OA10021A - Plate-forme pétrolière flottante - pilonnement contrôlable - Google Patents

Plate-forme pétrolière flottante - pilonnement contrôlable Download PDF

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Description

I»
J i WO 93/06002 PCT/FR92/00889 1 0021
PLATE-FORME PETROLIERE FLOTTANTE A PILONNEMENT CONTROLABLE
La présente invention se rapporte à une plate-formepétrolière flottante à pilonnement contrôlable et, plusparticulièrement à une telle plate-forme destinée à êtreinstallée dans une mer calme.
Les plates-formes pétrolières flottantes du typesemi-submersible sont assujetties au mouvement de la houle,qui, lors du passage d'une vague, provoque un mouvementvertical de la plate-forme qui tend à maintenir son niveau deflottaison par rapport à la surface de la mer. Chaque mer ades conditions géographiques particulières qui donnent à lahoule des caractéristiques associées : hauteur moyenne desvagues et fréquence de la houle. La forme et les dimensionsd'une plate-forme donnent un temps de réponse particulierlors du passage d'une vague. Donc, afin d'éviter desproblèmes de résonance il faut que les périodes propres de lahoule et de la plate-forme soient suffisamment différentes.
La présente invention a donc pour objet une plate-forme dont on peut assurer que la période propre estdifférente de celle de la houle dans laquelle est installéela plate-forme.
Pour ce faire, l'invention propose une plate-formepétrolière flottante à pilonnement contrôlable comprenant unpont et un ensemble de flottaison, qui, afin de contrôler laréponse de la plate-forme au mouvement de la mer danslaquelle elle est installée, comprend une chambre marnanteouverte à la mer et reliée à un réservoir à gaz par unconduit de circulation muni d'une restriction. Selonl'invention, l'ensemble de flottaison comprend deuxréservoirs à gaz disposés de part et d'autre, dans le planvertical, de la chambre marnante et reliés à celle-ci par leconduit de circulation.
Ce type de plate-forme est particulièrement adaptéaux mers calmes à longue période de houle, par exemple leGolfe de Guinée. PCT/FR92/00889 WO 93/06002 1 0021
Selon un deuxième aspect, 1'invention propose uneplate-forme dont le pont comprend des cages d'appui disposéesautour de sa périphérie, chaque cage d'appui étant destinée àrecevoir 1'extrémité d'une colonne de flottaison associée,les colonnes de flottaison étant reliées à leurs cagesd'appui associées uniquement sous l'effet de leur poussée,les colonnes n'étant pas reliées entre elles.
Une telle structure présente des avantages de coût defabrication et permet l'assemblage de la plate-formedirectement sur site, les colonnes de flottaison étantfabriquées dans la région d'installation et seul le pontétant construit dans un chantier naval éloigné. De plus, unetelle plate-forme peut être installée sans avoir recours à dumatériel lourd. Le pont est une barge indépendante qui arrivesur site entièrement équipée.
Les avantages, ainsi que le fonctionnement de laprésente invention, apparaitfont plus clairement à la lecturede la description suivante faite d'une manière non limitativeen référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une plate-formepétrolière en mer selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une descolonnes utilisées dans la plate-forme de la figure 1 ; et - les figures 3A et 3B sont chacune une vue en coupelongitudinale d'une colonne selon un deuxième mode deréalisation de l'invention.
Sur la figure 1, une plate-forme pétrolière àflottabilité contrôlable est représentée généralement en 10.
La plate-forme 10 comprend un pont flottant 12 qui est montésur les extrémités supérieures de colonnes de flottaison 14qui forment un ensemble de flottaison. La plate-forme 10comprend au moins quatre colonnes 14 et dans l'exempleillustré elle en comprend six. Les six colonnes de flottaisonsont sensiblement identiques et seront décrites plus endétail ci-après. Les colonnes peuvent avoir une sectionrectangulaire, ou, de préférence circulaire. Un mât deforage, représenté schématiquement en 16, est monté sur lepont 12. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 î 0021
Le pont 12 est muni de six cages d'appui 18 disposéesautour de sa périphérie, chacune destinée à recevoirl'extrémité supérieure d'une colonne de flottaison 14associée. Comme représenté sur la figure 2, l'extrémitésupérieure 20 de la colonne 14 prend appui sur la surfaceinférieure 22 de la cage 18 par l'intermédiaire d'un ensemblede blocs 24 en matériau élastomère, disposés en cercle sur lasurface inférieure 18, qui permettent de répartir la chargesur l'extrémité de la colonne 14 et qui forment unearticulation. D'autres types d'articulation, par exemple uneportée sphérique, peuvent aussi être utilisés.
Chaque colonne 14 ayant la forme d'un tube auxextrémités fermées, est fabriquée de préférence en béton.
Afin de donner aux colonnes 14 une flottabilité contrôlable,chacune est munie de lest et d'un ensemble de chambresreliées entre elles par des passages formant un systèmed'amortissement. A l'extrémité inférieure, en regardant le dessin dela colonne est formée une chambre à lest 26, contenant duballast 28 et séparée d'un premier réservoir 30 à gaz par unecloison 32. Une deuxième cloison 34 sépare le premierréservoir 30 d'une chambre marnante 36, ouverte à l'extérieurde la colonne 14 par une ouverture 3 8 et délimitée par unetroisième cloison 40. Un deuxième réservoir 42 à gaz estdéfini entre la troisième cloison 40 et une quatrième cloison 44. Uri conduit 4 6 de circulation gaz, traverse le deuxièmeréservoir 42 de façon étanche, relie la chambre marnante 36 àune vanne 48 formant un orifice calibré. La vanne 48 estreliée par un conduit 50 de circulation de gaz au premierréservoir 30, le conduit 50 communiquant également avec ledeuxième réservoir 42 par une ouverture 52. Les premier etdeuxième réservoirs 30, 42 peuvent contenir un gaz inerte telque l'azote mais, dans un exemple préféré, ils contiennent del'air.
Le mode de fonctionnement des colonnes 14 seramaintenant étudié en prenant pour exemple une plate-formepétrolière dont les dimensions du pont 12 sont 80mx50mxl5m.
Pour une telle plate-forme, chaque colonne 14 a une longueur WO 93/06002 PCT/FR92/00889 1 0021 de 170 m, un diamètre de 18 m et est formée en béton ayantune épaisseur de 60 cm. Afin d'assurer que le centre degravité de la colonne 14 se situe en-dessous du centre depoussée, la colonne est lestée avec 22 000 T de ballast qui,dans l'exemple illustré est du minerai de fer de densité 3,3.
La chambre à lest a une hauteur d'environ 35 m correspondantà celle du premier réservoir 30. Le deuxième réservoir a unehauteur d'environ 50 m et l'ouverture 38 se situe à environ95 m de l'extrémité supérieure de la colonne, ce quicorrespond à une profondeur sous la surface de l'eaud'environ 75 m. L'ouverture 38 se trouvant à 75 m sous la surface dela mer, l'eau entre dans la chambre marnante 36 comprimantl'air à l'intérieur des réservoirs 30, 3 6 et 42 jusqu'à cequ'il y ait équilibre de pression entre l'air et l'eau à uneprofondeur de 75 m. La pression se stabilise à 7,5 bars au-dessus de la pressiorf atmosphérique, la chambre marnanteétant remplie partiellement d'eau comme indiqué sur la figure 2. Lors du passage, au-dessus de la colonne 14, d'une vagueayant, par exemple, une hauteur de 3 m par rapport au niveaumoyen de la mer, la pression régnant dans la chambre marnante36 augmente de 7,5 à 7,6 bars, la surpression due à la vagues'affaiblissant avec la profondeur. Elle est de 0,3 bar ensurface et beaucoup moins à 75 m, selon la période de lavague. L'eau pénètre dans la chambre marnante et l'airdéplacé de celle-ci par cette surpression passe par leconduit 46 et la vanne 48 vers les réservoirs 30 et 42. Lavanne 48 formant un orifice calibré, le passage d'air versles réservoirs 30 et 42, et ainsi l'égalisation des pressionsà l'intérieur de la colonne, sont retardés par rapport aupassage de la houle. Ensuite, la vague passe et la pressionrégnant dans la chambre marnante 36 baisse de 7,6 bars à 7,5bars. L'air dans les réservoirs 30 et 42 se trouve à unesurpression par rapport à la chambre marnante 36 provoquantun déplacement de l'air par les conduits 50 et 46 et la vanne48, des réservoirs 30 et 42 vers la chambre marnante 36. Cepassage d'air est également freiné par l'orifice calibré. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 î 0021 centennale est depermet d'allonger L'eau quitte la chambre marnante en retard sur la crête de lavague.
Ainsi, le système d'amortissement disposé àl'intérieur de chaque colonne 14 permet d'allonger la périodepropre du mouvement de la plate-forme 10 résultant du passagede la houle afin que la période propre de la houle et cellede la plate-forme soient différentes. Dans l'exempleillustré, où la plate-forme est destinée à être installéedans une mer où la période propre moyenne de la houle18 secondes, le système d'amortissementles périodes propres jusqu'à 35 ou 40 secondes et d'amortir les mouvements verticaux jusqu'à4 5 % de l'amortissement critique.
La fabrication et la mise en fonctionnement de laplate-forme décrite ci-avant seront maintenant étudiés.
Le pont flottant 12 et les six colonnes 14 sontfabriqués séparément puis sont remorqués sur le site où serainstallée la plate-forme. Le pont flottant 12 comprend unebarge. Les colonnes 14 sont remorquées vides, disposéeshorizontalement sur une barge, puis sont mises à l'eau sur lesite. Les colonnes 14 sont ensuite lestées avec de l'eau demer afin qu'elles prennent une position verticale. Chaquecolonne est chargée de ballast à partir d'un minéralier etensuite une quantité additionnelle d'eau de mer estintroduite dans la colonne afin qu'elle ait un tirant d'aird'environ 5 m. Une fois que les six colonnes 14 sont lestées,.e pont 12 est disposé à sa place entre les colonnes afin queLes extrémités supérieures 20 se trouvent chacune adjacente àLa cage d'appui 18 associée. L'eau dans chaque colonne 14 quiformait le lest additionnel est évacuée, augmentant le tirantd'air des colonnes de 5 m à 20 m, et soulevant ainsi le pont12 de la surface de la mer.
Compte tenu du fait que la hauteur de houlecentennale est faible dans le Golfe de Guinée, la partieinférieure du pont n'a pas besoin d'être très haute au-dessusde l'eau, ce qui favorise la stabilité. De plus, le centre depoussée de chaque colonne se trouve bien au-dessus de soncentre de gravité, ce qui donne aux colonnes une grande WO 93/06002 PCT/FR92/00889 6 10021 stabilité. Les colonnes 14 sont reliées au pont 12 uniquementsous l'effet de leur propre poussée, venant en appui sur lesarticulations disposées dans les cages d'appui 18.
Il est à noter que les colonnes 14 ne sont pasreliées entre elles, ce qui leur permet un certaindéplacement angulaire sous l'effet du courant et de la houle.
La structure simplifiée de la plate-forme selon laprésente invention permet son assemblage directement sursite, sans avoir recours à un derrick-barge ou autre matériellourd. Le pont flottant 12 arrive tout équipé sur site, cequi présente une économie de temps et d'argent considérable.
De plus, la nature de la plate-forme permet d'installer lestêtes de puits sur la plate-forme plutôt que sur le fondmarin, ce qui présente des avantages importants.
La vanne 48 formant la restriction au passage d'air aune ouverture réglable permettant de répondre à desconditions variables de la houle.
Sur les figures 3A et 36 est représenté un deuxièmemode de réalisation de l'invention. A l'extrémité inférieure, en regardant le dessin, dela colonne 14 est formée une chambre à lest 86, contenant duballast 88 et séparée d'un premier réservoir 90 à gaz par unecloison 92. Une deuxième cloison 94 sépare le premierréservoir 90 d'une chambre marnante 96, ouverte à l'extérieurde la colonne 14 par une ouverture 98 et délimitée par unetroisième cloison 100. Un deuxième réservoir 102 à gaz estdéfini entre la troisième cloison 100 et une quarième cloison104. Un conduit 106 de circulation gaz, traverse le deuxièmeréservoir 102 de façon étanche par l'intermédiaire d'unconduit 107 et relie la chambre marnante 96 à une vanne 108formant un orifice calibré. Le conduit 107 permet leremplissage de la chambre à lest par une ouverture 112. Lavanne 108 est reliée par un conduit 110 de circulation de gazau premier réservoir 90. Les premier et deuxième réservoirs90, 102 peuvent contenir un gaz inerte tel que l'azote mais,dans un exemple préféré, ils contiennent de l'air. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 7 10021
Le fonctionnement de ce type de colonne estsensiblement analogue à celui du mode de réalisationprécédente.

Claims (6)

  1. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 1 0021 REVENDICATIONS
    1 - Plate-forme pétrolière flottante à pilonnement contrôlable comprenant un pont (12) et un ensemble deflottaison (14) qui, afin de contrôler la réponse de laplate-forme au mouvement de la mer dans laquelle elle estinstallée, comprend une chambre marnante (36;96) ouverteà la mer et reliée à un réservoir à gaz (30;42;90; 102)par un conduit de circulation (46;50;106;110) muni d'unerestriction (48;108), caractérisée en ce que l'ensemblede flottaison comprend deux réservoirs à gaz(30;42;90; 102) disposés de part et d'autre, dans le planvertical, de la chambre marnante (36;96) et reliés àcelle-ci par le conduit de circulation (50;ll0).
  2. 2 - Plate-forme selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'ensemble de flottaison (14) comprend au moinsquatre cdlonnes de flottaison (14), chacune d'ellescomportant une chambre marnante (36;96).
  3. 3 - Plate-forme selon la revendication 2 caractérisée en ceque le pont comprend des cages d'appui (18) disposéesautour de sa périphérie, chaque cage d'appui étantdestinée à recevoir l'extrémité d'une colonne deflottaison (14) associée.
  4. 4 - Plate-forme selon la revendication 3 caractérisée en ce que les colonnes de flottaison (14) sont reliées à leurscages d'appui (18) associées uniquement sous l'effet deleur poussée, les colonnes n'étant pas reliées entreelles.
  5. 5 - Plate-forme selon la revendication 3 ou 4 caractérisée en ce que chaque cage d'appui (18) est munie d'unearticulation (24) contre laquelle prend appui la colonnede flottaison (14) associée.
  6. 6 - Plate-forme selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le pont (12) comprend une bargeindépendante.
OA60374A 1991-09-26 1993-05-25 Plate-forme pétrolière flottante - pilonnement contrôlable OA10021A (fr)

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