FR3112754A1 - Procéde de mise en place d’au moins une ligne d’ancrage d’une installation flottante dans une étendue d’eau et installation flottante associée - Google Patents
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Abstract
Procéde de mise en place d’au moins une ligne d’ancrage d’une installation flottante dans une étendue d’eau et installation flottante associée Ce procédé comprenant les étapes suivantes : - disposition d’au moins un tronçon inférieur (38) d’une ligne d’ancrage dans un sol (14) au fond (26) de l’étendue d’eau (12) ; - coincement du tronçon inférieur (38) dans le sol (14) ; - raccordement d’un ensemble supérieur de l’installation flottante à la ligne d’ancrage. Le tronçon inférieur (38) mest constitué d’une chaîne, la chaîne délimitant, après le raccordement de l’ensemble supérieur, une extrémité inférieure de la ligne d’ancrage dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage, notamment d’ancre ou de pile. Figure pour l'abrégé : figure 2
Description
La présente invention concerne un procédé de mise en place d’au moins une ligne d’ancrage d’une installation flottante dans une étendue d’eau, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- disposition d’au moins un tronçon inférieur d’une ligne d’ancrage dans un sol au fond de l’étendue d’eau ;
- coincement du tronçon inférieur dans le sol ;
- raccordement d’un ensemble supérieur de l’installation flottante à la ligne d’ancrage.
L’installation flottante est par exemple une plateforme flottant sur l’étendue d’eau, destinée à la production d’énergie, ou à la récupération, le traitement et/ou le stockage de fluide, notamment d’hydrocarbures. En variante, l’installation flottante est une installation flottante de production d’énergie renouvelable, notamment de production d’énergie éolienne ou hydrolienne. En variante, encore, l‘installation flottante est une installation d’aquaculture ou de signalisation maritime.
Les installations de ce type, comprenant un ensemble de surface flottant sur une étendue d’eau, doivent généralement être ancrées de manière robuste sur le fond de l’étendue d’eau. Ceci évite qu’elles ne se déplacent sous l’effet des nombreuses sollicitations extérieures auxquelles elles sont soumises. Ces sollicitations incluent le vent, les vagues, la houle et/ou les courants marins.
L’ancrage doit être robuste, même lorsque la profondeur d’eau est importante. Il est généralement réalisé en déposant des points d’ancrages sur le fond de l’étendue d’eau connectés à des lignes d’ancrage reposant sur le fond de l’étendue d’eau, en remontant les lignes d’ancrage vers l’ensemble de surface, puis en tendant les lignes d’ancrage depuis l’ensemble de surface.
Les lignes d’ancrage comportent des câbles (en acier ou synthétique) ou/et des chaînes et, à l’extrémité inférieure de la ligne d’ancrage, au moins un point d’ancrage formé par une ancre ou une pile qui s’accroche dans le sol au fond de l’étendue d’eau.
Une première technologie d’ancrage consiste à utiliser une ancre de trainée, qui s’accroche dans le sol au fond de l’étendue d’eau.
Pour obtenir un accrochage satisfaisant de l’ancre, et donc une résistance à la tension suffisante sur les lignes d’ancrage, il est nécessaire de déposer l’ancre sur le fond de l’étendue d’eau, puis de la tirer à l’aide par exemple d’un navire de pose. Ainsi, l’ancre de trainée s’enfonce dans le fond de l’étendue d’eau, et oppose une résistance suffisante à la traction.
De telles ancres sont donc efficaces, mais conduisent souvent à un positionnement imprécis de l’installation flottante. En effet, il est nécessaire de déposer l’ancre initialement à une position à l’écart de la position définitive souhaitée pour celle-ci, puis de la tracter sur le fond de l’étendue d’eau sur une certaine distance. Cette distance peut être estimée, mais varie notablement en fonction des obstacles et/ou de la nature du fond de l’étendue d’eau, ainsi que de la capacité de l’ancre à pénétrer dans le sol sans déraper dessus. La position définitive de l’ancre est donc parfois significativement différente de celle souhaitée initialement.
Pour pallier ce problème, lorsqu’une installation plus précise est requise, il est connu d’utiliser des piles à aspiration, des piles battues, des pieux forés ou des piles torpille. Après son installation, la pile est maintenue en permanence dans le sol.
Les piles à aspiration sont enfoncées dans le sol à un point d’ancrage souhaité. Puis, un vide est réalisé à l’intérieur de la pile par aspiration, pour bloquer la pile en position dans le fond de l’étendue d’eau.
De telles méthodes d’ancrage sont précises, mais très onéreuses, puisqu’elles nécessitent l’intervention de plongeurs ou/et de véhicules télécommandés, par exemple pour réaliser l’aspiration. Ces méthodes ont des contraintes liées à la profondeur d’eau pour par exemple l’installation des piles à aspiration ou les piles torpilles.
Les piles battues sont positionnées dans le sol, et doivent être généralement maintenues en position verticale à l’aide d’un guide de battage. Un marteau et un casque de battage sont alors installés sur les piles et des chocs répétés sont appliqués.
Cette méthode est également très onéreuse et provoque des nuisances environnementales fortes par la mise en œuvre du guide et du marteau, et par le bruit et les vibrations provoqués par le battage.
Les piles torpilles sont également difficiles à installer, et nécessitent une profondeur d’eau minimale afin d’être projetées à grande vitesse vers le fond de l’étendue d’eau pour s’enfoncer suffisamment dans le fond de l’étendue d’eau.
US 5 992 060 décrit un autre type de pile d’ancrage mis en place par un procédé du type précité. Dans ce procédé, une ancre située à l’extrémité d’une ligne d’ancrage est descendue dans le sol au fond de l’étendue d’eau à l’aide d’une pile.
Une fois l’ancre descendue, la pile est retirée et une traction sur la ligne d’ancrage coince l’ancre qui se déploie perpendiculairement à la force de traction pour offrir une résistance élevée à la traction.
Une telle pile est positionnée de manière plus précise qu’une ancre à traction classique. Cependant, elle nécessite une ancre située à chaque extrémité de ligne d’ancrage, ce qui augmente le coût. En outre, le déploiement de l’ancre à partir de la pile n’est pas toujours fiable.
Un but de l’invention est donc d’obtenir un procédé permettant d’ancrer une installation flottante de manière précise et très robuste, le procédé étant néanmoins moins coûteux et plus fiable que les procédés existants.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que le tronçon inférieur de la ligne d’ancrage est constitué d’une chaîne, la chaîne délimitant, après le raccordement de l’ensemble supérieur, une extrémité inférieure de la ligne d’ancrage dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage, notamment d’ancre ou de pile.
Le procédé selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- le tronçon inférieur est disposé dans le sol sur une profondeur et/ou une longueur choisie pour qu’une fois l’ensemble supérieur raccordé à la ligne d’ancrage, au moins la tension s’appliquant sur l’extrémité inférieure est nulle ;
- le coincement du tronçon inférieur dans le sol comporte la traction du tronçon inférieur pour passer le tronçon inférieur d’une première configuration d’enfoncement, avantageusement linéaire, notamment verticale ou horizontale, à une deuxième configuration de coincement, avantageusement en caténaire ;
- le tronçon inférieur est muni d’au moins un connecteur, le raccordement de l’ensemble supérieur à la ligne d’ancrage comprenant la connexion d’un tronçon supérieur de la ligne d’ancrage au connecteur et la mise sous tension du tronçon supérieur depuis l’ensemble supérieur ou depuis un navire d’installation. ;
- la disposition du tronçon inférieur dans le sol comporte la descente conjointe dans le sol d’un caisson et du tronçon inférieur, le procédé comprenant ensuite la désolidarisation du caisson par rapport au tronçon inférieur, puis la remontée du caisson hors du sol, le tronçon inférieur restant dans le sol ;
- la descente conjointe dans le sol du caisson et du tronçon inférieur s’effectue suivant un axe vertical ou sensiblement vertical ;
- le caisson définit au moins une rigole longitudinale dans sa surface externe, le tronçon inférieur étant situé dans la rigole longitudinale lors de la descente conjointe dans le sol du caisson et du tronçon inférieur ;
- l’étape de désolidarisation comporte la descente d’une longueur de chaîne du tronçon inférieur sous le caisson pour former une accumulation de chaîne sous le caisson délimitant l’extrémité inférieure ;
- il comprend la coulée d’un composé de scellement et la solidification du composé de scellement sous le caisson après la descente conjointe dans le sol du caisson et du tronçon inférieur ou/et la mise en place de matériau sédimentaire additionnel, notamment de sable ou/et de gravier, à la place du volume occupé par le caisson après remontée du caisson ;
- la descente conjointe dans le sol du caisson et du tronçon inférieur comprend la projection d’un liquide sous pression sous le caisson ;
- la descente conjointe dans le sol du caisson et du tronçon inférieur comprend l’injection d’un gaz ou fluide dans le caisson et/ou autour du caisson pour relever les solides excavés par le caisson ;
- il comprend la disposition de plusieurs tronçons inférieurs de plusieurs lignes d’ancrage dans le sol, les tronçons inférieurs d’au moins deux lignes d’ancrage étant descendus conjointement avec le même caisson.
- la disposition du tronçon inférieur dans le sol comporte le placement d’une chaîne dans une tranchée horizontale dans le sol, le coincement du tronçon inférieur comportant la traction d’au moins un bout de la chaîne pour faire passer la chaîne d’une première configuration linéaire à une deuxième configuration différente de la première configuration, notamment une deuxième configuration courbée, et la connexion d’au moins un bout de la chaîne à un tronçon supérieur de la ligne d’ancrage raccordé à l’ensemble supérieur ;
- il comprend la traction des deux bouts de la chaîne pour former deux tronçons inférieurs de deux lignes d’ancrage respectives coincés dans le sol, les lignes d’ancrages ayant une extrémité inférieure commune, le procédé comportant la connexion de chaque bout de la chaîne à un tronçon supérieur d’une ligne d’ancrage respective raccordée à l’ensemble supérieur, ou à un autre ensemble supérieur ;
- l’extrémité inférieure de la ligne d’ancrage est dépourvue de raccordement à une ancre ou à une pile ;
- l’extrémité inférieure de la ligne d’ancrage est dépourvue de point d’ancrage lors de la disposition du tronçon inférieur de la ligne d’ancrage dans le sol au fond de l’étendue d’eau.
L’invention a également pour objet une installation flottante dans une étendue d’eau, comprenant d’un ensemble supérieur et au moins une ligne d’ancrage raccordée à l’ensemble supérieur, la ligne d’ancrage comportant un tronçon inférieur enfoncé et coincé dans un sol au fond de l’étendue d’eau;
caractérisé en ce que le tronçon inférieur de la ligne d’ancrage est constitué d’une chaîne, la chaîne délimitant, après le raccordement de l’ensemble supérieur, une extrémité inférieure de la ligne d’ancrage dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage, notamment d’ancre ou de pile.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la est une vue schématique d’une première installation flottante mise en place par un procédé selon l’invention ;
- la est une vue analogue à la , lors d’une première étape du procédé de mise en place d’une ligne d’ancrage selon l’invention ;
- la est une vue analogue à la , lors d’une deuxième étape du procédé de mise en place ;
- la est une vue analogue à la , lors d’une troisième étape du procédé de mise en place ;
- la décrit des variantes de caissons destinés au procédé de mise en place selon l’invention, permettant l’installation simultanée de plusieurs lignes d’ancrage ;
- la est une vue de dessus d’une variante d’installation flottante mise en place par un procédé selon l’invention ;
- la est une vue de dessus illustrant une autre mode de réalisation du procédé de mise en place selon l’invention ;
- la est une vue de dessus illustrant une autre mise en œuvre du procédé de mise en place selon l’invention
- la est une courbe illustrant la tension s’appliquant sur la ligne d’ancrage en fonction de la profondeur.
Un premier procédé de mise en place selon l’invention est destiné à l’ancrage d’une installation flottante 10 représentée schématiquement sur la .
L’installation flottante 10 est disposée dans une étendue d’eau 12. L’étendue d’eau 12 est par exemple un océan, une mer, un lac ou une rivière.
L’étendue d’eau 12 repose sur un sol 14 meuble, comprenant des sédiments.
L’installation flottante 10 est par exemple une installation flottante de production d’énergie, notamment d’énergie renouvelable. Elle comporte par exemple des éoliennes et/ou des hydroliennes.
En variante, l’installation flottante 10 est une installation flottante d’exploitation de fluide, en particulier une unité flottante de production, de stockage et de déchargement appelée FPSO (« Floating Production, Storage and Offloading » en langue anglaise), une unité flottante dédiée au gaz naturel liquéfié appelée FLNG (« Floating Liquified Natural Gas » en langue anglaise), une plate-forme semi-submersible, une plateforme à ligne tendues appelée TLP (« Tension Leg Platform » en langue anglaise), une bouée de déchargement, une colonne verticale flottante ou un navire.
En variante, l’installation flottante 10 est une installation flottante d’aquaculture destinée par exemple à l’élevage de poissons ou à la production d’algues, une installation de signalisation maritime, par exemple un phare flottant, ou tout autre système flottant nécessitant un maintien en position par un système passif.
L’installation flottante 10 comporte un ensemble supérieur 20, qui, dans cet exemple, est un ensemble de surface flottant à la surface 22 de l’étendue d’eau 12.
L’installation flottante 10 comporte en outre une pluralité de lignes d’ancrage 24 de l’ensemble supérieur 20, raccordant l’ensemble supérieur 20 au fond 26 de l’étendue d’eau 12.
Dans cet exemple, l’ensemble supérieur 20 comporte au moins une coque 28 flottant sur l’étendue d’eau 12 et au moins un dispositif de tensionnement 30 des lignes d’ancrage 24, propre à engendrer une tension sur les lignes d’ancrage 24, pour maintenir l’ensemble supérieur 20 en position dans l’étendue d’eau 12.
L’ensemble supérieur 20 porte par exemple au moins un équipement de production d’énergie (électrique ou fossile), notamment une éolienne ou une hydrolienne, ou au moins un ensemble de production, de collecte, de stockage, et/ou de traitement de fluide, notamment d’hydrocarbures récupérés dans le sol 14 au fond 26 de l’étendue d’eau 12. En variante ou en complément, l’ensemble supérieur porte un équipement de nourriture ou/et de traitement de faune aquatique, ou de plantes aquatiques, un équipement de signalisation lumineuse ou électromagnétique, et/ou des capteurs de mesure, notamment météorologiques.
Dans le cas d’un ensemble de production, de collecte, de stockage, et/ou de traitement de fluide, l’ensemble supérieur 20 est également raccordé au fond 26 de l’étendue d’eau 12 par l’intermédiaire de conduites de transport de fluide, en particulier de conduites flexibles ou rigides de transport de fluide désignées par le terme « colonne montante » (« riser » en anglais).
Comme illustré par la , chaque ligne d’ancrage 24 s’étend à travers l’étendue d’eau 12 depuis une extrémité supérieure 32 montée solidaire de l’ensemble supérieur 20 jusqu’à une extrémité inférieure 34 dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage 24. L’extrémité inférieure 34 est disposée dans le sol solide 14 sous le fond 26 de l’étendue d’eau 12. Chaque ligne d’ancrage 24 fonctionne dans un plan sensiblement vertical défini par sa géométrie.
Par « dépourvu de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage 24 », on entend qu’aucun point d’ancrage tel qu’une ancre ou une pile, n’est assemblé sur la ligne d’ancrage 24 avant sa mise en place dans le sol 14, et qu’aucun point d’ancrage tel qu’une ancre ou une pile n’est présent lors de sa disposition dans le sol 14.
Dans cet exemple, comme on le verra plus bas, la ligne d’ancrage 24 est dépourvue de point d’ancrage, en particulier d’ancre permanente, ou de pile de fixation à son extrémité inférieure 34 la plus éloignée de l’ensemble supérieur 20.
Dans l’exemple illustré sur la , la ligne d’ancrage 24 comprend ainsi un tronçon supérieur 36, s’étendant à travers l’étendue d’eau 12 jusqu’au fond 26 de l’étendue d’eau 12, et un tronçon inférieur 38, au moins partiellement inséré dans le sol 14 et reposant partiellement sur le fond 26 de l’étendue d’eau 12.
La ligne d’ancrage 24 comprend en outre avantageusement un connecteur 40 raccordant le tronçon supérieur 36 au tronçon inférieur 38 sur le fond 26 de l’étendue d’eau 12 ou au-dessus de celui-ci.
Le tronçon supérieur 36 est par exemple réalisé à l’aide d’une combinaison de chaînes et/ou de câbles. Il s’étend en chaînette entre le fond 26 de l’étendue d’eau 12 et l’extrémité supérieure 32 de la ligne d’ancrage 24.
Le tronçon inférieur 38 est constitué d’une chaîne. La chaîne est formée de maillons interconnectés les uns aux autres qui s’étendent jusqu’à l’extrémité inférieure 34. Ainsi, l’extrémité inférieure 34, qui constitue le point le plus éloigné de l’ensemble supérieur 20 lorsque l’ensemble supérieur 20 est raccordé à la ligne d’ancrage 24, est formée par un maillon de la chaîne constituant le tronçon inférieur 38.
Aucun élément d’ancrage ou aucune pile n’est attaché à l’extrémité inférieure 34 du tronçon inférieur 38. Comme on le verra plus bas, l’extrémité inférieure 34 peut être située au niveau d’une accumulation locale 80 de maillons de chaîne du tronçon inférieur 38, éventuellement solidifiée par un composé de scellement, tel qu’un ciment.
Avantageusement, pour maintenir l’installation flottante 10 en position, la longueur du tronçon inférieur 38 inséré et maintenu dans le sol 14 et/ou la profondeur de l’extrémité inférieure 34 dans le sol 14 sont calculées pour qu’au moins la tension au niveau de l’extrémité inférieure 34 soit nulle lorsque l’installation flottante 10 est raccordée à la ligne d’ancrage 24.
La longueur de chaîne adéquate pour constituer le tronçon inférieur 38 est calculée préalablement à la mise en place de l’installation flottante 10, par simulation de la tension s’étendant le long de la chaîne, en fonction de la structure de l’ensemble supérieur 20, de la profondeur, la valeur de la tension et de sa direction au niveau de la surface du sol, comme illustré par la qui montre l’évolution de la tension dans la chaine en fonction de sa profondeur dans le sol.
Ce calcul est par exemple réalisé à l’aide d’un logiciel de simulation. Sur la , il est noté par exemple que la tension s’annule lorsque la profondeur est supérieure à 15 m. La longueur de chaîne coincée dans le sol 14 est donc choisie supérieure à 15 m, avec une marge de sécurité pour assurer une tension nulle à l’extrémité inférieure 34 une fois l’ensemble supérieur 20 raccordé à la ligne d’ancrage 24.
Cette longueur de chaîne est par exemple comprise entre 10 m et 100 m, elle est supérieure à 20 m généralement pour des tensions de l’ordre de 500 tonnes.
Dans le sol 14, le tronçon inférieur 38 s’étend en caténaire, entre l’extrémité inférieure 34 dans laquelle la tangente au tronçon inférieur au-dessus de l’accumulation de chaîne 80 est verticale ou inclinée de moins de 30° par rapport à la verticale et le point de raccordement au connecteur 40, dans laquelle la tangente au tronçon inférieur 38 est horizontale ou inclinée d’un angle inférieur à 45° par rapport à l’horizontale dans le cas d’un ancrage non tendu avec la ligne d’ancrage 24 en caténaire. En variante, pour un ancrage tendu, s’appliquant par exemple aux plateformes à lignes tendues, la tangente au point de raccordement est verticale ou inclinée d’un angle inférieur à 10° par rapport à la verticale.
Il est à noter que l’absence de point d’ancrage, en particulier d’ancre ou de pile à l’extrémité inférieure 34 de la chaîne simplifie la structure de la ligne d’ancrage 24, et diminue significativement son coût par rapport à une ligne d’ancrage 24 raccordée à une pile à aspiration.
Cette absence d’ancre, compensée par une longueur plus grande du tronçon inférieur 38, garantit néanmoins une stabilité très importante de la ligne d’ancrage 24 pour répondre aux sollicitations en tension qui s’appliquent sur elle. L’ensemble supérieur 20 reste donc ancré de manière robuste dans l’étendue d’eau 12.
La mise en place de la ligne d’ancrage 24 est mise en œuvre à l’aide d’un ensemble de mise en place 50 représenté schématiquement sur les figures 2 à 5.
L’ensemble de mise en place 50 comporte au moins un système de guidage, qui peut être un caisson 52, destiné à guider au moins un tronçon inférieur 38 dans le sol 14, au moins un dispositif de projection de liquide 54 pour permettre l’enfoncement du caisson 52 dans le sol 14 et éventuellement, un dispositif 56 d’injection de fluide, notamment de gaz ou d’eau, pour faciliter l’évacuation des matériaux provenant de l’érosion du sol par les dispositifs 54 évacués lors de l’insertion du caisson 52.
L’ensemble de mise en place 50 comporte en outre un dispositif de solidarisation 58 libérable entre le caisson 52 et le ou chaque tronçon inférieur 38.
L’ensemble de mise en place 50 comprend également un navire de pose 60 équipé d’au moins une grue 62.
En référence aux figures 2 à 5, le caisson 52 comporte une paroi tubulaire creuse 70 s’étendant ici le long d’un axe longitudinal A-A’. L’axe longitudinal A-A’ est destiné à être vertical lors de l’insertion du caisson 52 dans le sol 14.
La paroi tubulaire creuse 70 délimite un passage central 71 d’axe A-A’, ouvert au moins à son extrémité inférieure 72, et avantageusement également à son extrémité supérieure 73.
Comme illustré par la , la paroi tubulaire creuse 70 définit extérieurement, au moins une rigole 74 de réception du tronçon inférieur 38 des lignes d’ancrage s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal A-A’.
La paroi tubulaire creuse 70 définit par exemple une seule rigole 74 comme visible sur la figure 5A ou une pluralité de rigoles 74, chacune contenant un tronçon inférieur 38 d’une ligne d’ancrage 24 distincte, comme illustré par les figures 5B et 5C.
La rigole 74 est en retrait intérieurement vers l’axe longitudinal A-A’. Elle débouche radialement vers l’extérieur et également aux extrémités longitudinales 72, 73 de la paroi tubulaire creuse 70.
La paroi tubulaire creuse 70 est par exemple réalisée en métal. Sa longueur est avantageusement supérieure à 10 m, et notamment comprise entre 8 m et 30 m. Dans cet exemple, son étendue transversale maximale, prise perpendiculairement à son axe A-A’ est inférieure à 1 m.
La section transversale extérieure du caisson 52 est ainsi constante sur sensiblement toute la hauteur du caisson 52. Cette section est ici de contour circulaire entre chaque rigole 74. En variante, la section est de contour extérieur polygonal (par exemple rectangle ou triangle) ou encore elliptique.
Les dispositifs de projection de liquide 54 sont situés à l’extrémité inférieure du caisson 52. Ils sont propres à projeter du liquide, par exemple de l’eau, au-delà de l’extrémité inférieure 72 pour permettre l’avancement du caisson 52 par enfoncement dans le sol 14.
Le dispositif d’injection de fluide 56, lorsqu’il est présent, est apte à injecter un gaz ou du fluide, par exemple de l’air ou de l’eau à travers le passage central 71 délimité par la paroi tubulaire creuse 70 du caisson 52 et/ou dans les rigoles 74 pour permettre leur dégagement, et l’allégement de la colonne de sédiments à travers le passage central 71.
Le dispositif de solidarisation 58 est propre, dans une configuration active, à solidariser au moins un point du tronçon inférieur 38 au caisson 52. Dans l’exemple représenté sur la , ce dispositif de solidarisation 58 est situé au voisinage de l’extrémité supérieure 73. En variante ou en complément, un dispositif de de solidarisation 58 est situé au voisinage de l’extrémité inférieure du caisson 52.
Il est propre, sur commande d’un opérateur, à passer dans une configuration inactive, pour désolidariser le tronçon inférieur 38 par rapport à la paroi tubulaire creuse 70.
Dans la configuration active du dispositif de solidarisation 58, le tronçon inférieur 38 descend ainsi conjointement avec le caisson 52, lors de l’enfoncement du caisson 52 dans le sol 14.
Dans la configuration inactive, le caisson 52 est propre à être extrait hors du sol 14, indépendamment du tronçon inférieur 38 qui reste en position dans le sol 14.
La grue 62 du navire de pose 60 comporte au moins une ligne de descente 76 pour porter le caisson 52 et le tronçon inférieur 38 solidarisé au caisson 52 jusqu’à un point d’insertion déterminé sur le fond 26 de l’étendue d’eau 12, puis pour contrôler la descente conjointe du caisson 52 et du tronçon inférieur 38 dans le fond 26, lors de l’enfoncement du caisson 52.
La ligne de descente 76 est également propre à assurer la remontée du caisson 52 hors du sol 14, puis à travers l’étendue d’eau 12 après que le tronçon inférieur 38 a été positionné dans le sol 14 et a été désolidarisé du caisson 52.
Un premier procédé de mise en place selon l’invention, mis en œuvre à l’aide de l’ensemble de mise en place 50, va maintenant être décrit.
Initialement, le tronçon inférieur 38, constitué de chaîne et dépourvu d’ancre ou de pile, est fourni sur le navire de pose 60 et est fixé sur le caisson 52 par l’intermédiaire du dispositif de solidarisation 58.
Le caisson 52 est immergé en étant accrochée à l’extrémité de la ligne 76. Le tronçon inférieur 38 s’étend partiellement dans la rigole 74 parallèlement à l’axe longitudinal vertical A-A’ du caisson 52.
Puis, le caisson 52 est descendu jusqu’au point souhaité d’ancrage sur le fond 26 de l’étendue d’eau 12. Les dispositifs de projection de liquide 54 sont activés pour permettre la descente progressive du caisson 52 suivant un axe vertical, ou sensiblement vertical par exemple incliné par rapport à la verticale d’un angle inférieur à 30°.
Avantageusement, lorsqu’il est présent, le dispositif d’injection de fluide 56 est aussi activé pour faciliter la remontée des sédiments excavés par le caisson 52 dans le passage central 71 et/ou pour dégager les rigoles 74 afin de permettre la descente sans obstacle du tronçon inférieur 38.
La descente se poursuit jusqu’à la profondeur calculée à laquelle doit être située l’extrémité inférieure 34 de la ligne d’ancrage 24 constituée par l’extrémité inférieure du tronçon inférieur 38 dépourvu de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage, notamment d’ancre ou de pile.
Lorsque cette profondeur est atteinte, comme illustré par la , le dispositif de solidarisation 58 est libéré et une longueur de chaîne est optionnellement descendue sous le caisson 52 pour constituer une accumulation 80 locale de chaîne au voisinage de l’extrémité inférieure 34.
Eventuellement, un matériau de scellement est amené à travers la rigole 74 et/ou à travers le passage central 71 pour se solidifier autour de l’accumulation 80.
Le connecteur 40 situé à l’extrémité supérieure du tronçon inférieur 38 est alors déposé sur le fond 26 de l’étendue d’eau 12.
La grue 62 est alors activée pour relever la ligne 76 et extraire hors du sol 14 le caisson 52. Le tronçon inférieur 38 étant disposé dans la rigole 74, la remontée du caisson 52 n’affecte pas son positionnement vertical dans le sol 14, et ne provoque pas sa remontée jointe avec le caisson 52.
Puis, une fois le caisson 52 extrait et remonté au-dessus du sol 14, le connecteur 40 est raccordé à une ligne de traction (non représentée) qui est par exemple solidaire du navire de pose 62 ou d’un dispositif de traction (non représenté) situé dans l’étendue d’eau 12. Une traction est appliquée sur le connecteur 40 pour le déplacer à l’écart du point initial d’insertion du tronçon inférieur 38 dans le sol 14 et faire adopter au tronçon inférieur la configuration en caténaire représentée sur la . Le tronçon inférieur est alors coincé dans le sol 14.
Ce coincement résulte d’un frottement avec les sédiments qui sont présents dans le sol 14, pour contrer les forces de traction s’appliquant sur le connecteur 40. Il résulte aussi du poids des sédiments situés au-dessus de la ligne 38 qui est propre à s’opposer à la traction sur le connecteur 40.
Puis, le tronçon supérieur 36 de la ligne d’ancrage 24 est raccordé au connecteur 40, et est remonté vers le dispositif de tensionnement 30 sur l’ensemble supérieur 20.
Le dispositif de tensionnement 30 est alors activé pour mettre sous tension la ligne d’ancrage 24.
Les étapes pour la mise en place de la ligne d’ancrage 24 sont donc particulièrement simples, puisqu’il n’est pas nécessaire de déplacer une ancre dans le sol 14 pour l’ancrer de manière robuste nécessitant le déploiement d’efforts de tractions importants. La longueur de chaîne insérée dans le sol 14 est suffisante à elle seule pour assurer cet ancrage et résister aux forces de traction.
En outre, le positionnement de la ligne d’ancrage 24 est très précis et correspond à un emplacement prédéterminé avant la mise en place de l’installation flottante 10. La précision est offerte grâce à la mise en œuvre d’un caisson 52 qui descend l’extrémité inférieure 34 au point souhaité, en profondeur et en position.
En outre, par rapport à une pile à aspiration, il n’est pas nécessaire d’aspirer l’intérieur du caisson 52, ce qui permet de s’affranchir des restrictions d’usage dans les faibles profondeurs. Ainsi, le caisson 52 peut être réutilisé pour poser d’autres lignes d’ancrage 24. Ceci minimise les coûts, sans nuire à la précision et à la robustesse de l’ancrage.
Dans l’exemple décrit plus haut, un dispositif de tensionnement 30 est prévu sur l’ensemble supérieur 20, l’extrémité supérieure 32 de la ligne d’ancrage 24 étant montée solidaire du dispositif de tensionnement 30. Dans une variante, les longueurs des lignes d’ancrage 24 sont connues à l’avance. La présence d’un dispositif de tensionnement 30 sur l’ensemble supérieur 20 devient optionnelle.
Un dispositif de tensionnement 30 est alors avantageusement fourni sur un navire d’installation 60 et est commun à l’ensemble du champ.
Dans une autre variante, le procédé comprend la mise en place de matériau sédimentaire additionnel, notamment de sable ou/et de gravier, à la place du volume occupé par le caisson 52 après la remontée du caisson 52.
Dans la variante représentée sur les figures 5, variante (B), 5 variante (C) et 6, le caisson 52 loge plusieurs tronçons inférieurs 38 de lignes d’ancrage 24 distinctes, qui sont insérés simultanément dans le sol 14.
Ceci permet de mettre en place quasi simultanément plusieurs lignes d’ancrage 24 sensiblement au même point d’ancrage.
Ainsi, il est possible, à moindre coût, d’ancrer de manière proche et précise plusieurs ensembles supérieurs 20 adjacents à partir du même point d’ancrage, de manière peu coûteuse et robuste, comme illustré sur la .
Dans cet exemple, au moins deux ensembles supérieurs 20 adjacents sont raccordés au fond 26 par des lignes d’ancrage 24 dont l’extrémité inférieure 34 est située sensiblement au même point d’insertion dans le sol 14, en ayant été mis en place par le même caisson 52.
Dans la variante mise en œuvre sur la , la chaîne du tronçon inférieur 38 est introduite dans le sol 14 sensiblement horizontalement, par exemple dans une tranchée 90 réalisée dans le sol 14, à l’aide d’un dispositif d’excavation (non représenté), tel qu’une charrue de fond ou un système de découpe au jet d’eau, plus communément appelé en langue anglaise « water jetting ».
La profondeur de la tranchée 90 est par exemple supérieure à 1 m et notamment comprise entre 1 m et 3 m.
Ceci étant fait, une traction est appliquée sur le connecteur 40 par un ensemble de traction, comme décrit précédemment, pour permettre son déplacement depuis une configuration linéaire horizontale dans la tranchée 90 vers une configuration horizontale en forme de chaînette, prise en projection dans un plan horizontal, dans laquelle le tronçon inférieur 38 est coincé dans le sol 14.
Le connecteur 40 est ensuite raccordé au tronçon supérieur 36 comme décrit précédemment.
Dans la variante représentée sur la , les deux extrémités d’une longueur de chaîne sont chacune munie d’un connecteur 40.
Les connecteurs 40 sont tractés chacun à l’écart de leur position initiale pour former deux tronçons inférieurs 38A, 38B ayant une extrémité inférieure 34 commune située au point le plus éloigné des connecteurs 40 et par conséquent, du ou de chaque ensemble supérieur 20.
Chaque tronçon inférieur 38A, 38B est alors relié à un tronçon supérieur 36A, 36B pour constituer une ligne d’ancrage.
Dans une autre variante, l’ensemble supérieur 20 est un ensemble totalement immergé qui flotte à l’écart du fond 26 de l’étendue d’eau 12.
Claims (15)
- Procédé de mise en place d’au moins une ligne d’ancrage (24) d’une installation flottante (10) dans une étendue d’eau (12), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- disposition d’au moins un tronçon inférieur (38) d’une ligne d’ancrage (24) dans un sol (14) au fond (26) de l’étendue d’eau (12) ;
- coincement du tronçon inférieur (38) dans le sol (14) ;
- raccordement d’un ensemble supérieur (20) de l’installation flottante (10) à la ligne d’ancrage (24) ;
caractérisé en ce que le tronçon inférieur (38) de la ligne d’ancrage (24) est constitué d’une chaîne, la chaîne délimitant, après le raccordement de l’ensemble supérieur (20), une extrémité inférieure (34) de la ligne d’ancrage (24) dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage (24), notamment d’ancre ou de pile. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le tronçon inférieur (38) est disposé dans le sol (14) sur une profondeur et/ou une longueur choisie pour qu’une fois l’ensemble supérieur (20) raccordé à la ligne d’ancrage (24), au moins la tension s’appliquant sur l’extrémité inférieure (34) est nulle.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le coincement du tronçon inférieur (38) dans le sol (14) comporte la traction du tronçon inférieur (38) pour passer le tronçon inférieur (38) d’une première configuration d’enfoncement, avantageusement linéaire, notamment verticale ou horizontale, à une deuxième configuration de coincement, avantageusement en caténaire.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tronçon inférieur (38) est muni d’au moins un connecteur (40), le raccordement de l’ensemble supérieur (20) à la ligne d’ancrage (24) comprenant la connexion d’un tronçon supérieur (36) de la ligne d’ancrage (24) au connecteur (40) et la mise sous tension du tronçon supérieur (36) depuis l’ensemble supérieur (20) ou depuis un navire d’installation (60).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la disposition du tronçon inférieur (38) dans le sol (14) comporte la descente conjointe dans le sol (14) d’un caisson (52) et du tronçon inférieur (38), le procédé comprenant ensuite la désolidarisation du caisson (52) par rapport au tronçon inférieur (38), puis la remontée du caisson (52) hors du sol (14), le tronçon inférieur (38) restant dans le sol (14).
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel la descente conjointe dans le sol (14) du caisson (52) et du tronçon inférieur (38) s’effectue suivant un axe vertical ou sensiblement vertical.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le caisson (52) définit au moins une rigole longitudinale (74) dans sa surface externe, le tronçon inférieur (38) étant situé dans la rigole longitudinale (74) lors de la descente conjointe dans le sol (14) du caisson (52) et du tronçon inférieur (38).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l’étape de désolidarisation comporte la descente d’une longueur de chaîne du tronçon inférieur (38) sous le caisson (52) pour former une accumulation (80) de chaîne sous le caisson (52) délimitant l’extrémité inférieure (34).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, comprenant la coulée d’un composé de scellement et la solidification du composé de scellement sous le caisson (52) après la descente conjointe dans le sol (14) du caisson (52) et du tronçon inférieur (38) ou/et la mise en place de matériau sédimentaire additionnel, notamment de sable ou/et de gravier, à la place du volume occupé par le caisson (52) après remontée du caisson (52).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel la descente conjointe dans le sol (14) du caisson (52) et du tronçon inférieur (38) comprend la projection d’un liquide sous pression sous le caisson (52).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel la descente conjointe dans le sol (14) du caisson (52) et du tronçon inférieur (38) comprend l’injection d’un gaz ou fluide dans le caisson (52) et/ou autour du caisson (52) pour relever les solides excavés par le caisson (52).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 11, comportant la disposition de plusieurs tronçons inférieurs (58) de plusieurs lignes d’ancrage (24) dans le sol (14), les tronçons inférieurs (38) d’au moins deux lignes d’ancrage (24) étant descendus conjointement avec le même caisson (52).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la disposition du tronçon inférieur (38) dans le sol (14) comporte le placement d’une chaîne dans une tranchée horizontale dans le sol (14), le coincement du tronçon inférieur (38) comportant la traction d’au moins un bout de la chaîne pour faire passer la chaîne d’une première configuration linéaire à une deuxième configuration différente de la première configuration, notamment une deuxième configuration courbée, et la connexion d’au moins un bout de la chaîne à un tronçon supérieur (36) de la ligne d’ancrage (24) raccordé à l’ensemble supérieur (20).
- Procédé selon la revendication 13, comportant la traction des deux bouts de la chaîne pour former deux tronçons inférieurs (38A, 38B) de deux lignes d’ancrage (24A, 24B) respectives coincés dans le sol (14), les lignes d’ancrages (24A, 24B) ayant une extrémité inférieure (34) commune, le procédé comportant la connexion de chaque bout de la chaîne à un tronçon supérieur (36A, 36B) d’une ligne d’ancrage (24A, 24B) respective raccordée à l’ensemble supérieur (20), ou à un autre ensemble supérieur (20).
- Installation flottante (10) dans une étendue d’eau (12), comprenant un ensemble supérieur (20) et au moins une ligne d’ancrage (24) raccordée à l’ensemble supérieur (20),
la ligne d’ancrage (24) comportant un tronçon inférieur (38) enfoncé et coincé dans un sol (14) au fond (26) de l’étendue d’eau (12) ;
caractérisé en ce que le tronçon inférieur (38) de la ligne d’ancrage (24) est constitué d’une chaîne, la chaîne délimitant, après le raccordement de l’ensemble supérieur (20), une extrémité inférieure (34) de la ligne d’ancrage (24) dépourvue de point d’ancrage pré-monté sur la ligne d’ancrage (24), notamment d’ancre ou de pile.
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