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Plate-forme semi-submersible. notamment Po~X ~a~
recherche et/ou l'exPloitation de aisements sous-marins
en mers_froi~es.
La présente invention concerne une plate-forme
semi-submersible, notamment pour la recherche et/ou
l'exploitation de gisements sous-marins en mers froides.
Il pourra s'agir notamment d'exploitation de pétrole et
de gaz.
D'une faSon générale, ce genre de plates-formes
comportent un pont ou ensemble de ponts portant diffé-
rents équlpements, relié par une structure intermédiaire
à une embase comportant un ou plusieurs flotteurs, ainsi
que des moyens d'amarrage et des moyens de liaison
propres ~ relier le pont au fond de la mer pour l'ex-
traction dudit gisement. La structure intermédiaire a le
plus souvent comme rôle principal, si ce n'est unique,
de supporter le pont et ses équipements, et elle est
alors constituée d'un ensemble de croisillons, d'entre-
toises ou de diagonales de section relativement réduite
reliant les différents flotteurs entre eux ainsi que
l'ensemble des flotteurs au pont.
L'inconvénient de telles plates-formes réside
dans le fait qu'elles s'avèrent relativement mal adap-
tées aux conditions d'utilisation sévères aui se ren-
contrent notamment aux latitudes elevées, à savoir aux
; conditions atmosphériques particulières à ces régions
(froid, vent, intempéries), ainsi qu'à l'état de la mer
(force .des vagues, courants, et surtGut glaces
flottantes).
En particulier, le~ plates-formes connues du
type décrit plus haut sont assez sensibles au vent et
des accumulations de glace importantes peuvent se former
devant (eu ~gard à la direction du vent et du courant)
les éléments de diamètre relativement faible qui consti-
tuent ladite structure intermédiaire. Il en résulte une
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augmentation préjudiciable du poids de la plate-forme et
de sa prise au vent, et un affaiblissement de sa struc-
ture intermédiaire. De plus, cette structure, étant es-
sentiellement conçue comme une structure de support,
n'est pas apte à subir sans dommage des chocs impor-
tants, comme ceux qui peuvent se produire du fait des
embarcations qui abordent la plate-forme, et surtout du
fait des glaces flottantes qu'elle peut rencontrer.
En outre, toute la partie de l'équipement qui
relie la plate-forme à la mer (notamment les lignes
d'ancrage et leurs treuils, les conduites d'hydrocar-
bures et leurs raccords) est soumise directement au
vent, aux vagues et aux glaces flottantes, ce qui aug-
mente notablement les risques de détérioration diverses,
et rend très incommode l'accès aux équipements en ques-
tion, ainsi que leur manoeuvre.
Le but de la présente invention est d'établir un
: nouveau type de plates-formes qui soient, mieux que jus-
qu'à présent, adaptées aux mers froides.
20A cet effet, une plate-forme semi-submersible du
type général decrit au début sera, conformément à la
présente invention, caractérisée en ce que ladite struc-
ture intermédiaire comporte au moins une pile à double
paroi à extrémité inférieure ouverte et offrant ainsi
intérieurement un passage protégé d'accès à la mer.
Dans le cas d'une structure intermédiaire à plu-
sieurs piles, on pourra prévoir, en règle générale, deux
piles ainsi constituées, l'une permettant le passage de
matériel, par exemple de matériel de forage, ou risers
dans le cas d'une plate-forme d'exploitation, tuyaute-
ries, c~bles, flexibles, chaines d'ancrage, etc., tandis
que l'autre pourrait servir au passage d'une cloche de
plongée et aux ombilicaux des plongeurs, et donc per-
mettre l'accès abrité des plongeurs au fond, toutes opé-
rations qui peuvent donc s'effectuer à l'écart desglace~.
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Ainsi, grace ~ l'invention, les lignes d'amar-
rage et les différentes conduites reliant le fond de la
mer au pont pourront d~sormais être ~ l'abri, puisqu'on
pourra les faire passer à l'intérieur d'une des piles de
la structure intermédiaire, et que l'on pourra ainsi les
soustraire à l'action du vent, des vagues et surtout des
glaces. Tout l'équipement associé (treuils, chaumards,
raccords, etc.) sera de même à l'abri, et il sera beau-
coup plus facile d'y avoir accès que sur les plates-
formes classiques. Le travail du personnel sera beaucoupmoins p~nible, puisqu'il ne sera plus soumis aux intem-
péries. On peut même envisager, pour rendre les condi-
tions de travail moins dures et ~viter les problèmes
d'entretien dus au froid, de réchauffer l'intérieur des
piles concernées, et ceci sans grandes difficultés,
puisqu'elles forment sous le pont des espaces fermés ou
pratiquement fermés.
En outre, il sera possible de mettre de telles
piles à extrémité inférieure ouverte sous pression, pour
permettre l'effet de cloche destiné ~ faciliter les ins-
pections, et aussi, le cas échéant, pour optimiser les
caractéristiques hydrostatiques de la plate-forme.
De préférence, les différentes piles, de relati-
vement gros diamètre, relieront le pont à l'embase sans
entretoises aériennes, de sorte que l'on obtiendra une
plate-forme globalement moins sensible au vent que les
plates-formes de la technique antérieure, les turbu-
lences de l'air étant plus faibles lorsqu'il heurte de
larges surfaces que lorsqu'il traverse une structure
constituée de multiples él~éments qui se croisent. On
pourra obtenir également que l'accumulation de glace sur
les piles de la structure intermédiaire soit réduite
dans de très importantes proportions, la glace pouvant
beaucoup plus difficilement se former sur une large sur-
face unie que sur de~ éléments de structure de relative-
ment faible section. Quant à la structure en double
lZ8~5~;~
paroi, elle rend les piles parfaitement aptes à résister
aux chocs dus à tous les corps flottants que la plate-
forme est susceptible de heurter, que ce soit par acci-
dent (embarcations) ou d'une façon plus régulière
(glaces flottantes) ; en effet, en cas de chocs impor-
tants, la paroi intérieure des piles, en se déformant,
de même que les raidisseurs intérieurs prévus entre les
deux parois, participera aussi à l'absorption des chocs.
Selon une autre forme de réalisation de l'inven-
tion, permettant d'obtenir le même type d'avantages, onpourra prévoir que ladite structure intermédiaire com-
porte une seule pile de section transversale fermée, de
sorte à former sous ledit pont un bassin intérieur pra-
tiquement isolé de la mer. Dans ce cas, d'autres carac-
téristiques de l'invention, qui seront mieux vues plusbas, pourront concerner également le pont et la forme de
l'embase.
Différents modes de mise en oeuvre de l'inven-
tion vont maintenant être décrits à titre d'exemples
nullement limitatifs, avec référence aux figures du
dessin annexé, dans lequel :
- la figure 1 représente schématiquement, en
coupe axiale, une plate-forme conforme ~ la présente
invention, du type ~ pile unique, dans laquelle la
structure intermédiaire à double paroi est à forme
gén~rale cylindrique ;
- la figure ~ est une vue partielle en plan
montrant un mode de mise en appui du pont sur la struc-
ture intermédiaire cylindrique ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe
axiale d'un autre mode de réalisation à structure inter-
médiaire du t~pe à pile unique de section transversale
globalement carrée ;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe
transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue schema~ique en coupe
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axiale d'une autre variante de plate-forme conforme à la
présente invention, dans laquelle la structure intermé-
diaire à pile unique comporte, notamment au niveau de la
ligne de ~lottaison, une partie conique ;
- la figure 6 est une vue schématique en plan
d'encore un autre type de plate-forme à structure inter-
médiaire à pile unique globalement cylindrique reposant
sur plusieurs flotteurs ;
- la figure 7 montre, schématiquement et en
élévation, une autre plate-forme conforme à l'invention,
du type à plusieurs piles dont deux sont à extrémité
inférieure ouverte ;
- la figure 8 est une vue schématique en coupe
selon la ligne VIII-VIII de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue en coupe de la plate-
forme de la figure 7 selon la ligne IX-IX de la figure
8 ;
- les figures 10 et 11 sont des vues de détail
en coupe axiale d'une pile à extrémité inférieure ou-
verte, montrant à titre d'exemples deux types différentsde guidage de risers ; et
- la figure 12 est une vue de détail en coupe
axiale montrant l'agencement d'un magasin à chaine
d'ancrage à l'intérieur d'une autre pile à extrémité
inférieure ouverte de la plate-forme.
Sur la figure 1, on a référencé globalement en 1
le pont ou ensemble de ponts de la plate-forme qui, en
l'occurrence, est constitué d'un pont supérieur 1~ et
d'un pont inférieur 1b, lesquels portent les différents
~quipements nécessaires aux fonctions que la plate-forme
aura à assurer, de même que les différentes construc-
tions prévues pour abriter le personnel, ceci selon tout
a~encement approprié. Le pont supérieur 1a pourra en
outre ~tre ~quipé d'un hélideck.
On pourra supposer dans ce qui suit qu'il s'agit
d'une plate-forme d'exploitation de gisements de pétrole
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en mers situées à des degrés de latitude ~levés, et
qu'elle pourra comporter en outre différents réservoirs
de stockage.
L'ensemble de ponts 1 est relié à un flotteur 2
par une structure intermédiaire à une seule pile 3.
S'agissant ici d'une pile à section transversale ronde
et de forme générale cylindrique, on pourra prévoir
avantageusement un flotteur 2 qui, vu en plan, a une
forme générale annulaire (boucle circulaire fermée), de
sorte à constituer un support pour la totalité de la
périphérie de la base de la structure à double paroi 3.
~e flotteur 2 pourra bien entendu, et quoique présentant
extérieurement une structure continue, être intérieure-
ment divisé en plusieurs caissons ballastables séparé-
ment et dont certains pourraient d'ailleurs contribuer àassurer le stockage.
Quant à la pile de la structure intermédiaire 3,
elle est constituée de deux parois cylindriques concen-
triques, a savoir une paroi extérieure 3a et une paroi
intérieure 3b pouvant l'une et l'autre être pourvues de
raidisseurs intérieurs 4a et 4b. L'ensemble de la struc-
ture de la plate-forme est en acier.
On voit que l'on constitue ainsi sous l'ensemble
de ponts 1 un bassin intérieur 5 pratiquement isolé de
la mer. Dans l'espace fermé ou pratiquement fermé 12
ainsi créé sous le pont 1 et donc ~ l'abri des intempé-
ries et des vagues, on pourra faire passer tout le maté-
riel devant assurer la liaison entre les ponts et le
fond de la mer. Il s'agira notamment des conduites de
pétrole ou risers 6, ainsi que de leurs raccords, et des
différentes ligne~ d'amarrage, par exemple au nombre de
8 ~ 12, telles que la ligne référencée en 7, ainsi que
des équipements y associés, ~ savoir treuil 8, chaumard
9, etc., les différents chaumards pouvant être portés
par le flotteur 2. En 10 on a représenté un ensemble
moteur également porte par le flotteur et propre à
5~
entraîner une hélice propulsive orientable 11 (Il peut y
avoir par exemple 6 à 8 tels ensembles moteurs équi-
répartis sur le flotteur).
Il est à noter que, d'une façon générale, l'es-
pace intérieur 12 déli.mité par le pont 1 et par lastructure à double paroi 3 ne sera pas totalement isolé
de l'extérieur, ceci pour éviter en particulier la créa-
tion de vibrations et de surpressions. Cet espace inté-
rieur 12 pourra communiquer avec l'extérieur soit par
des ouvertures de communication (non représentées) pré-
vues à la partie supérieure d~ la structure intermé-
diaire 3, soit par une ouverture centrale telle que 13,
prévue dans le pont 1, le pont étant alors de forme
générale annulaire et son ouverture centrale constituant
en même temps un passage commode d'accès à l'espace 12,
tant pour le personnel que pour le matériel (engins
télécommandés par exemple).
D'autres ouvertures (également non représentées)
pourront aussi être prévues dans les parois de la struc-
ture intermédiaire 3, au niveau de la ligne de flottai-
son ou légèrement au-dessous, pour établir une communi-
cation entre le bassin intérieur 5 et la mer, ceci afin
d'éviter l'accumulation de déchets à la surface du
bassin.
L'élaboration de la plate-forme qui vient d'être
décrite pourra faire appel à toutes les techniques de
montage connues, et notamment à l~utilisation de tout
système auto-élévateur approprié.
L'embase que constitue le flotteur 2, étant
déballastée, pourra par exemple être maintenue amarrée à
proximité d'un chantier, et la mise en place sur cette
embase de la pile ~ double paroi 3 pourra ~'effectuer
progressivement à partir du chantier en faisant sim-
plement tourner autour de son axe vertical l'embase 2.
Quant au pont 1, il pourra être mis en place soit par
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autoélévation à l'intérieur de la structure intermé-
diaire 3, soit par ripage ~ur le sommet de cette struc-
ture amené alors à affleurement par un ballastage appro-
prié du flotteur.
A la figure 2, on a représenté partiellement et
en plan une structure intermédiaire 3 et un pont en deux
parties, à savoir une partie centrale 1c et une partie
extérieure en forme de couronne 1d, la partie centrale
1c pouvant porter par exemple les installations de
production et la couronne extérieure 1d les habitations.
Lorsque le pont 1c,1d est amené au niveau voulu par rap-
port à la structure intermédiaire 3, par exemple par
auto-élévation, un pivotement relatif de l'un par rap-
port à l'autre (voir les flèches) pourra amener le pont
en appui sur des corbeaux ou analogues 14 de la struc-
ture intermédiaire assurant ainsi une reprise immédiate
des charges du pont sur la structure 3. L'embase 2 peut
alors être déballastée, ce qui lève le pont à sec,
ensuite de quoi éventuellement sa fixation définitive
sur la structure intermédiaire ~ peut être complétée par
des moyens de liaison supplémentaires.
Les plates-formes conformes à l'invention dont
la structure intermédiaire 3 est une pile cylindrique
présentent l'avantage particulier de l'obtention d'une
complète symétrie de la structure vis-à-vis des efforts
éxtérieurs, et, par conséquent, en position ancrée,
d'une réaction identique dans toutes les directions
vis-à-vis des courants, ainsi le cas échéant que des
glaces transport~es par ces courants.
Toutefois, et selon un autre mode de réalisation
de l'invention, il peut également être avantageux de
pxévoir, notamment pour la pile de la structure intermé-
diaire 3, une section transversale de forme générale
quadrangulaire, éventuellement carrée, comme ceci a été
-~'35 représenté schématiquement sur les figures 3 et 4.
~L'avantage notable d'une telle structure par rapport aux
'~'
-:
~281SS5
structures cylindriques ou coniques réside dans une plus
grande facilité de fabrication, puisque les éléments
essentiels de la structure seront alors constitués
d'éléments plans au lieu d'être constitués par des élé-
ments cylindriques.
Sur les figures 3 et 4, on a utilisé les mêmes
références que sur la figure 1 pour désigner les mêmes
parties ou des parties analogues de la plate-forme.
Comme bien visible sur la figure 4, le pont 1 et le
flotteur 2 ont, comme la section transversale de la
structure intermédiaire 3, une forme générale carrée.
En 3c, on a représenté en outre des parties de
section élargie de la structure intermédiaire 3, les-
quelles s'étendent entre l'embase ou flotteur 2 et le
pont 1, dans les angles internes de la structure 3. Ces
parties de section élargie 3 permettent d'augmenter
notablement l'inertie de la plate-forme à la flottaison
en accroissant le volume total de déplacement d'eau de
la structure 3, mais sans augmenter sensiblement l'am-
plitude du pilonnement dG aux vagues. Cette augmentationde l'inertie de la plate-forme à la flottaison, souhai-
table pour assurer une excellente stabilité, est la
raison pour laquelle il convient que les parties de
section élargie 3c soient éloignées au maximum de l'axe
vertical central de la plate-forme, comme c'est le cas
lorsque, dans une structure carrée ou quadrangulaire,
ces parties 3 sont situées aux extrémités des diago-
nales de la section transversale de la structure
intermédiaire.
A la figure 5, on a représenté encore une autre
variante à section circulaire de la pile de la structure
intermédiaire 3, mais cette section allant se retrécis-
sant vers le haut, de sorte que la pile présente alors,
notamment au niveau de la ligne de flottaison, une par-
tie conique. Dans ce cas, le pont 1 peut avoir la forme
générale d'un disque plein, et le flotteur 2 la forme
S55
générale d'un anneau circulaire, comme dans le mode de
réalisation de la figure 1. Si le danger existe d'une
formation importante de glace et si on désire éviter que
la glace vienne en prise directement sur la partie
conique de la structure intermédiaire 3, on peut prévoir
par exemple de tendre des câbles de protection (non
représentés) entre le pont 1 et l'embase 2.
A la figure 6, on a représenté encore une autre
variante de réalisation d'une plate-forme conforme à
l'invention, à pile de structure intermédiaire 3 de
forme gén~rale cylindrique, mais comportant une embase à
plusieurs flotteurs 2a,2b,2c,2d ayant chacun la forme
d'un caisson cylindrique plat. Dans un tel cas, il est
intéressant de prévoir que les parties de section élar-
gie 3c de la structure intermédiaire 3 s'étendent dansle prolongement de ces différents flotteurs 2, à l'inté-
rieur de la structure entre les flotteurs et le pont 1.
Dans ce mode de réalisation, on a représenté un pont 1 à
ouverture centrale 13 permettant de communiquer commodé-
ment avec l'espace intérieur 12.
Dans la plate-forme représentée schématiquement,
à titre de variante, aux figures 7 à 9, la structure in-
termédiaire entre le pont 1 et l'embase 2 est constituée
de six piles ou colonnes à section circulaire, les
quatre piles d'angle étant référencées 3d et les deux
piles médianes 3e.
Le pont 1 peut avoir en plan une forme générale
rectangulaire, et l'emba~e 2 être constituée de deux
flotteurs latéraux 2a et 2b reliés par des entretoises
2c et 2~.
Les deux colonnes médianes à double paroi 3e ont
leur extrémité inférieure ouverte, ce qui permet là
encore d'avoir un accès direct à la mer, par un passage
intérieur protégé, qui d'une part est à l'abri des
intempéries et d'autre part ne n~cessite pas de traver-
: ser une couche de glace.
,~
.... ..
1 1
Dans ce mode de réalisation, on peut considérPrpar exemple que le passage int~rieur 3e1 de la colonne
3e de gauche ~figure 9) peut être utilisé pour le forage
ou la production, tandis que le passage int~rieur 3e2 de
la colonne 3e de droite est utili~é comme puits de plon-
gée, pour la descente d'une cloche de plongée. C'est
également par ce conduit que pourront passer les ombili-
caux des plongeurs.
Il est à noter que les deux passages 3e1 et 3e2
peuvent atre mis sous pression, pour y abaisser le
niveau de l'eau, et faciliter ainsi les inspections, ou
modifier les caractéristiques hydrostatiques de la
plate- forme.
Sur les figures 7 et 9, enfin, on a référencé en
14 des défenses, dont sont munies les piles 3d et 3e au
niveau de la ligne de flottaison, l'ensemble des piles
étant de toute facon à double paroi.
Aux figures 10 ~ 12, on a représenté, en coupes
axiales, encore d'autres utilisations possibles de piles
à double paroi et à extrémité inférieure ouverte ana-
logues aux piles 3Q du mode de réalisation des figures 7
à 9.
A la figure 10, la colonne 3e possède des chemi-
nées 3e3 de risers 15, lesquels portent des organes de
centrage et de portance 16 guidés dans lesdites chemi-
nées. Sur la moitié droite de la figure, on a représenté
l'élément de connecteur 17 du riser accouplé à l'élément
de connecteur fixe 18 de la plate-forme, ces éléments
étant séparés sur la moitié gauche de cette figure.
Sur la figure 11, on a montré ~ titre de
variante trois risers rigides 19 traversant un passage
commun 3e4 d'une pile 3e à extrémité inférieure ouverte
de la plate-forme, et en 20 leurs raccords. L'espace 21
prévu à la base de la colonne, au niveau de l'embase 2,
constitue une chambre d'inspection des raccords, que
l'on peut examiner par des hublots 22. La r~férence 23
, ~
81~5$
12
désigne quant ~ elle un bras de manoeuvre intérieur à la
chambre 21.
A la figure 12, on a montré encore une autre
utilisation possible de l'espace intérieur 3e5 d'une
colonne à extrémité inférieure ouverte pouvant également
faire partie de la structure intermédiaire d'une plate-
forme conforme à l'invention. A la partie inférieure de
cet espace est prévu un magasin à chaine 24. La chaine
d'ancrage, référencée en 25, passe dans des puits de
chaîne 26 qui, pour éviter tout risque de gel, peuvent
être alimentés en eau chaude. En 27, on a représenté un
guindeau de chaîne qui, comme on le voit, peut occuper
une chambre entièrement fermée, et en 28 le chaumard.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ail-
leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limitenullement à ceux de ses modes d'application et de r~a-
lisation qui ont été plus particulièrement envisagés ;
elle en e~b~asse, au contraire, toutes les variantes.
~'
