WO2006077310A1 - Structure de guidage de canalisations reliant le fond marin a un support flottant - Google Patents

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WO2006077310A1
WO2006077310A1 PCT/FR2006/000102 FR2006000102W WO2006077310A1 WO 2006077310 A1 WO2006077310 A1 WO 2006077310A1 FR 2006000102 W FR2006000102 W FR 2006000102W WO 2006077310 A1 WO2006077310 A1 WO 2006077310A1
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WO
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cage
support
connecting member
pipes
floating support
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/000102
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English (en)
Inventor
Yves Martin
Jean-François DESPLAT
Original Assignee
D2M Consultants S.A.
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/002—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling
    • E21B19/004—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling supporting a riser from a drilling or production platform
    • E21B19/006—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling supporting a riser from a drilling or production platform including heave compensators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0107—Connecting of flow lines to offshore structures

Definitions

  • the present invention relates to a pipe guide structure connecting the seabed to a floating support
  • the floating support can be a platform, a barge, a ship, or any other similar element.
  • the floating support is subjected to pitching and rolling movements which cause mechanical stresses on the pipes in areas of contact between the support and the pipes. Also, to protect the pipes, they are provided with particularly complex reinforcing members.
  • US Pat. No. 6,712,560 discloses a guiding structure of the type which is adapted to be supported by a floating support and to guide, in the vicinity of the sea level, pipes connecting the seabed to the support, and which comprises a cage extending longitudinally, and a connecting member adapted to cooperate with a complementary connecting member carried by the support so as to form a ball joint connecting the cage to the support.
  • the ball joint makes the structure very insensitive to these movements, which greatly reduces the contact forces between the pipes and the structure and therefore the efforts on the pipes.
  • the guiding structure of the aforementioned type comprises a ballast element disposed at a portion of the cage which is longitudinally remote from the connecting member.
  • the presence of the element forming the ballast makes it possible to drive the guide structure towards its vertical position.
  • the ballast element tends to reduce this deflection and thus to protect the pipes from mechanical stresses resulting from this deflection.
  • FIG. 1 is a diagrammatic front view of a floating platform equipped with a structure according to a first embodiment, the platform not undergoing any effort.
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, the platform being subject to pitch and roll
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 1, the pipes and the platform being subjected to a marine current.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 2, the structure being in accordance with a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a floating assembly 1 used for the extraction of oil and gas from the seabed.
  • the floating assembly 1 comprises a floating support 2 (in the present example a platform 2), pipelines 3 connecting the seabed to the support 2 and allowing the transport of oil or gas (as the case may be), and a guiding structure 4.
  • the guiding structure 4 is supported by the platform 2 and is used to guide the ducts 3 in the vicinity of sea level in order to reduce the mechanical stresses exerted thereon.
  • the guide structure 4 comprises a cage 5 which extends longitudinally, the longitudinal direction corresponding substantially to the vertical direction (direction quasi-perpendicular to the sea level) when the guide structure 4 is connected to the platform 2.
  • the cage 5 is formed by at least one upright 6 which extends longitudinally and which carries guides 7 adapted to guide the pipes 3 and to limit the wave forces thereon.
  • reinforcing members 8 connect several uprights 6 to each other. The uprights 6 and the reinforcing members 8 thus form a true lattice structure.
  • Such a cage 5, used for guiding production lines for use in deep water (1700 m) may have, for example, the following characteristics:
  • this cage 5 can thus guide sixteen pipes 3.
  • Each guide 7 surrounds a pipe 3 over a certain height while leaving the latter free to slide longitudinally under the effect of the swell.
  • These guides 7 can thus be constituted by sliding pads made of synthetic material or by rollers.
  • a cage 5 having the dimensions given above may have guides at different levels in the longitudinal direction, these levels being able to be four in number and to be arranged at 20, 40, 60 and 80 m below the level of the water. Furthermore, the guiding structure 4 is secured to all the equipment acting on the pipes 3: tensioning systems 9 used to put them under mechanical stress, a derrick 10 used for maintenance operations, heads of Well 11 ... As can be seen in Figures 1 to 4, the structure 4 comprises a connecting member 12 which is adapted to cooperate with a complementary connecting member 13 carried by the support 2 so that the guide structure 4 and the floating support 2 are connected by a ball joint.
  • the connecting member 12 is disposed at a longitudinal end of the cage 5, the derrick 10, the well heads 11 and the tensioning systems 9 being arranged above the connecting member 12.
  • the connecting member 12 (a spherical pivot) is disposed, perpendicular to the longitudinal direction, in the center of the cage 5, the complementary connecting member 13 (a receptacle of the pivot) being disposed in the center of beams 14 fixed to the floating support 2.
  • This arrangement is particularly suitable when the vertical forces imposed on the pipes 3 are transmitted very little to the support 2.
  • each pipe 3 comprises elements flotation 15 which ensure its mechanical tensioning, thus limiting the traction generated by the tensioning systems 9 and therefore the forces transmitted to the platform 2.
  • the cage 5 serves only as a guide for the pipes 3.
  • the guides 7 are shaped to take account of the presence of the buoyancy elements 15 for sliding.
  • each duct 3 may be equipped with two flotation elements 15 which provide, for the duct 3, a tensioning of approximately 4000 kN at the head, which represents approximately 120% of the weight. of it and gives it stability.
  • Each buoyancy element 15 may be formed by a cylinder 3 meters in diameter and extending 35 meters in the longitudinal direction. With such a configuration, each flotation element 15 is guided on two levels, which allows a longitudinal relative movement of an amplitude of 15 m while keeping the upper flotation element completely submerged.
  • the connecting member 12 is arranged, perpendicular to the longitudinal direction, at the periphery of the cage 5, the complementary connecting member 13 being carried by studs 16 fixed to the support 2.
  • This arrangement is particularly suitable when the vertical forces imposed on the pipes 3 are transmitted to the support 2.
  • the pipes 3 are devoid of flotation element 15, mechanical stressing being then carried out by the tensioning systems 9.
  • the cage 5 serves both as a guide and as a support for the pipes 3.
  • the connecting member 12 is formed by a spherical crown, l complementary connecting member 13 being formed by a set of concentric spherical pads.
  • the complementary connecting member 13 could also be formed by rollers tangent to the connecting member 12.
  • the guide structure 4 comprises a ballast element 17 which is arranged at a portion of the cage 5 longitudinally remote from the connecting member 12. More specifically, the element forming the ballast 17 is fixed to the longitudinal end of the cage 5 opposite to that where the connecting member 12 is arranged.
  • the presence of the element forming the ballast 17 makes it possible to drive the guide structure 4 towards its vertical position.
  • the element forming ballast 17 tends to decrease this deviation and thus protects the pipes from mechanical stresses resulting from this deviation.
  • the ballast element 17 has an immersed mass-to-volume ratio much higher than that of the cage 5 (double or triple or even quadruple).
  • the ballast member 17 may be formed by box girders containing, for example, high density (greater than 3) mineral slurries such as barite. These beams can be connected to a network of pipes for modifying the quantity of sludge and thus the mass of the ballast element 17.
  • a guide structure may comprise a cage 5 having the dimensions given above, having a mass of 800 t and occupying in the water a volume of 1700 m 3 , and a ballast element 17 occupying a volume of 1200 m 3 , for a nominal mass of 2000 t adjustable up to 3000 t.
  • the immersed mass-to-volume ratio is 0.47 t / m 3 for the cage 5, and 1.67 t / m 3 for the element forming the ballast 17 under nominal conditions and 2.5 t / m 3 in maximum setting.
  • floats 18 are connected to the upper part of the cage 5, and more precisely, to the cage 5 which is adapted to be near the surface of the sea. These floats 18 are all the more important that the ballast element 17 is massive. Pumps are associated with the floats 18 so as to allow the filling and emptying of the floats 18.
  • the floats 18 are also particularly useful for the installation of the guiding structure 4 to the floating support 2: the whole of the guiding structure 4 is shaped (floats 18, cage 5 and ballast element 17) so as to remain in position. balance in upright position without connection with the support, and after arranging the floating support 2 above the structure 4, the latter can be hoisted by appropriate means arranged on the platform 2, the deballasting of the floats 18 and the ballasting of the support 2 facilitating this hoist.
  • the dimensioning of the structure 4 is made firstly by determining the geometry of the cage 5 as a function of the number of pipes to be protected, the type of pipe linked to the production conditions (pressure, temperature, nature of the fluid, etc.). the type of tensioning system used (presence or absence of buoyancy elements 15), the resulting congestion, external conditions generating vertical movement (waves, tides, thermal effects). Then, for a ballast value, the current and wave forces on the cage are determined, the dynamic behavior of the cage, the pipes and the floating support, and the mechanical stresses in the pipes. By iteration, the optimum ballast is then determined, allowing the minimization of the stresses in the pipes throughout the range of the different operating conditions envisaged ...
  • the cage 5 may comprise panels so as to produce a closed structure surrounding the pipes 3.
  • the platform 2 (of the semi-submersible type) comprises a working bridge 20 and flotation members 23 which support the working bridge 20, the spacing between the vertical axes passing through the center of volume of the flotation devices 23 is such that, for each direction of wave propagation, when the wave period is equal, within 20%, to the period of 100-year storm surge associated with the direction of propagation considered, the centennial storm swell being the swell whose annual probability of being encountered on the site where the platform is intended to be installed is 1/100, the sum of the moments, taken in relation to the horizontal axis perpendicular to the direction of propagation considered and passing at the level of the complementary connecting member 13, vertical forces of excitation of the swell on the floating members 23 situated on one side of the vertical plane passing through this horizontal axis is equal to the corresponding sum associated with flotation devices 23 situated on the other side of this vertical plane, this period being referred to as the extinction period according to the direction of propagation of the swell.
  • Each flotation member 23 is formed of a submerged float 21, of the submerged portion of a column 22 supporting the bridge 20 and supported by the submerged float 21, and half of each submerged connecting element connecting this float- column to other float-column sets.
  • each flotation member 23 is dimensioned so that the sum of the vertical excitation forces which it undergoes is canceled for a swell whose period is greater than the extinction period, this period being called the balancing period.
  • the equilibration period is equal to 1.5 times the extinction period.
  • the transfer function of heave at the center of gravity of the platform is particularly low for all swells with a period less than the balancing period: this function has a value close to 0 for small periods , increases steadily to reach a first relative maximum of less than 0, 1 (approximately equal to 0.075), decreases to 0 for the extinction period, increases again steadily to reach a second relative maximum which is less than 0 , 15 (approximately equal to 0, 125), goes down to 0 for the balancing period, and rises quickly and strongly thereafter.
  • the value of the heave transfer function is less than 0.15, which is significantly lower than the value of 0.5 for the configured semi-submersible platforms. usually, irrespective of the spacing between the vertical axes passing through the center of volume of the flotation devices.

Abstract

L'invention concerne une structure de guidage (4) qui est adaptée à être supportée par un support flottant (2) et à guider, au voisinage du niveau de la mer, des canalisations (3) reliant le fond marin au support (2), et qui comprend une cage (5) s'étendant longitudinalement, et un organe de liaison (12) adapté à coopérer avec un organe complémentaire de liaison (13) qui est porté par le support (2) de façon à former une liaison à rotule reliant la cage (5) au support (2). Selon l'invention, la structure de guidage (4) comprend un élément formant lest (17) disposé à une partie de la cage (5) qui est longitudinalement éloignée de l'organe de liaison (12).

Description

STRUCTURE DE GUIDAGE DE CANALISATIONS RELIANT LE FOND MARIN A
UN SUPPORT FLOTTANT
La présente invention concerne une structure de guidage de canalisations reliant le fond marin à un support flottant, le support flottant pouvant être une plate-forme, une barge, un navire, ou tout autre élément similaire .
En mer, le support en flottant est soumis à des mouvements de tangage et de roulis qui entraînent des contraintes mécaniques sur les canalisations dans des zones de contact entre le support et les canalisations . Aussi, afin de protéger les canalisations, celles-ci sont munies d' organes de renforcement particulièrement complexes .
Afin de remédier à ces problèmes, des structures ont été rigidement solidarisées aux supports flottants pour protéger les canalisations au voisinage du niveau de la mer : celles-ci viennent en butée contre la structure et, de ce fait, lui transmettent les contraintes mécaniques . Cependant, ces structures sont-elles aussi soumises aux mouvements de tangage et de roulis, et de nouvelles zones de contraintes mécaniques apparaissent sur les canalisations, au niveau de l' extrémité inférieure de la structure .
On connaît d' après le brevet US 6 712 560 une structure de guidage du type qui est adaptée à être supportée par un support flottant et à guider, au voisinage du niveau de la mer, des canalisations reliant le fond marin au support, et qui comprend une cage s' étendant longitudinalement, et un organe de liaison adapté à coopérer avec un organe complémentaire de liaison porté par le support de façon à former une liaison à rotule reliant la cage au support . De cette façon, quand le support flottant est soumis aux mouvements de tangage et de roulis, la liaison à rotule rend la structure très peu sensible à ces mouvements , ce qui réduit fortement les forces de contact entre les canalisations et la structure et donc les efforts sur les canalisations .
De plus , dans ce document, afin d' éviter une déviation de la structure de guidage par rapport aux canalisations , elle est elle-même reliée au fond marin par un câble mis sous tension mécanique, comme le sont les canalisations 3. Cependant la mise en place du câble de tensionnement mécanique de la structure de guidage est délicate et aj oute des efforts mécaniques important à la structure ainsi qu' au support flottant la supportant . La présente invention vise à réaliser une structure de guidage ne présentant pas les inconvénients précités .
Selon l' invention, la structure de guidage du type précité comprend un élément formant lest disposé à une partie de la cage qui est longitudinalement éloignée de l' organe de liaison . La présence de l' élément formant le lest permet d' entraîner la structure de guidage vers sa position verticale . Ainsi, quand un courant marin a tendance à entraîner la déviation de la structure et des canalisations , l' élément formant lest tend à diminuer cette déviation et donc à protéger les canalisations de contraintes mécaniques consécutives à cette déviation.
D' autres avantages et particularités de la présente invention apparaîtront dans la description des deux modes de réalisation donnés à titre d' exemples non limitatifs et illustrés aux dessins mis en annexe . La figure 1 est une vue schématique de face d' une plateforme flottante équipée d' une structure conforme à un premier mode de réalisation, la plate-forme ne subissant pas d' efforts
La figure 2 est une vue similaire à la figure 1, la plateforme étant suj ette à du tangage et à du roulis, La figure 3 est une vue similaire à la figure 1 , les canalisations et la plate-forme étant soumises à un courant marin latéral, La figure 4 est une vue similaire à la figure 2 , la structure étant conforme à un second mode de réalisation .
La figure 1 représente un ensemble flottant 1 utilisé pour l' extraction de pétrole et de gaz provenant du fond marin . L' ensemble flottant 1 comprend un support flottant 2 (dans le présent exemple une plate-forme 2 ) , des canalisations 3 reliant le fond marin au support 2 et permettant l' acheminement du pétrole ou du gaz (selon le cas ) , et une structure de guidage 4. La structure de guidage 4 est supportée par la plate-forme 2 et est utilisée pour guider les canalisations 3 au voisinage du niveau de la mer afin de réduire les contraintes mécaniques s' exerçant sur celles-ci .
La structure de guidage 4 comprend une cage 5 qui s' étend longitudinalement, la direction longitudinale correspondant sensiblement à la direction verticale (direction quasi- perpendiculaire au niveau de la mer) quand la structure de guidage 4 est reliée à la plate-forme 2. La cage 5 est formée par au moins un montant 6 qui s' étend longitudinalement et qui porte des guides 7 adaptés à guider les canalisations 3 et à limiter sur celles-ci les efforts de houle . Dans les présents modes de réalisation, des organes de renfort 8 relient plusieurs montants 6 entre eux . Les montants 6 et les organes de renfort 8 forment ainsi une véritable structure en treillis . Une telle cage 5, utilisée pour le guidage de conduites de production pour une utilisation en eau profonde ( 1700 m) , peut posséder, par exemple, les caractéristiques suivantes :
- avoir, dans la direction longitudinale, une hauteur de 90 m dont 10 m au-dessus de l ' eau et 80 m en dessous, et - être de section transversale carrée de 24 m de côté entre axes, cette cage 5 pouvant ainsi guider seize canalisations 3. Chaque guide 7 entoure une canalisation 3 sur une certaine hauteur tout en laissant cette dernière libre de coulisser longitudinalement sous l' effet de la houle . Ces guides 7 peuvent être ainsi constitués par des patins de glissement en matériau synthétique ou par des rouleaux .
Une cage 5 ayant les dimensions données précédemment peut posséder des guides à différents niveaux dans le sens longitudinale, ces niveaux pouvant être au nombre de quatre et être disposés à 20 , 40, 60 et 80 m sous le niveau de l' eau. Par ailleurs , à la structure de guidage 4 sont solidarisés l' ensemble des équipements agissant sur les canalisations 3 : des systèmes de tensionnenaent 9 utilisés pour les mettre sous- tension mécanique, un derrick 10 utilisé pour les opérations d' entretien, des têtes de puits 11... Comme on peut le voir aux figures 1 à 4 , la structure 4 comprend un organe de liaison 12 qui est adapté à coopérer avec un organe complémentaire de liaison 13 porté par le support 2 de sorte que la structure de guidage 4 et le support flottant 2 soient reliés par une liaison à rotule . Ainsi, comme on peut le voir aux figures 2 et 4 , quand la plate-forme 2 est soumise à du tangage ou du roulis, la structure de guidage 4 , la cage 5, les guides 7 , les canalisations 3 , les systèmes de tensionnement 9, le derrick 10 , les têtes de puits 11 n' y sont pas soumis . De ce fait, par la présente articulation, les contraintes mécaniques s ' exerçant sur les canalisations dues au tangage et au roulis de la plate-forme 2 sont considérablement réduites . Des éléments de liaison flexibles tels que des canalisations ou des câbles flexibles assurent la liaison entre les équipements de production qui sont fixés à la structure de guidage 4 ( les systèmes de tensionnement 9, le derrick 10 , les têtes de puits 11...) et les installations qui sont disposés directement sur la plate-forme 2 , afin de supporter les déformations mécaniques lors du pivotement de la structure de guidage 4 par rapport à la plate-forme 2
L' organe de liaison 12 est disposé à une extrémité longitudinale de la cage 5 , le derrick 10 , les têtes de puits 11 et les systèmes de tensionnement 9 étant disposés au- dessus de l' organe de liaison 12.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, l' organe de liaison 12 (un pivot sphérique) est disposé, perpendiculairement à la direction longitudinale, au centre de la cage 5, l' organe complémentaire de liaison 13 (un réceptacle du pivot) étant disposé au centre de poutres 14 fixées au support flottant 2. Cette disposition est particulièrement adaptée quand les efforts verticaux imposés aux canalisations 3 ne sont que très peu transmis au support 2. Ceci est notamment le cas lorsque chaque canalisation 3 comprend des éléments de flottaison 15 qui assurent sa mise sous tension mécanique, limitant ainsi la traction générée par les systèmes de tensionnement 9 et donc les efforts transmis à la plateforme 2. Dans un tel mode de réalisation, la cage 5 ne sert que de guide pour les canalisations 3. A cet égard, les guides 7 sont conformés de façon à tenir compte de la présence des éléments de flottaison 15 pour le coulissement .
Pour la cage 5 dont les dimensions ont été données précédemment, chaque canalisation 3 peut être équipée de deux éléments de flottaison 15 qui assurent, pour la canalisation 3 , un tensionnement d' environ 4000 kN en tête, ce qui représente environ 120% du poids de celle-ci et lui confère sa stabilité . Chaque élément de flottaison 15 peut être formé par un cylindre de 3 m de diamètre et qui s' étend sur 35 m dans la direction longitudinale . Avec une telle configuration, chaque élément de flottaison 15 est guidé sur deux niveaux, ce qui permet un mouvement relatif longitudinal d' une amplitude de 15 m tout en conservant l' élément de flottaison 15 supérieur complètement immergé .
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 4 , l' organe de liaison 12 est disposé, perpendiculairement à la direction longitudinale, à la périphérie de la cage 5, l' organe complémentaire de liaison 13 étant porté par des plots 16 fixés au support flottant 2. Cette disposition est particulièrement adaptée quand les efforts verticaux imposés aux canalisations 3 sont transmis au support 2. Ceci est notamment le cas à la figure 4 où les canalisations 3 sont dépourvues d' élément de flottaison 15, leur mise sous tension mécanique étant alors réalisé par les systèmes de tensionnement 9. Dans un tel mode de réalisation, la cage 5 sert à la fois de guide et de support des canalisations 3. Dans cet exemple, l' organe de liaison 12 est formé par une couronne sphérique , l' organe complémentaire de liaison 13 étant formé par un ensemble de patins sphériques concentriques . L' organe complémentaire de liaison 13 pourrait également être formé par des rouleaux tangents à l' organe de liaison 12. Par ailleurs, dans les présents modes de réalisation, la structure de guidage 4 comprend un élément formant lest 17 qui est disposé à une partie de la cage 5 longitudinalement éloignée de l' organe de liaison 12. De façon plus précise, l' élément formant le lest 17 est fixé à l ' extrémité longitudinale de la cage 5 opposée à celle où est disposé l' organe de liaison 12.
La présence de l' élément formant le lest 17 permet d' entraîner la structure de guidage 4 vers sa position verticale . Ainsi , comme on peut le voir à la figure 3 , quand un courant marin a tendance à entraîner la déviation de cage 5 et des canalisations 3 par rapport au support flottant 2 (du fait de la liaison à rotule) , l' élément formant lest 17 tend à diminuer cette déviation et donc protège les canalisations de contraintes mécaniques consécutives à cette déviation . De façon à avoir cet effet de verticalisation, l' élément formant lest 17 a un rapport masse sur volume immergé nettement supérieur à celui de la cage 5 (le double ou le triple, voire le quadruple) . L' élément formant lest 17 peut être formé par des poutres caissons contenant, par exemple, des boues minérales de haute densité (supérieure à 3) telles que de la baryte . Ces poutres peuvent être reliées à un réseau de conduites permettant de modifier la quantité des boues et donc la masse de l' élément formant lest 17.
Par exemple, une structure de guidage peut comprendre une cage 5 ayant les dimensions données précédemment, ayant une masse de 800 t et occupant dans l' eau un volume de 1700 m3, et un élément formant le lest 17 occupant un volume de 1200 m3, pour une masse nominale de 2000 t réglable jusqu' à 3000 t . Dans ce cas , le rapport masse sur volume immergé est de 0 , 47 t/m3 pour la cage 5, et de 1 , 67 t/m3 pour l' élément formant le lest 17 dans les conditions nominales et de 2 , 5 t/m3 en réglage maximal . Par ailleurs , dans les présents modes de réalisation, de façon à réduire les efforts verticaux sur le support flottant 2
(et sur l' articulation à rotule) , des flotteurs 18 sont reliés à la partie supérieure de la cage 5 , et plus précisément, au niveau de la cage 5 qui est adapté à être à proximité de la surface de la mer . Ces flotteurs 18 sont d' autant plus importants que l' élément formant lest 17 est massif . Des pompes sont associées aux flotteurs 18 de façon à permettre le remplissage et la vidange des flotteurs 18.
Les flotteurs 18 sont également particulièrement utiles pour l' installation de la structure de guidage 4 au support flottant 2 : l' ensemble de la structure de guidage 4 est conformé ( flotteurs 18 , cage 5 et élément formant lest 17 ) de manière à rester en équilibre en position verticale sans liaison avec le support, et après avoir disposé le support flottant 2 au-dessus de la structure 4 , celle-ci peut être hissée par des moyens appropriés disposés sur la plate forme 2, le déballastage des flotteurs 18 et le ballastage du support 2 facilitant ce hissage .
Le dimensionnement de la structure 4 est réalisé d' abord en déterminant la géométrie de la cage 5 en fonction du nombre de canalisations à protéger, du type de canalisation lié aux conditions de production (pression, température, nature du fluide...) , du type de système de tensionnement utilisé (présence ou non d' éléments de flottaison 15 ) , de l' encombrement qui en découle, des conditions extérieures générant un mouvement vertical (houle, marées, effets thermiques) . Ensuite, on détermine, pour une valeur de lest, les efforts de courant et de houle sur la cage, le comportement dynamique de la cage, des canalisations et du support flottant, et les sollicitations mécaniques dans les canalisations . Par itération, on détermine alors le lest optimum permettant la minimisation des efforts dans les canalisations dans toute la gamme des différentes conditions d' exploitation prévues ...
D' autres modes de réalisation peuvent être réalisés . Ainsi, la cage 5 peut comprendre des panneaux de façon à réaliser une structure fermée entourant les canalisations 3.
En relation avec la présente invention qui permet de limiter les contraintes mécaniques subies par les canalisations 3 au niveau de leur j onction avec la plate-forme 2 dues par le mouvement de tangage et de roulis du support flottant, il est également possible de limiter le mouvement vertical de la plate-forme 2 au niveau de l' organe complémentaire de liaison 13.
A cet effet, la plate-forme 2 (du type semi-submersible) comprend un pont de travail 20 et des organes de flottaison 23 qui supportent le pont de travail 20 , l' espacement entre les axes verticaux passant par le centre de volume des organes de flottaison 23 est tel que, pour chaque direction de propagation de la houle, lorsque la période de la houle est égale, à 20% près , à la période de houle de tempête centennale associée à la direction de propagation considérée, la houle de tempête centennale étant la houle dont la probabilité annuelle d' être rencontrée sur le site où la plate-forme est destinée à être installée est de 1/100, la somme des moments, pris par rapport à l' axe horizontal perpendiculaire à la direction de propagation considérée et passant au niveau de l' organe complémentaire de liaison 13 , des forces verticales d' excitation de la houle sur les organes de flottaison 23 situés d' un côté du plan vertical passant par cet axe horizontal est égale à la somme correspondante associée aux organes de flottaison 23 situés de l' autre côté de ce plan vertical, cette période étant appelée période d' extinction selon la direction de propagation de la houle .
Chaque organe de flottaison 23 est formé d' un flotteur immergé 21 , de la partie immergée d' une colonne 22 supportant le pont 20 et supportée par le flotteur immergé 21 , et de la moitié de chaque élément de liaison immergé reliant cet ensemble flotteur-colonne aux autres ensembles flotteur- colonne .
Ainsi, dans le cas d' une plate-forme 2 avec trois organes de flottaison 23 disposés les uns par rapport aux autres de façon à ce que les axes verticaux passant par le centre de volume des organes de flottaison 23 définissent un triangle équilatéral dont la hauteur correspond, 20% près , à la demi-longueur d' onde de la houle de tempête centennale . Et dans le cas d' une plate- forme 2 avec quatre organes de flottaison 23 disposés les uns par rapport aux autres de façon à ce que les axes verticaux passant par le centre de volume des organes de flottaison 23 définissent un carré dont la longueur des côtés correspond, à 20% près, à la demi-longueur d' onde de la houle de tempête centennale .
Selon un mode de réalisation particulier, dans lequel, chaque organe de flottaison 23 est dimensionné de sorte que la somme des efforts d' excitation verticale qu' il subit s' annule pour une houle dont la période est supérieure à la période d' extinction, cette période étant appelée période d' équilibrage . De façon avantageuse, la période d' équilibrage est égale à 1, 5 fois la période d' extinction. Avec une telle configuration, la fonction de transfert du pilonnement au centre de gravité de la plate-forme est particulièrement faible pour toutes les houles ayant une période inférieure à la période d' équilibrage : cette fonction a une valeur voisine de 0 pour des petites périodes, croit régulièrement pour atteindre un premier maximum relatif qui est inférieur à 0, 1 (environ égal à 0, 075) , redescend vers 0 pour la période d' extinction, croit à nouveau régulièrement pour atteindre un second maximum relatif qui est inférieur à 0, 15 (environ égal à 0 , 125 ) , redescend vers 0 pour la période d' équilibrage, et remonte rapidement et fortement ensuite . Ainsi, pour l' ensemble des houles rencontrées sur le site, la valeur de la fonction de transfert du pilonnement est inférieure à 0 , 15, ce qui est nettement inférieur à la valeur de 0, 5 pour les plates-formes semi-submersibles configurées habituellement, sans tenir compte de l' espacement entre les axes verticaux passant par le centre de volume des organes de flottaison .

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure de guidage ( 4 ) qui est adaptée à être supportée par un support flottant (2 ) et à guider, au voisinage du niveau de la mer, des canalisations ( 3 ) reliant le fond marin au support (2 ) , et qui comprend une cage ( 5) s' étendant longitudinalement, et un organe de liaison ( 12 ) adapté à coopérer avec un organe complémentaire de liaison ( 13 ) qui est porté par le support (2 ) de façon à former une liaison à rotule reliant la cage (5) au support ( 2 ) , caractérisée en ce qu' elle comprend un élément formant lest (17 ) disposé à une partie de la cage ( 5) qui est longitudinalement éloignée de l' organe de liaison ( 12) .
2. Structure ( 4 ) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l' élément formant lest (17 ) est fixé à l' extrémité longitudinale de la cage (5 ) la plus éloignée de l' organe de liaison ( 12 ) .
3. Structure ( 4 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rapport masse sur volume immergé de l' élément formant lest ( 17 ) est au moins égale au double, et de préférence au triple, voire au quadruple, de celui de la cage (5) .
4. Structure ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l' élément formant lest ( 17 ) est formé par des poutres caissons contenant des boues minérales de haute densité .
5. Structure ( 4 ) selon la revendication 4 , caractérisée en ce que les poutres sont reliées à un réseau de conduites permettant de modifier la quantité des boues et donc la masse de l' élément formant lest ( 17 ) .
6. Structure ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l' organe de liaison ( 12 ) est disposé à une extrémité longitudinale de la cage (5 ) .
7. Structure ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, perpendiculairement à la direction longitudinale, l' organe de liaison (12) est disposé au centre de la cage (5 ) .
8. Structure ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, perpendiculairement à la direction longitudinale, l' organe de liaison (12) est disposé à la périphérie de la cage ( 5) .
9. Structure ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 8 , caractérisée en ce que des flotteurs ( 18 ) sont reliés à la partie supérieure de la cage (5 ) .
10. Ensemble flottant ( 1) comportant un support flottant (2 ) , des canalisations ( 3) reliant le fond marin au support flottant (2 ) , et une structure de guidage ( 4 ) selon l' une des revendications 1 à 9.
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