsque l'un des deux risers est froid et l'autre chaud le triangle peut se déformer et son sommet se déplacer vers la droite ou vers la gauche de la figure 3a. En outre, comme représenté sur la figure 3, le SCR 4b-2 disposé du côté des risers 4b-1,4b-3 le plus éloigné du FPSO 1 pour des raisons évidentes liées aux contraintes d'encombrement, crée une tension horizontale H importante qui tend à écarter les deux deuxièmes flotteurs 4c-1 et 4c-3 du FPSO 1 et génère une inclinaison des risers 4b-1 et 4b-3 d'un angle y2 positif, alors qu'une inclinaison y2 des liaisons des deuxièmes risers verticaux des figures 2 et 4 est négative. Les premières conduites rigides des premières liaisons fond-surface 3 peuvent prendre une inclinaison soit positive, soit négative selon les effets de la houle, du courant et du vent sur le support flottant et sur chacun des premiers flotteurs dont les dimensions sont considérables.

Ainsi, on ajuste les configurations des différents éléments constitutifs des premières liaisons fond-surface 3, de manière à contenir des excursions desdits premiers flotteurs et extrémités supérieures desdites premières conduites rigides dans un cône d'angle y2, de préférence inférieur à 5°, en pratique de 3 à 5°.

Sur la figure 1, on a représenté des variantes de regroupement de pluralité de deuxièmes liaisons fond-surface suivantes : - dans le groupement G2, les trois deuxièmes flotteurs 4c-4,4c-5 et 4c-6 sont sensiblement régulièrement espacés les uns des autres sur la deuxième rangée R2 du fait que la deuxième conduite flexible 4a-5 est déviée dans sa deuxième portion 4a"-5 après passage de la goulotte 6 sur le premier flotteur 3c-5. En revanche, la deuxième conduite flexible 4a-6 s'étend sensiblement dans un même plan Pb pour ces deux portions 4a'6 et 4a"-6. - Dans le groupe de liaisons G4, on a représenté une seule deuxième liaison 4-10, et la deuxième portion de seconde conduite flexible 4a"-10 est déviée après passage de la goulotte 6 sur le premier flotteur 3c-7 de manière à maintenir un écart constant par rapport à la deuxième conduite flexible 4"a-9 la plus proche, cette dernière s'étendant radialement dans le plan Pb.

Dans l'installation tel que représenté sur la figure 1, des secondes liaisons fond-surfaces additionnelles peuvent être installées, notamment des interfaces de connexion entre les secondes conduites flexibles et secondes conduites rigides rangées au niveau des rangées R2 ou R'2, et en faisant passer des secondes conduites flexibles au niveau de goulottes libres des premiers flotteurs 3c-1,3c-2,3c-4,3c-7 et 3c-8. Dans la présente invention, on a décrit la première rangée R1 et la deuxième rangée R2 comme étant des cercles de centre Co. Mais il est clair que le but de l'invention est d'écarter physiquement les unes des autres les interfaces de connexion des liaisons fond-surface d'une même rangée R1 ou R2-R'2, toute disposition rectiligne ou curviligne peut être adoptée pour chacune desdites rangées. De même, on comprend que l'on peut avantageusement considérer des rangées additionnelles pour disposer les deuxièmes flotteurs. Enfin, on reste dans l'esprit de l'invention en considérant des troisièmes conduites de liaisons fond-surface dont les interfaces de connexion entre les troisièmes conduites flexibles et les troisièmes conduites rigides sont disposées en rangée R3 plus éloignée que R2 et R'2, dans ce cas les deuxièmes flotteurs constituent des flotteurs intermédiaires dont les goulottes supportent les troisièmes conduites de liaisons flexibles, ces dernières comportant trois portions plongeantes en chaînette, à savoir : - une première portion plongeante entre le support flottant et le premier flotteur, - une deuxième portion plongeante entre le premier flotteur et le deuxième flotteur, et - une troisième portion plongeante entre le deuxième flotteur et le troisième flotteur. Enfin, sur la figure 4, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle la deuxième conduite rigide ou deuxième riser vertical 4b est tensionné non pas par un deuxième flotteur, mais par un deuxième élément de flottabilité consistant en une portion terminale 10a de la portion de conduite flexible s'étendant depuis le premier flotteur 3c jusqu'à l'extrémité supérieure 4b' du riser vertical 4b.

Ce mode de réalisation, dans lequel le deuxième élément de flottabilité n'est pas un flotteur, mais une portion de conduite flexible de flottabilité positive est décrit dans la demande de brevet au nom de la demanderesse FR-2 930 587 déposée le 24 avril 2008.

Plus précisément, la portion 10 de la seconde conduite de liaison flexible 4a qui s'étend depuis le premier flotteur 3c jusqu'à l'extrémité supérieure 4b' du riser vertical 4b comprend une première partie concave 10b,4a" jusqu'à un point sensiblement médian d'inflexion 10f, environ la moitié de la portion de conduite flexible 10, sous forme d'une conduite en configuration de chaînette plongeante de par sa flottabilité négative. Au-delà du point d'inflexion 10f sensiblement à mi-longueur de la portion de la conduite flexible 10, une partie terminale convexe 10a s'étendant depuis le point d'inflexion central 10f jusqu'à l'extrémité 10c de la deuxième conduite flexible, présente une flottabilité positive de par une pluralité de flotteurs 10d, de préférence régulièrement espacés le long et autour de la portion terminale 10a convexe de la conduite flexible. 20 La conduite rigide montante en acier ou « riser vertical » 4b est équipée de moyens de flottabilité, non représentés, tels des demi-coquilles de mousse syntactique réparties de préférence de manière uniforme sur tout ou partie de la longueur de ladite conduite rigide, et comprenant à son extrémité inférieure une pièce de transition d'inertie 14 25 équipé d'une première bride de fixation 14a à son extrémité inférieure. La première bride de fixation 14a est fixée sur une deuxième bride de fixation 15a constituant la partie supérieure d'un dispositif de support et de raccordement 15, lui-même ancré sur un pieu 16 solidaire de l'embase 4d reposant au fond de la mer 12, ledit dispositif de support et 30 raccordement 15 permettant le raccordement de l'extrémité inférieure du riser 4 à une conduite 4e reposant au fond de la mer, comme explicité ci-après. 15 La portion de conduite flexible 10 présente une variation de courbure continue, d'abord concave dans la partie configuration de chaîne plongeante 10b, puis convexe dans la portion terminale de flottabilité positive 10a avec un point d'inflexion 10f entre les deux, formant ainsi un S disposé dans un plan sensiblement vertical. En opération, tel que représenté sur la figure 4, lorsque la partie supérieure de la conduite rigide 4b est inclinée Z'1Z' selon une inclinaison y par rapport à la verticale ZZ', l'extrémité 10c de la portion terminale de la flottabilité positive 10a de la conduite flexible 4a reste sensiblement dans l'alignement axial Z'1Z' de l'extrémité supérieure 4b' de la conduite rigide 4b, et en tout état de cause en continuité de courbure avec celle-ci. Ceci confère une meilleure résistance mécanique à la fixation étanche 13 entre les deux conduites et permet d'éviter la mise en oeuvre d'un dispositif col de cygne 8 tel que mis en oeuvre dans la technique antérieure. L'intérêt de cette conduite flexible est de permettre de par sa portion initiale 10b plongeante d'amortir les excursions des premiers risers 3b et support flottant 1 de façon à stabiliser l'extrémité 10c de la conduite flexible reliée à la deuxième conduite rigide montante 4b.

L'extrémité de la portion de la partie terminale flottante 10c de la conduite flexible porte un premier élément de bride de fixation 13 avec l'extrémité supérieure d'une conduite rigide s'étendant depuis le fond de la mer encastrée au niveau d'une embase 4d reposant au fond de la mer. Le riser vertical 4b est « tensionné » d'une part par la flottabilité de la partie terminale 10a de la conduite flexible, mais d'autre part et surtout, par des flotteurs régulièrement répartis au moins sur la partie supérieure 4b', de préférence, tout le long de la conduite rigide, notamment sous forme de mousse syntactique faisant avantageusement fonction à la fois de système d'isolation et de flottabilité. Ces flotteurs et cette mousse syntactique peuvent être répartis le long et autour de la conduite rigide sur toute sa longueur ou, de préférence, seulement sur une portion de sa partie supérieure.

Ainsi, si l'embase 4d se trouve à une profondeur de 2500 mètres, on peut se borner à revêtir la conduite rigide 4b de mousse syntactique sur une longueur de 1000 m à partir de son extrémité supérieure, ce qui permet de mettre en oeuvre une mousse syntactique qui doit résister à une pression moindre que si elle devait résister à des pressions allant jusqu'à 2500 m, et donc d'un coût radicalement réduit par rapport à une mousse syntactique devant résister à ladite profondeur de 2500 m. La conduite rigide 4b selon l'invention est donc « tensionnée » par un dit deuxième élément de flottabilité consistant dans la partie terminale convexe à flottabilité positive de ladite conduite flexible, mais sans mise en oeuvre d'un flotteur en surface ou en sub-surface comme dans la technique antérieure, ce qui limite les effets du courant et de la houle, et de ce fait réduit radicalement l'excursion de la partie haute du riser vertical et donc les efforts en pied de riser au niveau de l'encastrement.

Le système bride de fixation 13 entre l'extrémité supérieure du riser vertical 4b et de la conduite flexible 4a, et la connexion des brides de fixation 14a,15a entre l'extrémité inférieure à la pièce de transition d'inertie 14 et du dispositif de support à raccordement 15, réalisent des connexions étanches entre les conduites concernées.

L'embase 4d reposant au fond de la mer supporte un premier élément de conduite terminal 5b coudé ou incurvé de ladite conduite sous-marine 4c reposant au fond de la mer. Ce premier élément de conduite terminal coudé ou incurvé 5b comporte à son extrémité une première partie mâle ou femelle d'un connecteur automatique 15b, qui est dégagé latéralement par rapport à un orifice 16a et pieu 16 traversant de ladite embase, mais positionné de manière fixe et déterminée par rapport à l'axe ZZ' dudit pieu. Le dispositif de support et de raccordement 15, supporte un deuxième élément de conduite rigide coudé 5b comportant à son extrémité supérieure ladite deuxième bride de fixation 15a et à son extrémité inférieure, une deuxième partie femelle ou mâle complémentaire d'un connecteur automatique 15b.

Le dispositif de support et de raccordement 15 est constitué d'éléments de structure supportant ledit deuxième élément de conduite rigide coudée 5b, lesdits éléments de structure rigide assurant également la liaison entre ladite deuxième bride de fixation 15a et une platine inférieure 15d supportant en sous-face un pieu tubulaire 16 dénommé insert tubulaire d'ancrage. Le système de fixation de l'extrémité supérieure de la conduite rigide 4b avec la conduite flexible 4a,10 et le tensionnement desdites conduites confère une plus grande stabilité à l'extrémité supérieure de la conduite rigide 4b avec une variation angulaire y ne dépassant pas en opération les 5°C. Ainsi, il a été possible selon la présente invention de réaliser un encastrement rigide de l'extrémité inférieure de la conduite rigide en acier 4b sur l'embase 4d à l'aide du dispositif de support de raccordement 15. Pour ce faire, l'élément de conduite terminal inférieur de la conduite rigide 4b comprend une pièce de transition conique 14 dont l'inertie en section transversale augmente progressivement depuis une valeur sensiblement identique à l'inertie de l'élément de conduite du riser 4b auquel il est relié, dans la partie haute effilée de la pièce de transition 14, jusqu'à une valeur de 3 à 10 fois supérieure au niveau de sa partie basse reliée à ladite première bride de fixation 14a. Le coefficient de variation d'inertie dépend essentiellement du moment de flexion que doit supporter le riser vertical au niveau de ladite pièce de transition, ledit moment étant fonction de l'excursion maximale de la partie supérieure de la conduite rigide en acier 4b, donc de l'angle y. Pour réaliser cette pièce de transition 14 on utilise des aciers à haute limite élastique et dans les cas extrêmes de contrainte, on peut être amené à fabriquer des pièces de transition 14 en titane.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Installation de liaisons fond-surface comprenant une pluralité de liaisons fond-surface (3-i avec i = 1 à k, 4-j avec j = 1 à m) disposées en éventail depuis un même support flottant (1) jusqu'à une pluralité de conduites sous-marines (3e-i avec i = 1 à k, 4e-j avec j = 1 à m) reposant au fond de la mer (12), lesdites liaisons fond-surface comprenant au moins : 1) un premier nombre (k) d'au moins 2, de préférence de 5 à 50, de préférence encore au moins 10, premières liaisons fond-surface (3,3-i), chaque dite première liaison fond-surface formant une première tour hybride comprenant chacune : la) une première conduite rigide consistant en un premier riser vertical, (3b,3b-i avec i = 1 à k) dont l'extrémité inférieure est fixée à une première embase (3d-i avec i = 1 à k) ancrée au fond de la mer et reliée à une première conduite sous-marine (3e-i avec i = 1 à k) reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure (3b') est tensionnée de façon sensiblement verticale par un premier flotteur (3c-i avec i = 1 à k) immergé en subsurface, de préférence à au moins 100m de profondeur, auquel elle est reliée (5), et lb) une première conduite de liaison flexible (3a,3a-i avec i = 1 à k) plongeante, assurant la liaison entre ledit support flottant et l'extrémité supérieure dudit premier riser, lesdites premières conduites flexibles étant accrochées au niveau (2,2-i avec i = 1 à k) d'un bordé (la) dudit support flottant, deux points d'accroches dites premières conduites flexibles successives étant espacées (I) l'une de l'autre, les différentes dites premières conduites flexibles étant de préférence régulièrement espacées d'une même distance (I), et deux plans verticaux virtuels (Pi,Pi+1 avec i = 1 à k-1) passant respectivement par deux dites premières conduites de liaison flexibles [3a-i,3a-(i+l) avec i = 1 à k-1] successives au repos, étant disposés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un premier angle ai avec i = 1 à k, les différents plans verticaux (Pi avec i = 1 à k) des différentes dites premières conduites de liaison flexibles étant en intersection sensiblement au niveau d'un même point (Co) dans un plan de section horizontale, de préférence les différents angles ai étant tous de même valeur, et
2. 2) un deuxième nombre (m) d'au moins 1 deuxième liaison fond-surface (4,4-j avec j = 1 à m), chaque dite deuxième liaison fond-surface formant une deuxième tour hybride comprenant : 2c. une deuxième conduite rigide (4b,4b-j avec j = 1 à m) consistant en une colonne montante comprenant un deuxième riser (4b-1,4b-2) vertical ou une deuxième conduite rigide caténaire de type SCR (4b-3), dont l'extrémité inférieure est reliée à une deuxième conduite sous-marine (4e-j avec j = 1 à m) reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure (4b') est tensionnée par un deuxième élément de flottabilité (4c,4c-j avec j = 1 à m) immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée, et 2d. une deuxième conduite de liaison flexible (4a,4a-j avec j = 1 à m) assurant la liaison entre ledit support flottant (1) et l'extrémité supérieure (4b') de ladite deuxième conduite rigide, chaque dite deuxième conduite flexible passant par une goulotte (6,6a-6b) fixée à un dit premier flotteur délimitant ainsi deux portions (4a'- j,4"-j avec j = 1 à m) de deuxièmes conduite flexible plongeante, respectivement de part et d'autre dudit premier flotteur, le point d'accroche de chaque dite deuxième conduite flexible sur le dit bordé étant situé (2,2-i avec i = 1 à k) à proximité, de préférence juxtaposé contre, le point d'accroche de ladite première conduite flexible en liaison avec ledit premier flotteur supportant ladite deuxième conduite flexible. 2. Installation de liaison fond-surface selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend : - au moins 2, de préférence 5 à 50, de préférence encore au moins 10 dites deuxièmes liaisons fond-surface (4,4-j avec j = 1 à m), et - la distance la plus courte entre un point d'accroche d'une dite deuxième conduite flexible sur le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite deuxième conduite rigide à laquelle elle est reliée, est supérieure à la distance la plus longue entre un point d'accroche d'une dite première conduite flexible sur le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite première conduite rigide à laquelle elle est reliée.
3. 3. Installation de liaisons fond-surface selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit premier flotteur (3c-2,3c-4 et 3c-5), de préférence chaque dit premier flotteur supporte au moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant de préférence par respectivement au moins deux dites goulottes fixées au même dit premier flotteur.
4. 4. Installation de liaisons fond-surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite deuxième conduite rigide consiste en un deuxième riser vertical (4b-1,4b-3) dont l'extrémité inférieure est fixée à une deuxième embase (4d-1,4d-3) ancrée au fond de la mer (12) et reliée à une dite deuxième conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure (4b') est tensionnée de façon sensiblement verticale par un deuxième flotteur (4c-1,4c-3) immergé en subsurface, de préférence à au moins 50m de profondeur, auquel elle est reliée.
5. 5. Installation de liaisons fond-surface selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que : - lesdits premiers flotteurs ne sont pas situés à égale distance d'un même bordé plat (lb) dudit support flottant auquel les extrémités desdites premières conduites flexibles sont reliées, et - de préférence, lesdits premiers flotteurs sont tous situés à égale distance (L1) du point d'intersection (Co) desdits plans verticaux (Pi) desdites premières conduites flexibles accrochées sur un même bordé dudit support flottant, formant ainsi une première rangée circulaire (R1) de dits premiers flotteurs.
6. 6. Installation de liaisons fond-surface selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une pluralité de dits deuxièmes flotteurs, de préférence au moins la majorité desdits deuxièmes flotteurs (4c-1 à 4c-6,4c-8 et 4c-10 à 4c-11), sont situés sensiblement à une même distance (L2) du point d'intersection (Co) desdits plans verticaux (Pi) desdites premières conduites flexibles accrochées sur un même bordé dudit support flottant avec lesquelles lesdits deuxièmes flotteurs sont en liaison, formant ainsi une deuxième rangée circulaire (R2) de dits deuxièmes flotteurs.
7. 7. Installation de liaisons fond-surface selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les différents dits deuxièmes flotteurs en liaison avec un même dit premier flotteur ne sont pas situés tous à une même distance dudit premier flotteur et les différentes dites deuxièmes embases en liaison avec un même dit premier flotteur, ne sont pas toutes situés à une même distance du point d'accroche sur le support flottant de ladite deuxième liaison fond-surface correspondante.
8. 8. Installation de liaisons fond-surface selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits deuxièmes flotteurs (4c-7 et 4c-9) forment au moins une deuxième rangée circulaire (R2) de deuxièmes flotteurs et une troisième rangée circulaire (R'2) de deuxièmes flotteurs plus éloignée (L'2) que ladite deuxième rangée circulaire de deuxièmes flotteurs.
9. 9. Installation de liaisons fond-surface selon l'une des revendications 2 ou 8, caractérisée en ce qu'au moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant par un même dit premier flotteur sont fixées à des goulottes (6b,6c) disposées à des hauteurs différentes sur ledit premier flotteur.
10. 10. Installation de liaisons fond-surface selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisée en ce qu'au moins deux dites deuxièmes conduites flexibles passant par un même dit premier flotteur sont fixées à des goulottes (6a,6b) disposées sur des faces opposées dudit premier flotteur.
11. 11. Installation de liaison fond-surface selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre au moins une nième liaison fond-surface, n étant un entier au moins égal à 3 comprenant : a) une nième conduite rigide consistant en une colonne montante comprenant un nième riser vertical ou une nième conduite rigide caténaire de type SCR, dont l'extrémité inférieure est reliée à une nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer et dont l'extrémité supérieure est tensionnée par un nième élément de flottabilité immergé en subsurface, de préférence un nième flotteur terminal, immergé au moins à 100m de profondeur auquel elle est reliée, et b) une nième conduite de liaison flexible assurant la liaison entre le support flottant et l'extrémité supérieure de ladite nième conduite rigide, chaque dite nième conduite flexible passant par (n-1) goulottes fixées respectivement à (n-1) flotteurs intermédiaire immergés en subsurface délimitant ainsi n portions plongeantes de dites nième conduite flexible, chacun desdits (n-1) flotteurs intermédiaires étant de préférence un flotteur de tensionnement d'au moins une, de préférence de la totalité, des (n-1)ièmes conduites rigides, de respectivement (n-1)ièmes liaisons fond-surface.
12. 12. Installation de liaison fond-surface selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'une dite deuxième ou nième conduite rigide, n étant un entier au moins égal à 3, est une conduite de type caténaire (4b-2) constituée par l'extrémité d'une deuxième ou respectivement nième conduite sous-marine (4e-2) reposant au fond de la mer remontant jusqu'en subsurface selon une courbe en chaînette, essentiellement selon une courbe continûment variable jusqu'à un dit deuxième ou respectivement nième flotteur terminal (4c-2).
13. 13. Installation de liaison fond-surface selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit deuxième ou nième flotteur terminal (4c-3) au sommet d'une dite deuxième ou nième conduite rigide de type caténaire (4b-3) est solidaire et fixée rigidement à au moins un autre dit deuxième ou nième flotteur (4c-1,4c-2) en liaison avec un dit deuxième ou respectivement nième riser vertical (4b-1,4b-2), les différents deuxièmes, respectivement nièmes flotteurs terminaux (4c-1,4c-2,4c-3) fixés rigidement ensemble étant en liaison avec un même dit premier flotteur (3c) ou les mêmes (n-1) dits flotteurs intermédiaires.
14. 14. Installation de liaison fond-surface selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que : - une extrémité d'une dite deuxième ou nième conduite flexible (10,4a) est directement raccordée, de préférence par un système de brides (13), à l'extrémité supérieure d'un deuxième ou respectivement nième riser vertical (4b), et - l'extrémité inférieure du deuxième ou nième riser vertical comprend un élément de conduite terminal formant une pièce de transition d'inertie (14) dont la variation de l'inertie est telle que l'inertie dudit élément de conduite terminal, à son extrémité supérieure, soit sensiblement identique à celle de l'élément de conduite de la partie courante du deuxième riser vertical auquel elle est reliée, ladite inertie de l'élément de conduite terminal augmentant progressivement jusqu'à l'extrémité inférieure de ladite pièce de transition d'inertie, comprenant une première bride de fixation (14a) permettant la fixation et l'encastrement de l'extrémité inférieure dudit deuxième ou respectivement nième riser vertical à un dispositif de support et de raccordement (15) solidaire de ladite deuxième ou respectivement nième embase (4c) ancrée au fond de la mer, et - une partie terminale (10a) de ladite deuxième ou respectivement nième conduite flexible, du coté de sa jonction à l'extrémité supérieure dudit deuxième ou respectivement nième riser, présente une flottabilité positive, et au moins la partie supérieure (4b') du deuxième ou nième riser vertical présente également une flottabilité positive, de sorte que les flottabilités positives de ladite partie terminale de ladite deuxième ou nième conduite flexible et de ladite partie supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical permettent le tensionnement dudit deuxième ou nième riser en position sensiblement verticale et l'alignement ou la continuité de courbure entre l'extrémité de ladite partie terminale de ladite deuxième ou nième conduite flexible et la partie supérieure dudit deuxième ou nième riser vertical au niveau de leur raccordement, ladite flottabilité positive étant apportée par une pluralité de flotteurs périphériques coaxiaux (10d), régulièrement espacés et/ou un revêtement continu en matériau de flottabilité positive, et - ladite partie terminale (10a) de ladite deuxième ou nième conduite flexible présentant une flottabilité positive, s'étend sur une partie de la longueur totale de ladite deuxième ou nième conduite flexible, telle que la portion de dite deuxième conduite s'étendant entre ledit premier ou respectivement (n-1)ième flotteur et le sommet dudit deuxième ou respectivement nième riser vertical présente une configuration en S, avec une partie (10b) du côté dudit premier ou (n-1)ième flotteur présentant une courbure concave en forme de chaînette à configuration de chaînette plongeante et la partie terminale (10a) restante de ladite deuxième conduite flexible présentant une courbure convexe en forme de chaînette inversée de par sa flottabilité positive, l'extrémité (10c) de ladite partie terminale de ladite deuxième ou respectivement nième conduite flexible, au niveau de l'extrémité supérieure dudit deuxième ou respectivement nième riser, étant située de préférence au dessus et sensiblement dans l'alignement de l'axe incliné Z1Z'1 dudit deuxième riser à son extrémité supérieure (4b').
15. 15. Installation de liaison fond-surface selon la revendication 14, caractérisée en ce que : - ledit deuxième ou respectivement nième riser vertical est relié à son extrémité inférieure à au moins une deuxième ou respectivement nième conduite sous-marine (4e) reposant au fond de la mer, et - ladite deuxième ou nième conduite sous-marine reposant au fond de la mer comprend un premier élément de conduite rigide coudé terminal (5b) solidaire de ladite deuxième ou nième embase (4c) reposant au fond de la mer et ledit premier élément de conduite rigide coudé terminal (5b) est maintenu fixement par rapport à ladite deuxième ou nième embase, avec, à son extrémité, une première partie d'élément de raccordement, de préférence un élément mâle ou femelle d'un connecteur automatique (15b), et - ladite première bride de fixation (14a) à l'extrémité inférieure de ladite pièce de transition d'inertie (14) est fixée à une deuxième bride de fixation (15a) à l'extrémité d'un deuxième élément de conduite rigide coudé (5c), solidaire dudit dispositif de support et de raccordement (15) fixé sur ladite deuxième ou nième embase et supportant, de façon fixe et rigide, ledit deuxième élément de conduite rigide coudé (5c), dont l'autre extrémité comprend une deuxième partie d'élément de raccordement complémentaire de ladite première partie d'élément de raccordement et raccordée à celle-ci lorsque ledit dispositif de support et de raccordement (15) est fixé à ladite embase (4c).