WO2001011183A1 - Support flottant comportant une cavite centrale comprenant une pluralite de compartiments - Google Patents

Support flottant comportant une cavite centrale comprenant une pluralite de compartiments Download PDF

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WO2001011183A1
WO2001011183A1 PCT/FR2000/002243 FR0002243W WO0111183A1 WO 2001011183 A1 WO2001011183 A1 WO 2001011183A1 FR 0002243 W FR0002243 W FR 0002243W WO 0111183 A1 WO0111183 A1 WO 0111183A1
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Michel Gassert
Xavier Rocher
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Bouygues Offshore
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Abstract

La présente invention concerne un Support flottant du type comportant une cavité (1) au sein de laquelle peut être positionnée une pluralité de risers (2). Selon l'invention, la cavité centrale (1) comporte une pluralité de compartiments (3) à l'extrémité desquels lesdits risers (2) sont en position de production (4), lesdits compartiments communiquant avec un canal central (5), à l'extrémité duquel est situé (6) un derrick de forage (7), lesdits compartiments étant disposés transversalement par rapport audit canal central (5).

Description

Support flottant comportant une cavité centrale comprenant une pluralité de compartiments
La présente invention concerne généralement le domaine des liaisons fond-surface du type comportant une conduite sous-marine verticale, appelée colonne montante ou riser, reliant le fond de la mer jusqu'à un support flottant installé en surface.
Dès que la profondeur d'eau devient importante, l'exploitation des champs de production notamment des champs pétroliers s'effectue en général à partir de supports flottants. Dans le cas de l'exploitation de gisement sous-marin d'hydrocarbure par grands fonds, il est préférable pour des raisons économiques que la structure de support flottant soit en mesure d'effectuer l'ensemble des opérations de forage, de mise en production et de reconditionnement des puits. Il est également préférable que le support flottant soit capable de forer successivement plusieurs puits sur un même site et permette ensuite les opérations de production et de reconditionnement de chacun desdits puits. Ce support flottant comporte en général des moyens d'ancrage pour rester en position malgré les effets des courant, 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 présentent à intervalle régulier pour effectuer l'enlèvement de la production. L'appellation de ces supports flottants, en général de type barge, est le terme anglo-saxon "Floating Production Storage Offloading" (signifiant "moyen flottant de stockage, de production et de déchargement") ci-après abrégé par "FPSO". De nombreuses variantes ont été développées tels les SPARS (, longs cigares flottants verticaux maintenus en position par des ancrages caténaires, ou encore les TLPs ("Tension Leg Platform"), plates- formes à lignes d'ancrage tendues, lesdites lignes étant en général verticales.
Les têtes de puits sont souvent réparties sur la totalité du champ et les conduites de production, ainsi que les lignes d'injection d'eau et les câbles de contrôle commande, sont déposés sur le fond de la mer en direction d'un emplacement fixe, à la verticale duquel le support flottant est positionné en surface.
Certains puits sont situés à la verticale du support flottant et l'intérieur du puits est alors accessible directement depuis la surface. Dans ce cas la tête de puits équipée de son "arbre de Noël" peut être installée en surface, à bord du support flottant. On peut alors effectuer, à partir d'un derrick installé sur ledit support flottant, toutes les opérations de forage, de production et de maintenance du puits pendant toute la durée de vie dudit puits. On parle alors de tête de puits sèche.
Dans le cas des SPARs et des TLPs, les têtes de puits sèches sont rassemblées dans une zone limitée de la plateforme, dans laquelle le derrick est déplaçable pour venir se positionner à la verticale de chacun des puits pour effectuer les opérations de forage ou les opérations de maintenance du puits pendant toute la durée de vie du champ.
Le derrick de forage étant une structure de grande hauteur pouvant atteindre 60m et possédant une capacité de levage pouvant dépasser 500 tonnes, les moyens nécessaires pour le déplacer d'un puits à l'autre et pour le maintenir en position pendant les opérations sur les puits conduisent à des structures complexes et onéreuses.
Pour maintenir le riser équipé de sa tête de puits sèche en position sensiblement verticale il convient d'exercer une traction vers le haut qui peut être appliquée, soit par un système de tensionnement à câbles à l'aide de treuils ou de vérins hydrauliques installés sur le support flottant, soit à l'aide de flotteurs répartis le long du riser et installés à diverses profondeurs, soit encore par une combinaison des deux.
On connaît le brevet FR 2.754.01 1 décrivant une barge et un système de guidage pour riser, ce dernier étant équipé de flotteurs.
Les SPARs et TLPs sont elles aussi équipées d'une multiplicité de risers sous-tendus par des flotteurs consistant dans des bidons entourant le riser coaxialement et maintenus en position par des systèmes de guidage.
Dans les FPSOs, les risers remontent en surface dans une cavité centrale du support flottant appelée " ellbay" ou baie de forage. La cavité traverse la coque verticalement de part en part sur une hauteur d'environ trente mètres, avec un tirant d'eau d'environ vingt mètres ; elle est en général installée à l'axe support flottant, à égale distance de ses extrémités, car c'est la zone où les amplitudes des mouvements et des accélérations sont les plus faibles lorsque le navire est soumis aux phénomènes de roulis, de tangage et de lacet.
La profondeur d'eau de certains champs pétroliers dépassant 1 500m et pouvant atteindre 2 000 à 3 000m, le poids des risers sur de telles hauteurs nécessite leur maintient en position, des efforts verticaux pouvant atteindre et dépasser plusieurs centaines de tonnes. On utilise des éléments de flottabilité de type "bidon" installés à divers niveaux sur les risers reliant la surface aux ultra grands fonds (1000-3000m).
Les flotteurs concernés sont de grandes dimensions avec notamment un diamètre supérieur à 5m, et une longueur de 10 à 20m et possèdent des flottabilités unitaires pouvant atteindre 100 tonnes.
Le flotteur et la conduite sont soumis aux effets de la houle, du courant, mais étant raccordés au FPSO en surface, sont aussi indirectement soumis aux effets du vent. Il en résulte des mouvements latéraux et verticaux importants, pouvant atteindre plusieurs mètres, de l'ensemble riser-flotteur-barge, surtout dans la zone sujette à la houle.
Pour éviter que les risers n'interfèrent entre eux et n'interfèrent avec la coque du support flottant, lesdits risers sont écartés les uns des autres de plusieurs mètres et aussi de plusieurs mètres des parois de la wellbay , ce qui conduit à des wellbays pouvant atteindre 80 m de longueur et 20m de largeur, sur des barges FPSO mesurant jusqu'à 350 m de longueur, 80 m de largeur et possédant une hauteur au niveau du bordé pouvant atteindre et dépasser 35 m. De telles barges ont un tonnage de port en lourd pouvant atteindre et dépasser 500 000 TPL.
Ces mouvements des risers engendrent des efforts différentiels importants entre le riser et les systèmes de guidage solidaires du support flottant.
L'amplitude des déplacements et le niveau très élevé des efforts au niveau des risers, conduisent à concevoir des systèmes de guidage capables de résister non seulement aux conditions extrêmes mais aussi aux phénomènes de fatigue et d'usure cumulées pendant la durée de vie des installations, laquelle peut dépasser 25 ans. La présente invention concerne le transfert des risers au sein de la cavité, de préférence centrale, depuis leur position de production j usque dans une position où les opérations de forage ainsi que les opérations lourdes de maintenance de puits sont effectuées, c'est-à-dire à partir d'un derrick fixe par rapport au support flottant.
Le forage du puits est réalisé à l'axe principal du derrick , à travers un riser dit "riser de forage" , dont la fonction est de guider les tiges de forage et de contenir la boue en retour du puits en cours de percement. Ce riser de forage est assemblé à partir de longueurs unitaires pouvant atteindre 50m, l'ensemble étant descendu en pas à pas, au fur et à mesure de l'assemblage dudit riser. En fin de forage, la partie du riser correspondant à la tranche d'eau est déconnecté du puits au niveau du fond de la mer, puis est dirigée vers une position de garage après que sa longueur aie été raccourcie par désassemblage d'une ou de deux longueurs unitaires. En procédant ainsi, le riser de forage reste pendu, son extrémité inférieure étant située à 50- 100 m du fond.
Le riser de production peut alors être assemblé de la même manière en pas à pas jusqu'à ce qu'il atteigne l'entrée du puits. Les flotteurs sont installés dans la partie haute au fur et à mesure de la pose, puis l'embase du riser de production est enfin connectée au puits. Le puits est alors équipé des divers tubages de production et "l'arbre de Noël" de la tête de puits sèche est mis en place.
L'ensemble est alors transféré vers sa position de production où il restera pendant toute la durée de vie du champ, sauf pour certaines opérations de maintenance où il sera nécessaire de ramener ledit riser à l'axe principal du derrick pour effectuer des opérations lourdes.
Ces systèmes de guidage comprennent en général des tensionnements par câbles qui rendent le transfert du riser d'une position à une autre au sein de la cavité centrale (wellbay) longue et difficile à réaliser, notamment en ce qui concerne le déplacement depuis la position de production jusqu'à la position dans l'axe du derrick.
Dans FR 2747728, on décrit un support flottant comprenant une baie rectangulaire ou circulaire permettant le forage et/ou l'exploitation par grands fonds d'un groupe de puits d'hydrocarbures sans qu'il soit nécessaire de déplacer le mât de forage (derrick) par rapport au pont de la structure du support flottant pour pouvoir opérer sur un puits sélectionné du groupe de puits, et sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un pont roulant pour prendre en charge et déplacer individuellement une colonne montante d'un puits sélectionné du groupe de puits, pour pouvoir opérer sur le puits sélectionné.
Dans ce brevet FR 2747728, les colonnes montantes sont fixées à intervalle les unes des autres, à une table mobile qui peut être déplacée par rapport au pont de la structure flottante le long d'un traj et tel que les extrémités supérieures respectives des colonnes montantes puissent être amenées successivement en alignement vertical avec la tour. La baie peut avoir une forme rectangulaire allongée et la table mobile est dans ce cas rectangulaire, s'étendant dans le sens longitudinal de la baie rectangulaire et mobile en translation dans son sens longitudinal. Une translation de la table mobile suivant son axe longitudinal déplace simultanément toutes les colonnes montantes. La baie peut aussi avoir une forme circulaire et la table mobile une forme également circulaire d'un diamètre correspondant à celui de la baie circulaire disposée concentriquement à celle-ci et montée mobile en rotation dans la baie circulaire autour de l'axe vertical de celle-ci. Là encore une rotation de la table circulaire autour de son axe déplace simultanément toutes les colonnes montantes qui y sont attachées.
Un inconvénient de ce système est qu'un déplacement de la table rectangulaire mobile ou une rotation de la table circulaire mobile provoquent une déflexion de l'ensemble des colonnes montantes par rapport à la verticale. Il en résulte que les forces de tension ou de torsion sur les colonnes montantes ont alors une composante qui engendre, par réaction sur la structure flottante, des efforts considérables entre le support flottant et ladite table et dans le cas de la table circulaire des couples tendant à faire tourner ladite structure de support flottant autour de l'axe de la table circulaire. La rotation de la table circulaire autour de son axe soumet également chaque colonne montante à des efforts de torsion.
Dans FR 2747728 on décrit également une plateforme dans laquelle les colonnes montantes sont regroupées dans une zone rectangulaire selon une disposition matricielle qui, vue en plan, comporte 4 rangées et 6 colonnes. La tour qui supporte les appareils permettant les opérations de forage, de production et de reconditionnement des puits est montée mobile sur le pont de la plateforme au moyen d'un système de glissière, de telle façon que la tour puisse être amenée sélectivement en alignement vertical avec l'extrémité supérieure de l'une quelconque des colonnes montantes. Etant donné que les têtes de puits de surface situées aux extrémités supérieures des colonnes montantes doivent être espacées de centre à centre de plusieurs mètres, la tour doit être déplacée sur une zone rectangulaire de relativement vaste étendue et sa structure de supportage la reliant au support flottant devra enjamber les deux rangées longitudinales de têtes de puits, pour que l'axe du derrick puisse être déplacé au droit de l'axe de chacune desdites têtes de puits sur lesquelles ont souhaite intervenir. Une telle structure de supportage devant pouvoir se déplacer longitudinalement et transversalement par rapport à l'axe du support flottant, sera d'une ampleur et d'une complexité considérable, et donc d'un coût très élevé. De plus, lorsque le derrick intervient sur une rangée latérale, le poids du derrick et la charge verticale apportée par celui-ci pouvant atteindre et dépasser 3500 tonnes, il sera nécessaire de disposer de moyens importants d'équilibrage de charge du support flottant, sous la forme par exemple de ballast.
Dans FR 2747728, on connaît également une plateforme comprenant une pluralité de colonnes montantes disposées à la périphérie interne d'une baie rectangulaire. Un pont roulant mobile au-dessus de la baie est prévu pour prendre en charge n'importe quelle colonne montante et pour amener la colonne montante sélectionnée depuis son support respectif à la périphérie de la baie jusqu'au centre de ladite baie en alignement vertical avec une tour afin de permettre les opérations de forage, de production ou de reconditionnement du puits correspondant à la colonne montante sélectionnée. Un tel pont roulant devra comporter un système de tensionnement capable de maintenir en tension le riser lors du transfert depuis la position de production vers la position à l'axe du derrick, où seront effectuées les opérations de forage ou de reconditionnement des puits. Les efforts verticaux de tensionnement pour soutenir un riser grand fond pouvant atteindre et dépasser 300, voire 500 tonnes ou plus, la structure du pont roulant sera considérable car elle devra enjamber intégralement la baie et devra pouvoir passer sous la structure du derrick. L'embase dudit derrick devra alors être considérablement élargie et renforcée pour laisser libre le passage du pont roulant.
Le but de la présente invention est de fournir un nouveau type de support flottant dans lequel les transferts du riser dans une position à une autre au sein de la cavité (wellbay) soient simples à réaliser et donc puissent être effectués en toute sécurité.
Plus particulièrement, un but de la présente invention est de fournir un nouveau type de support flottant dans lequel le transfert des risers depuis une position de production à une position de forage au sein de la cavité peut être réalisé en déplaçant individuellement les risers sans nécessiter d'infrastructure coûteuse comme un pont roulant..
Pour ce faire, la présente invention fournit un support flottant qui comporte une cavité de préférence centrale comprenant une pluralité de compartiments à l'extrémité desquels lesdits risers sont en position de production, lesdits compartiments communiquant avec un canal central, à l'extrémité duquel est situé un derrick de forage, lesdits compartiments étant disposés transversalement par rapport audit canal central.
Avantageusement, lesdits compartiments ont une forme longitudinale essentiellement rectangulaire et ils sont disposés parallèlement entre eux.
Chaque compartiment comprend donc un seul riser au maximum, installé à l'extrémité fermée dudit compartiment et pouvant être déplacé individuellement dans les compartiments et le canal central.
De préférence, la flottabilité des risers est assurée essentiellement, voire exclusivement par des flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire, notamment par câble à l'aide de treuil ou de vérin hydraulique installé sur le support flottant. Ainsi, le déplacement des risers se trouve considérablement facilité.
Dans un mode de réalisation particulier, lesdits compartiments ont une forme longitudinale rectiligne et sont disposés parallèlement entre eux, perpendiculairement ou en épi par rapport à undit canal central rectiligne. Ils sont de préférence espacés l'un de l'autre de manière régulière. De façon avantageuse, lesdits compartiments et ledit canal central comprennent un plancher de jonction entre ledit riser et ledit support flottant sur chaque rive, ledit plancher de jonction définissant un canal continu de largeur sensiblement constante correspondant à une distance suffisante pour installer un riser entre ses deux rives et pour pouvoir le déplacer à l'aide de moyens de transfert situés sur ledit plancher de jonction.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit plancher de jonction est situé à un niveau intermédiaire, notamment à mi-hauteur, entre le pont du support flottant et le niveau de l'eau.
De préférence, le support flottant selon la présente invention comprend des moyens de transfert desdits risers entre leur position de production à l'extrémité des compartiments et la position du derrick, lesdits moyens de transfert permettant de déplacer un dit riser le long dudit plancher de jonction en coopérant avec lesdits risers au niveau dudit plancher de jonction.
Dans un mode de réalisation, lorsque le riser est équipé d'un dispositif de guidage et de maintien du riser dans ses mouvements relatifs par rapport au support flottant, ledit dispositif de maintien et de guidage coopérant notamment avec ledit riser et ledit support flottant au niveau dudit plancher de jonction, lesdits moyens de transfert coopèrent avec un dispositif de maintien et de guidage du riser, ledit dispositif assurant la jonction entre ledit riser et ledit support flottant.
Selon une variante de réalisation, lesdits moyens de transfert sont fixes et solidaires dudit support flottant.
En particulier, lesdits moyens de transfert comprennent un ensemble de treuils et de câbles reliant lesdits treuils audit riser.
De façon avantageuse, lesdits moyens de transfert comprennent un chariot mobile le long desdits compartiments et dudit canal.
De façon avantageuse encore, ledit plancher de jonction est équipé de rails de guidage qui permettent de guider lesdits moyens de transfert ou ledit riser, notamment si lesdits moyens de transfert sont fixes, le long ou respectivement à l'intérieur desdits compartiments et dudit canal central, notamment à l'intersection desdits compartiments et dudit canal central. Dans un mode de réalisation, le riser est équipé d'un support qui assure sa jonction avec le plancher de jonction comportant des éléments de guidage, de préférence disposés dessous ledit support et solidaires de celui- ci, permettant de guider ledit riser à l'intérieur desdits compartiments et dudit canal central et, le cas échéant, à l'intérieur desdits rails de guidage.
Si le riser est équipé d'un dispositif de maintien et de guidage par rapport au support flottant, c'est le support assurant la jonction du dispositif de maintien et de guidage avec le plancher de jonction qui comportera desdits éléments de guidage.
Le support flottant selon la présente invention peut également comporter un compartiment transversal au canal central au niveau de l'axe du derrick, ledit compartiment correspondant à une position de garage du riser.
Dans un mode de réalisation avantageux, lesdits risers sont équipés de flotteurs en forme de bidon entourant le riser de façon coaxiale à celui-ci, en partie haute du riser, la flottabilité des risers étant assurée essentiellement par lesdits flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire installé sur le support flottant.
La présente invention a également pour objet un procédé de transfert sur un support flottant d'un riser depuis sa position de production jusqu'à sa position au sein d'un derrick de forage, selon lequel on déplace ledit riser dans ladite cavité d'un support flottant selon l'invention, comme il sera explicité dans la description détaillée.
Dans un mode de réalisation avantageux, on déplace ledit riser en déplaçant ledit dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant, lui-même solidaire dudit riser.
Le dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant autorise des mouvements relatifs du support flottant et du riser, de manière à supporter des efforts courants de fatigue correspondant à des charges pouvant aller jusqu'à 10 tonnes, et des efforts occasionnels extrêmes correspondant à des charges pouvant atteindre 100 Tonnes, voire 200 Tonnes ou plus.
Dans tous les cas, le dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant doit pouvoir autoriser des déplacements longitudinaux sensiblement verticaux jusqu'à 5 mètres, voire plus. En outre, pour les opérations réalisées à l'axe du derrick, le riser doit rester sensiblement coaxial à l'axe du derrick.
Avantageusement, ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant comprend des moyens d'articulation solidaires dudit support flottant permettant : a) la rotation dudit riser autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit riser, dans la limite d'un cône de demi-angle au sommet inférieur ou égal à 10°, ledit axe horizontal et ledit sommet du cône étant situés sensiblement au centre du riser et au niveau du plan médian de la zone où sont situés lesdits moyens d'articulation le long de l'axe longitudinal, et b) lesdits coulis sements dudit riser selon l'axe longitudinal et ledit guidage des déplacements latéraux dudit riser dans un plan horizontal perpendiculaire audit axe longitudinal du riser, et lesdits moyens d'articulation comprennent :
. des patins de frottement présentant une surface d'appui avec ledit riser, lesdits patins étant montés sur un support de patins permettant le pivotement desdits patins autour d'un axe perpendiculaire audit axe longitudinal dudit riser, et de préférence
. lesdits patins coopérant avec des roulettes, de sorte que lesdites roulettes sont en appui sur ledit riser, et permettent son coulissement, et ledit riser ne vient en appui sur lesdits patins que lorsque lesdites roulettes se déplacent sous l'effet des déplacements latéraux dudit riser.
Par "axe longitudinal du riser", on entend l'axe vertical lorsque le riser est en position de repos, c'est-à-dire non soumis à des mouvements liés à l'agitation de la mer.
Ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant est conçu pour supporter des efforts variables dans le plan horizontal. Les roulettes assurent de préférence le guidage du riser soumis à des efforts courants de faibles charges d'environ 1 0 Tonnes, et les patins assurent le guidage lorsque le riser est soumis à des fortes charges dans des conditions extrêmes de mise en œuvre, notamment jusqu'à 100 Tonnes. Ce dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant peut être mis en place sur le support flottant pour maintenir et guider undit ri ser dans sa position de production, ou il peut être relié à desdits moyens de transfert d'undit riser depuis sa position de production vers l'axe d'un derrick de forage. Dans ces deux cas, lesdits moyens d'articulation sont de préférence disposé s au niveau du plancher de j onction entre ledit riser et ledit support, situé dans la paroi de la cavité du support flottant entre le pont du support flottant et le niveau de l'eau.
Le dispo sitif de maintien et de guidage peut aussi être mi s en place sur ledit support flottant pour maintenir et guider undit riser en po sition d'opération dans un derrick installé sur ledit support flottant, plus préci sément à l'axe dudit derrick.
D'autres caractéristiques et avantage s de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de certains modes de réalisation qui va suivre, faite en référence aux figures suivante s dans lesquelles :
• la figure 1 est une vue de dessus en plan de la cavité centrale 1 du support flottant avec sa cavité centrale, associée à une vue en coupe du derrick de forage 7 à un niveau correspondant au niveau + 10m par rapport audit plancher de jonction 8,
• la figure 2 est une vue en plan selon la figure 1 , comportant, de plus, les moyens de transfert 12 du riser, depuis sa position de production 4 jusqu'à l'axe du derrick de forage 6,
• la figure 3 est une vue de côté d'un riser équipé d'un dispositif de maintien et de guidage du riser par rapport au support flottant 9, comportant une pluralité de roulettes 19 et de patins 15 installés en alternance tout autour dudit riser 2,
• la figure 4 est une vue de dessus d'un dispositif de maintien et de guidage 9 du type de la figure 3, reposant sur le plancher de j onction 8 sur laquelle est figuré un compartiment 3 formant un canal permettant à l'ensemble riser-dispositif de maintien et de guidage d'être déplacé vers l'axe du derrick ;
La figure 5 est une vue de côté d'un riser en cours de transfert dans le canal central de la cavité. Sur les figures 1 et 5 , on a représenté un support flottant du type comportant une cavité centrale rectangulaire 1 à parois périphérique s verticale s 10 au sein de laquelle peut être po sitionnée une pluralité de risers 2. Selon l'invention, la cavité centrale 1 rectangulaire comporte un plancher de j onction 8 horizontal qui as sure la j onction entre les risers et le support flottant. Ce plancher de j onction 8 s e situe à environ mi-hauteur entre le niveau de l'eau 1 3 et le pont 1 1 du support flottant (figure 5) . Une ouverture dans le plancher de j onction forme un canal continu dont les deux rives constituées par ledit plancher sont espacées d'une distance sensiblement constante. Ce canal continu de largeur sensiblement constante, est compo sé d'une pluralité de compartiments 3 de forme longitudinale à l'extrémité desquels lesdits risers 2 sont en po sition de production 4 et d'un canal central 5 de forme longitudinale, à l'extrémité duquel est situé 6 un derrick de forage 7, lesdits compartiments étant di sposés transversalement par rapport audit canal central 5.
Les compartiments 3 sont rectangulaires, disposés parallèlement entre eux et transversalement par rapport au canal central 5 , soit perpendiculairement, soit en épi, c'es t-à-dire avec une inclinaison (donc non perpendiculaire) par rapport à l'axe longitudinal du canal 5. Les compartiments 3 et le canal central 5 ont, de préférence, sensiblement la même largeur.
Sur la figure 1 on a représenté une vue de des sus et en plan le plancher de j onction 8 desdits compartiments 3 et canal central 5. Les compartiments 3 et le canal central 5 forment donc de s canaux de largeur sensiblement constante et présentant une continuité entre le sdites po sitions du riser en position de production et l'axe 6 du derrick 7. Ces compartiments 3 communiquent avec le canal central 5, ce qui permet de déplacer un ri ser sur le plancher de j onction 8 entre sa position de production 4 et la position à l'axe 6 du derrick. Dix positions de production 4 ont été représentées mais une seule est munie de son riser 2 équipé d'un dispositif de guidage 9 s olidaire du plancher de j onction 8.
Dans la figure 1 , sont représentées 1 0 emplacements 4 pour risers de production 2, le s compartiments rectangulaire s 3 sont e spacé s le s uns de s autres de 5 m environ et leur extrémité est située à 5 m de la paroi 1 0 périphérique verticale de la cavité centrale 1 . La longueur desdits compartiments rectangulaires 3 est d'environ 6.5 m jusqu'à l'axe du canal 5, et leur largeur est d'environ l m à 1.5m. De la même manière, ledit canal central 5 aura une largeur sensiblement identique, soit environ l m à 1.5m et sa longueur sera fonction du nombre de têtes de puits, ce qui représente environ 30m dans le cas illustré dans la figure 1.
A l'extrémité d'un compartiment 3 est situé un riser 2 en position de production 4. Le riser 2 est équipé d'un dispositif de maintien et de guidage 9 constitué de moyens d'articulation tel que représenté sur les figures 3,4 et 5, notamment au plan PO. Ce dispositif de maintien et de guidage 9 des mouvements relatifs du riser 2 par rapport au support flottant, autorisent des déplacements verticaux et latéraux du riser, car ils comportent des moyens de rotation autour d'un axe XX'/YY' perpendiculaire à l'axe longitudinal ZZ' du riser, et des moyens de coulissement le long de l'axe longitudinal ZZ' du riser.
Sur les figures 1 et 2, les compartiments sont disposés perpendiculairement au canal sur une rive du canal et en épi avec une inclinaison de l'ordre de 45° par rapport à l'axe XX' du canal sur l'autre rive du canal.
Sur la figure 2 le plancher de jonction 8 comporte en outre, des moyens de transfert 12 du riser 2 et d'un dispositif de guidage 9, constitués de treuils 12] reliés par des câbles 12, au dispositif de maintien et de guidage 9 se déplaçant par simple glissement sur le plancher de jonction 8 et étant guidé dans les compartiments et le canal 3 par des rails 123. Ces deux treuils permettent de déplacer l'ensemble riser-dispositif de guidage 9 entre la position de production 4 et l'axe du canal central 5. Les rails 123 facilitent le passage du dispositif 9 au droit des compartiments adjacents depuis la position de départ, jusqu'à l'axe 16 du derrick. Le riser et son dispositif de guidage 9 étant en position dans le canal central 5, les treuils 124 sont alors reliés à un support 14 du dispositif de guidage 9 par deux câbles 125, et les câbles 12, des treuils 12, sont alors déconnectés. Par action sur les treuils 124, l'ensemble riser-dispositif de guidage 9 est alors transféré de la position centrale 5 vers l'axe 6 du derrick. Sur la figure 2, on a représenté des rails 123 qui suivent les compartiments 3 et le canal 5 tout le long du trajet entre les positions de production 4 et l'axe 6 du derrick, de sorte que les compartiments 3 sont traversés au niveau de leur intersection avec le canal central 5 par lesdits rails 123, lesquels peuvent cependant être amovibles.
On comprend que d'un point de vue fonctionnel, ce sont les rails de guidage 123 des moyens de transfert 12 le long desdits compartiments 3 et du canal 5 qui doivent former un canal de largeur sensiblement constante, dans le cas où de tels rails 123 sont prévus, les compartiments 3 et le canal 5 ainsi que le plancher de jonction 8 pouvant, dans ce cas ne pas définir un canal de largeur sensiblement constante.
Comme représenté sur les figures 3 à 5, le dispositif de maintien et de guidage 9 du riser 2 repose sur le plancher de jonction 8. On peut donc transférer le riser 2 de sa position de production 4 jusqu'à sa position 6 dans le derrick 7 en transférant un dispositif de maintien et de guidage 9 dont est équipé le riser de manière solidaire.
Sur la figure 3, on a représenté un mode de réalisation du dispositif de guidage 9, dans lequel les patins 1 5 et les roulettes 19 coopèrent comme mentionné précédemment. Ce dispositif de guidage 9 autorise : a) les déplacements du riser parallèlement à son axe longitudinal ZZ', et b) les mouvements angulaires selon des axes XX' et YY' dans un plan horizontal, limités au cône de demi-angle au sommet 8, le demi-angle dudit cône étant, selon l'invention, inférieur à 10 degrés ; c) des déplacements latéraux très limités dans le plan des axes XX' et YY'.
Le dispositif de maintien et de guidage 9 représenté sur les figures 3 et 4, est constitué d'une pluralité de roulettes 19 et de patins 15 installés en alternance tout autour dudit riser, et comporte au minimum trois roulettes et trois patins disposés de manière régulière autour dudit riser.
L'ensemble des roulettes est en contact avec le riser 2. Lorsque les efforts deviennent importants, les roulettes 19 s'effacent et les patins viennent alors en contact direct avec la paroi du riser. La transmission des efforts entre riser et plancher de j onction se fait alors de manière sensiblement symétrique par rapport au plan XX'/YY' quelque soit la valeur de l'angle θ formé par l'axe du riser avec la verticale.
La figure 4 est une vue de dessus relative à un dispositif de maintien et guidage 9 similaire à celui de la figure 3 montrant le dispositif de guidage 9 du riser 2 à la position correspondant à la position de production 4 et reposant sur le plancher de j onction 8. Ledit plancher de j onction 8 forme un compartiment formant un canal permettant à l'ensemble riser 2- dispositif de guidage 9 d'être déplacé vers l'axe 6 du derrick 7. Le dispositif de guidage est constitué :
. de quatre roulettes 19 en contact avec le riser,
. de quatre patins 15 en léger retrait par rapport au riser.
Le dispositif de guidage 9 est solidaire du plancher de j onction 8 par l'intermédiaire d'un support 14 qui peut être désolidarisé du plancher lorsque le dispositif est transféré à une autre position.
Comme mentionné précédemment, le dispositif de guidage 9 peut être transféré avec le riser 2 vers l'axe du derrick.
Mais ledit dispositif de guidage 9 peut tout aussi bien être laissé en place. Il est alors ouvrant, de manière à pouvoir libérer le riser 2 qui est alors pris en charge par un second dispositif de guidage assurant la même fonction, avec cependant la différence que l'opération de transfert étant de courte durée et étant effectuée de préférence en temps calme, ledit dispositif de guidage 9 peut être considérablement simplifié.
Sur la figure 5, le dispositif de guidage 9 comporte un support 14 en forme de rondelle qui repose sur le plancher de j onction 8 par des patins 142 glissant sur ledit plancher 8 pour trans férer le riser à l'intérieur du canal central 5 lorsque les treuils (non représentés) 124 et câbles 125 sont mis en œuvre. Des éléments de guidage tubulaires 1 disposés dessous le support 14 et solidaires de celui-ci permettent de guider l'ensemble à l'intérieur du canal 5 formé par les rives du plancher de jonction 8.
Le transfert de la position 4 de production vers l'axe 6 du derrick 7 a été décrit par des moyens de type treuil se guidant dans le canal 3 du plancher de j onction 8. Un résultat similaire peut être obtenu par un chariot se déplaçant sur des rails tels que des roues actionnées par un moteur thermique ou par un moteur électrique associé à des batteries, ou encore par des systèmes d'avancement en pas à pas basés sur l'utilisation de vérins hydrauliques. Ledit chariot est avantageusement équipé d'un bras muni d'une pince ouvrante à l'extrémité de laquelle un dispositif de guidage 9 tel que décrit sur la figure 3 permet de saisir le riser 2 à sa position de slot 4 au moment de l'ouverture d'un dispositif de guidage 9 permanent, pour le transférer vers l'axe 6 du derrick de forage 7.
Lors du forage du puits, le riser est un riser spécialement conçu pour ledit forage. Il se trouve à l'axe du derrick et est maintenu coaxialement pendant toute la durée des opérations de forage qui peuvent durer plus d'un mois.
En fin de forage, le riser de forage est déconnecté de la tête de puits puis il est déplacé latéralement vers la position de garage 17 tout en gardant, lors du transfert, un guidage 123 au niveau du plancher de j onction 8. En position 17, il est alors maintenu en suspension par des moyens non représentés, tels des câbles reliés à la structure du derrick ou encore il repose sur un support, non représenté, solidaire de la paroi de la cavité. Pour éviter que la partie inférieure du riser de forage n'interfère avec le fond de la mer ou avec des structures sous-marines, on prend la précaution de réduire la longueur du riser de 50 à 100 mètres en démontant d'une ou deux longueurs élémentaires du train de tiges. En procédant ainsi, dès que les opérations de mise en place du riser de production et de complétion du puits sont terminées, ledit riser de production est transféré vers sa position de production, et l'axe du derrick étant libéré, il est possible de réinstaller sans délai le riser de forage pour le démarrage du forage du puits suivant. On économise ainsi le temps opérationnel correspondant à la remontée puis à la redescente de la longueur complète de riser de forage.
Dans une version préférée de l'invention, le derrick possède un second emplacement de travail 1 8 situé dans l'emprise de la structure porteuse dudit derrick. On entend ici par emplacement de travail un emplacement à la verticale duquel sont installés des moyens de manutention permettant d'effectuer des opérations d'intervention sur les risers de production, telles que des opérations de maintenance de "l'arbre de Noël" ou de maintenance de l'intérieur du puits à différentes profondeurs. A la verticale de cet emplacement sont donc installés des moyens de levage et de manutention de capacité en général inférieure aux moyens correspondants installés à l'axe du derrick. Ainsi, à l'axe du derrick on installe des moyens de levage pouvant atteindre des charges de 500 tonnes au crochet, ce dernier ayant une course verticale pouvant atteindre 50 mètres, alors qu'à l'axe de travail secondaire 1 8, on installe une capacité de levage limitée à, par exemple, 100 tonnes avec une course de crochet limitée à, par exemple, 12 mètres verticalement. Il est ainsi possible de travailler au forage d'un puits à l'axe 6 du derrick et de travailler en position 1 8 simultanément à la maintenance d'un autre puits, en utilisant simultanément la structure du derrick pour supporter les charges et manipuler les outils nécessaires.

Claims

REVENDICATIONS
1. Support flottant du type comportant une cavité (1) au sein de laquelle peut être positionnée une pluralité de risers (2), caractérisé en ce que la cavité (1) comporte une pluralité de compartiments (3) à l'extrémité desquels lesdits risers (2) sont en position de production (4), lesdits compartiments communiquant avec un canal central (5), à l'extrémité duquel est situé (6) un derrick de forage (7), lesdits compartiments étant disposés transversalement par rapport audit canal central (5.) .
2. Support flottant selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits compartiments (3) et ledit canal central (5) comprennent un plancher de jonction (8) entre ledit riser et ledit support flottant sur chaque rive, ledit plancher de jonction définissant un canal continu de largeur sensiblement constante.
3. Support flottant selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transfert (12), desdits risers (2) entre leur position de production (4) à l'extrémité des compartiments (3) et la position (6) du derrick (7), lesdits moyens de transfert permettant de déplacer un dit riser le long dudit plancher de jonction (8) en coopérant avec lesdits risers au niveau dudit plancher de jonction.
4. Support flottant selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) coopèrent avec un dispositif de maintien et de guidage (9) du riser (2) , ledit dispositif assurant la jonction entre ledit riser et ledit support flottant.
5. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que ledit plancher de jonction (8) est situé sur la paroi (10) de la cavité (1) à un niveau intermédiaire entre le pont (1 1) du support flottant et le niveau de l'eau (13).
6. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) sont fixes et solidaires dudit support flottant.
7. Support flottant selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) comprennent un ensemble de treuils (12,) et de câbles (122) reliant lesdits treuils (12,) audit riser (2).
8. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (12) comprennent un chariot mobile le long desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
9. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit plancher de jonction (8) est équipé de rails de guidage (123) qui permettent de guider lesdits moyens de transfert ou ledit riser le long ou respectivement à l'intérieur desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
10. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le riser (2) ou le dispositif de guidage (9) dudit riser est équipé d'un support (14) qui assure sa jonction avec le plancher de jonction (8), ledit support (14) comportant des éléments de guidage (14,) permettant de guider ledit riser à l'intérieur desdits compartiments (3) et dudit canal central (5).
1 1. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, caractérisé en ce qu'il comporte un compartiment transversal au canal central (5) au niveau de l'axe (6) du derrick (7), ledit compartiment correspondant à une position de garage (17) du riser (2).
12. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à
1 1 , caractérisé en ce que le derrick comprend un second emplacement de travail situé dans l'emprise de la structure dudit derrick.
13. Support flottant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits compartiments ont une forme longitudinale rectangulaire et sont disposés parallèlement entre eux, perpendiculairement ou en épi par rapport à un dit canal central rectiligne.
14. Support flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce lesdits risers sont équipés de flotteurs en forme de bidon entourant le riser de façon coaxiale à celui-ci en partie haute du riser, la flottabilité des risers étant assurée essentiellement par lesdits flotteurs sans adjonction de système de tensionnement complémentaire installé sur le support flottant.
15. Procédé de transfert sur un support flottant d'un riser depuis sa position de production (4) jusqu'à sa position (6) au sein d'un derrick de forage, caractérisé en ce qu'on déplace ledit riser (2) dans ladite cavité (1) d'un support flottant selon l'une de s revendications 1 à 12.
1 6. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on déplace ledit riser (2) en déplaçant ledit dispositif de maintien et de guidage (9) du riser par rapport au support flottant, lui-même solidaire dudit riser (2) .
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