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1320396
L invention concerne une ligne d ancrage
catenaire pour un engin flottant, en particulier une
ligne de grande longueur permettant un ancrage à une
pro~ondeur supérieure à 300 metres. L invention
concerne également un dispositif et un procedé de
montage et de pose de la ligne d ancrage.
Les engins flottants utilisés pour la re-
cherche et 1 exploitation des hydrocarbures en mer
necessitent l'emploi de lignes d'ancrage dont l'ex-
tremité est solidaire d'une ancre de marine ou fixée à
un pieu foré, pour assurer leur maintien en placs
contre les forces entraînant leur dérive. par exemple
produites par le vent ou les courants marins.
Les besoins de l'exploitation des gisements
petroliers à des profondeurs de plus en plus importan-
tes nécessitent l'utilisation de lignes de très grande
longueur joignant le fond à la surface.
Pour l'ancrage des plateformes pétrolieres,
des bouees ou des petroli0rs de stockage, il peut etre
necessaire de disposer de lignes d'ancrage à de tres
grandes profondeurs d eau, par exemple de 1 ordre de
300 à 1000 mètres.
Il est tout-à-fait classique de réaliser une
ligne d ancrage sous la forme d une chaine, par exem-
ple à maillons soudes. Cependant, dans le cas d une
ligne d ancrage de grande longueur, par exemple supe~-
rieure à 3000 mètres, le poids de la chaine est trop
important par rapport à la capacité de traction de
cette chaine.
En fait, une grande partie de la résistance
mécanique de la chaine est alors devolue au supportage
de la chaine elle-meme et non à la retenue de 1 engin
flottant.
~)
~320396
La réalisation de la ligne d'ancrage sous la
forme d'un cabl~ est mieux adaptée aux lignes d'ancra-
ge de grandes longueurs, du fait de la grande capacité
de resistance à la traction du cable et d'un poids li-
néaire (à résistance égale~ inférieur a la chaine. Ce-
pendant, dans le cas où de très grandes longueurs sont
nécessaires, la fabrication du cable et sa mise en
oeuvre comme ligne d ancrage deviennent difficiles
sinon impossibles. En particulier, le stockage et la
manutention de tres grandes longueurs de cable de gros
diamètre posent des problèmes extremement difficiles a
résoudre.
Il est connu d'utiliser des éléments tubu-
laires fermés à leurs extrémités et reliés entre eux
de maniere articulée pour constituer des lignes d an-
crage de grande longueur. Chacun des éléments consti-
tutifs de la ligne qui est fermé à ses extrémités de
facon étanche a l'eau delimite un volume intérieur
rempli d air et constitue ainsi un flotteur suscepti-
ble d0 compenser par la pousséa d'Archimède dans l eautout ou partie du poids de l'élément. De telles lignes
d'ancrage ont éte utilisées jusqu'ici comme lignes
tendues, c'est-a-dire des lignes qui sont en position
pratiquement rectiligne en service.
. Les forces de rappel horizontales de l engin
flottant, lorsque cet engin tend a dériver sous l'ef-
fet du vent ou des courants marins, sont dues soit a
la seule élasticité de la ligne, soit à un dispositif
de traction relié à l extrémité de la ligne d-ancrage
située en opposition par rapport a la dérive de l en-
gin.
Lorsqu on utilise de telles lignes d'ancrage
tendues qui fonctionnent à la maniere de haubans, il
est de toute évidence avantageux de diminuer le poids
2~39g
apparent de la liyne, lorsqu elle est plon3ée dans
l'eau. }l peut être particulierement avantageux de
calculer les éléments constitutifs de la ligne pour
rendre son poids-apparent dans l'eau sensiblement nul,
5; Dans le cas des lignes d'ancrage catenaires,
c'est-à-dire des lignes prenant une forme courbe de
cha`lnette -en :service, le problème est tres dif~érent
puisque la force de rappel horizontale de l'engin
flottant correspond à la projection horizontale de
10l effort dans la ligne, au point de liaison entre la
ligne d ancrage et l'engin. L'effort dans la ligne
d ancrage dépend du poids apparent de la ligne dans
l eau alors que la-composante horizontale de l'effort
au point d ancrage est d'autant plus grande par rap-
15port à la composante verticale que la ligne est plus
proche de l horizontale en ce point.
- : Les lignes d'-ancrage allégées connues de La
technique anterieure ne permettraient pas d obtenir
des~ force de rappel horizontales importantes et ne
20seraient pas susceptibles de constituer des lignes ca-
ténaires d une grande efficacité.
Dans le cas de lignes de grande long~eur, un
allègement sous l effet de la poussée d Archimède pré-
sente cependant un grand intéret dans la mesure ou le
25poids propre de l ensemble de la ligne peut etre dimi-
nue dans de grandes proportions.
Le but de 1 invention est donc de proposer
une ligne d-ancrage catenaire pour un engin flottant
constituée par une pluralité d éléments successifs re-
30liés entre eux de manière articulée et constitues cha-
cun par un tube ferme de façon étanche à l eau a cha-
cune de ses axtrémités, délimitant un volume intérieur
rempli d'air, la ligne comportant une extrémité à fai-
ble profondeur assurant la liaison avec L'engin flot-
.- ' ' '
,
1320~
tant et une extrémité d'ancrage à grande profondeur assurant
l'ancrage sur un fond marin, cette ligne d'ancrage pouvant
présenter une grande efficacité et étant d'une grande
souplesse d'utilisation.
Dans ce but, la flo-ttabilité de la ligne d'ancrage
est variable suivan-t sa longueur, les éléments consti-tutifs
tubulaires ayant généralement une épaisseur de paroi
rapportée à leur diamètre d'autant plus forte qu'ils sont
plus proches de l'extrémi-té d'ancrage de la ligne.
~elon la présente invention, il est également
prévu un dispositif d'ancrage pour engins flo-ttan-ts
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de manutention
d'élements tubulaires du type de ceux utilisés sur les
plateformes de forage, une pluralité d'éléments tubulaires
de ligne d'ancrage constitués chacun par un tube fermé de
façon étanche à l'eau délimi-tant un volume intérieur rempli
d'air ayant une épaisseur de paroi rappor-tée à leur diamètre
telle qu'elle assure une compensation au moins partielle du
poids de l'élément par la poussée d'Archimède, e-t une
pluralité de dispositifs de liaison articulés de ces
éléments tubulaires.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va
maintenant decrire, de manière non limitative, en se
référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de
réalisation d'une ligne d'ancrage suivant l'invention ainsi
qu'un procédé et un dispositif de montage et de pose et des
utilisations de cette ligne d'ancrage.
La figure 1 est une vue laterale d'une portion de
ligne d'ancrage suivant l'invention.
La figure 2 est une vue latérale avec coupe
partielle d'une articulation de liaison de deux éléments
successifs de la ligne d'ancrage, représen-tée sur la figure
1.
La figure 3 est une vue latérale d'une portion de
13~039~
- 4a -
ligne d'ancrage, suivant l'invention et suivant un second
mode de réalisa-tion.
La figure 4 est une vue en élévation de
l'extrémité à faible pro~ondeur d'une ligne d'ancrage
suivant l'invention assurant sa liaison avec une plateforme
de forage semi-submersible.
La figure 5 est une vue agrandie du détail 5 de la
figure 4.
La figure 6 est un diagramme montran-t la
décomposition de l'effort exercé dans la ligne représen-
:1 3203~ ~
tee sur les figures 4 et 5, à son point de liaison
avec la plateforme.
La figure 7 est une vue schématique de la
forme prise en service par une ligne d'ancrage suivant
l invention et suivant un premier mode de réalisation.
La figure 8 est une vue schématique de la
forme prise en service par une ligne d'ancraye suivant
l'invention et suivant un second mode de réalisation.
Les figures 9, 10, 11 et 12 illustrent di-
vers modes de mise en oeuvre et d'utilisation d'uneligne d ancrage suivant l invention.
Sur la figure 1, on voit un tronçon d'une
ligne d ancrage suivant l invention désigné dc façon
générale par le repère 1.
La ligne d ancrage 1 constituée sous forme
articulea comporte des segments successifs 2 reliés
entre eux par des articulations 3.
Comme il est visible sur l ensemble des fi-
gures 1, 2 et ~, chaque segment Z est constitue par un
tube 2a ferme à chacune de ses extrémités par une piè-
ce de fermeture et de liaison 2b.
Les pieces 2b sont des pieces forgées com-
portant un fond 4 de fermeture du tube et une proémi-
nence 5 de liaison. Le fond plein 4 comporte un rebord
cylindrique de diametre égal ou supérieur à celui de
la partie courante du tube 2a et qui est soudé, par
exemple par friction. à l extrémite du tube, suivant
la zone de raccordement 5. L extremite du tube 2a sur
laquelle est e4fectué le raccordement présente unæ
épaisseur superieure à l épaisseur courante du tube.
Chacun des tubes 2a ferme a ses deux extré-
mités ~ar les -fonds 4 des pieces 2b delimite un volume
intérieur rempli d air totalement étanche vis-à-vis du
milieu extérieur.
:
`: :
.
~3203~
Chacun des éléments 2 de la ligne d ancrage
possède ainsi une flottabilité importante lorsqu il
est plonge dans un liquide tel que l'eau de mer.
Les deux modes ~e réalisation de la ligne
d ancrage représentee sur las figures 2 et 3 ne diffe-
rent que par la constitution du dispositif de liaison
articulee 3 entre les elements successifs Z.
Dans le cas du mode de réalisation représen-
te sur la ~igure 2, le dispositif de liaison articulé
3 est constitué par deux manilles 6a et ab engagees
l une dans l'autre et reliées chacune à l'extrémité de
liaison 2b d'un tube 2a, les deux tubes 2a successifs
étant ainsi relies de maniere articulée. Chacune des
manilles est reliee a la proeminence 5 co~respondante
par un axe 10 engage dans des ouvertures alignées de
la proeminence 5 et des deux proéminences solidaires
des extremités des branches de la manille. L axe 10
est fixe, apres assemblage, par une goupille 11.
Les proéminences 5 successives sont dispo-
sees à 90- l'une par rapport a l'autre.
Sur la figure 3, on a représanté un second
mode de realisation de la liaison articulée entre les
éléments successifs 2 de la ligne. Pour chacun des
eléments 2, l'une des pieces d'extrémité 2b constitue
une double chape 12 dans laquelle est fixe un axe
d articulation 13 et qui comporte dans une position
symétrique par rapport a 1 axe de la ligne 1 et dans
une direction parallèle à l axe 13, un trou 14 lisse
dans une partie de la chape et taraude dans l'autre
partie.
L'autre pièce d extrémité 2b de chaque elé-
ment 2 est constituee sous la forme d'une chape 15
entre les branche~ de laquelle est fixé un axe 16.
1~20~
Un cavalier 17 est monté articulé sur l'axe
?3 de la double chape 12 par une de ses extrémités et
comporte un trou 18 à son autre extrémité.
Le cavalier 17-peut etre placé dans une po-
sition d; ouvertwre l7' ten traits mixtes) par bascule-
ment vers l'extérieur. ~ans cette position, la chape
1$ et l'axe, 16 d'une piece 2b d'un premier tronçon
peuvent être placés dans une position d'assemblage à
proximite de la chape 12 d'une pièce 2b d'un second
tronSon 2 a assembler.
Le cavalier 17 est alors rabattu dans sa
position de fermeture (en traits pleins), autour de
1 axe 16 et de manière que la branche du cavalier 17
comportant 1 ouverture 18 vienne s'engager dans la
partie de la chape 12 comportant le trou taraudé 14.
L'assemblage est compléte en engageant une vis 19-dans
les trous 14 et 18 en alignement et en réalisant le
vissage dans-la partie taraudee du trou 14.
Dans les-~deux mod~s de réalisation décrits
et representés, le dispositif de liaison 3 agit comme
un joint universel et permet une orientation relative
quelconque des deux tubes successifs. De plus, les
deux tubes ont une latitude de déplacement relatif
axial qui peut etre relativement importante, dans le
cas de la liaison par des manilles.
Dans les deux cas, l assemblage et la liai-
son des deux tubes successifs peuvent etre realises
tres facilement et très rapidement.
Dans le cas d-une ligne d-ancrage utilisée
dans le domaine du forage ou de l exploitation pétro-
lière, en mer et à très grande profondeur, les tubes
2a pourront avoir une longueur de l ordre de 9 à 12
mètres.
` - , .
-- 132~3~
Ces tubes en acier pourront etre constitués
par des tiges de foraye, des masses-tiges, des éle-
ments de cuvelage ou tout autre élément tubulaire en
acier utilisé couramment dans la teohniqUe petrolière
et disponible chez les fabricants de tubes.
Il est bien évident qu'en faisant varier le
rapport entre le diamètre et l'épaisseur de paroi du
tube, on pourra obtenir la compensation du poids du
tube par la poussée d'Archimede, dans une proportion
déterminée. Selon l'invention et comme il sera expli-
qué plus loin, la ligne d'ancrage présents une flotta-
bilite variable suivant sa longueur, ses eléments
constitutifs n'étant pas tous identiques et présentant
des épaisseurs de paroi rapportées a leurs diamètres
variables. De manière générale, les éléments constitu-
tifs placés à plus grande profondeur présenteront une
épaisseur de paroi plus importante que les eléments
places à plus faible profondeur.
Sur la figure 4, on voit une partie d'une
plateforme de forage semi-submersible 20 partiellement
immergée sous le niveau 21 de la mer et la partie à
faible profondeur désignee dans son ensemble par le
repère 22 d'une ligne d'ancrage 23 suivant l'inven-
tion. La partie 22 de la ligne 23 assure sa liaison
avec la plateforme 20, a quelques mètres en-dessous du
niveau 21 de la mer.
La plateforme 20 porte sur sa partie supé-
rieure immergée, un treuil 2~ auquel est relié un câ-
ble de traction 26 et, dans sa partie immergee, un
chaumard 25 assurant le guidage et le renvoi du cable
26 vers un moufle 27 mobile immergé relié à l extrémi-
te de la ligne 23. Le moufle 27 assure le renvoi du
cable 26 vers un point d ancrage fixe 29 sur la partie
inférieure immergee ou ponton 28 de la plateforme 20.
, . .
.
.
~2039~
Le moufle 27 est maintenu dans une orientation cenve-
nable par un flotteur 30 qui peut etre relié à une
bouee de surface permettant le repérage du moufle.
~ ..Comme iL est visible sur la-figure 5, le
dernier élement tubulaire.32a de la ligne d'ancrage 23
comporte une partie d extremité 33 tubulaire et fermee
par une pièce 34 taraudée intérieurement. Un élément
relié de maniere articulée au moufle 27 comporte
également urle partie d extremité taraudée.
Une pieca de connexion 36 comportant deux
parties filetées permet l'as~emblage des pieces 33 et
et donc de la ligne 23 et du moufle 27 reliés à la
plateforme par le cable de traction 26. Les parties
filetées de .la pièce 36 sont vissees dans les pieces
lS taraudées 34 et 35 pour assurer l'assembla3e.
La mise en tension de la ligne est assurée
par le treuil 24.par l.'.intermédiaire.du cable 26 et du
moufle 27. ~
L élément- tubulaire 32a est relie a un élé-
ment tubulair~ courant de la ligne d ancrage 23 par unmoyen d'articulation 33 tel que représenté sur la fi-
gure 3 et désigné de manière générale par le repère 3.
Les éléments tubulaires 32 de la ligne d'an-
crage 23 sont constitués de la meme maniere que les
eléments tubulaires 2 représentés sur les figures 1 à
3.
Ces eléments constituent des flotteurs et
assurent une compensation au moins partielle de leur
poids par la poussée d Archimède, lorsqu ils sont
plongés dans i eau. Cette compensation peut etre va-
riable, en fonction du rapport du volume total de
l'élement tubulaire correspondant au volume d'eau
déplacé, au volume de la masse d acier de cet elément
tubulaire, c est-à-dire en fait en fonction de la va-
.
~, ~ r~7J ~ 3 9 ~
~ oleur du rapport de l épaisseur de paroi de l élémenttubulaire au diamètre extérieur de l elément. On peut
ainsi utiliser des élements tubulaires de flottabilité
déterminée pour constituer les différentes parties de
la ligne d ancrage.
On va maintenant se reporter a la figure 6
pour e~pliquer le principe genéral sur lequel repose
la conception de la ligne d'ancrage suivant L'inven-
tion.
Sur la figure 6, on a représente l'effort ou
tension F dans la ligne d'ancrage Z3 au point de liai-
son de cette ligne d'ancrage avec la plateforme 2d.
c est-à-dire à l extrémite de cette ligne reliée au
moufle 27. On a représenté sur la figure 6 la compo-
sante horizontale FH et la composante verticale de
l effort Fv, la composante verticale FV faisant un
angle ~ avec la direction de l'effort F, c est-à-dir~
la direction de la ligne a son point de liaison.
La force utile de rappel de la plateforme 20
est constituee par la compOsantQ horizontale FH de
l effort F. La composante verticale FV est une force
parasite, puisque cette charge variable s'exerce aux
depens de la stabilité du flotteur.
Il est donc souhaitable de rendre la compo-
sante verticale FV la plus faible possible, c est-à-
dire, pour un effort F donné, d'avoir un angle ~ le
plus grand possible. Ce résultat peut être obtenu en
utilisant des elements tubulaires alleges pour consti
tuer la partie à faible profondeur de la ligne d'an-
crage 23.
Pour que l effort de rappel FH soit impor-
tant, il faut en outre que l effort axial F soit lui-
meme important.
~3203~
1 1
Une ligne d ancrage allégée de maniere uni-
forme sur toute sa longueur ne permettrait pas d'arri-
ver à ce résultat, puisque le poids apparent total de
la iigne dans l'eau serait faible, dans le cas d'un
ancrage catenaire, c'est-à-dire d'un ancrage dans le-
quel la ligne presen~e une courbure notable et fournit
une 4crce de rappel dépendant de son poids apparent
dans l'eau.
Selon l'invention, la ligne d'ancrage 23
presente une flottabilite variable suivant sa lon-
gueur, ies éléments tubulaires situés à plus faible
profondeur ayant généralement une épaisseur de paroi
plus faible que les éléments tubulaires situés à plus
grande profondeur;'- ! Cette conc0ption permet de conci-
lier les impératifs contradictoires mentionnes ci-
dessus, puisque les eléments tubulaires superieurs 32
fortement alléges permettent d'augmenter l'angle ~ au
point `de liaison et que les-éléments tubulaires infe-
rieurs situés~ à grande profondeur ayant un poids
ap-parent dans l eau eleve permettent d augmenter
suffisamment l effort F pour obtenir une force de
rappeL FH satisfaisante.
De plus, dans le cas d'ancrage a grande pro-
fondeur, des élements constitutifs à paroi épaisse en25 partie inferieure de la ligne d ancrage permettent
d augmenter la tenue à la pression de cette ligne.
La ligne d'ancrage 2~ étant allegée grace à
la présence des eléments tubulaires, il sera possible
d utiliser une ligne de très grande longueur, ce qui
permet de diminuer l inclinaison moyenne de cette li-
gne par rapport au plan horizontal et d augmenter laforce de rappel.
Sur les figure3 7 et a, on a représente de
manière schématique la forme d une ligne d ancrage 23
,
,
:~32039~
12
~ou 23') selon l'invention assurant 1 ancrage d'une
plateforme semi-immergee 20 sous la surface 21 de la
mer. La ligne d'ancrage 23 (ou 23') est reliée par son
extrémité supérieure à faible profondeur 22 ~ou 22 ) à
la plateforme 20 et par son extrémite inférieure 40
(ou 40') à un pieu foré 41 (ou 41') fixé sur le fond
42 de la mer.
En réglant la flottabilité des différentes
parties de la ligne suivant sa longueur, ~ntre son ex-
tremite 40 et son extremité 22 (ou 40' et 22'), on
peut obtenir des formes differentes de cette ligne
d ancrage lors de son immersion.
CQ reglage de la flottabilité de la ligneest obtenu en faisant varier le rapport épaisseur de
paroildiametre des eléments constitutifs 3Z ou 32 de
la ligna d ancrage, depuis son extremité 40 jusqu a
son extrémité 22.
De manière générale, les éléments constitu-
tifs 32 situes au voisinage de l'e~trémité 40 ~ou 40')
auront une apaisseur de paroi supérieure a celle des
elements 32 (ou 32') situés au voisinage de l'extremi-
te 22 (ou 22').
Généralement, comme il sera expliqué plus
loin sur des exemples de réalisation, les lignes
d ancrage seront constituées de tronçons successifs
comportant des élements constitutifs identiques, ces
tronçons ayant une flottabilite croissante depuis le
fond jusqu a la surface.
La ligne d'ancrage representée sur la figure
7 présente la forme d une chainette dont la courbure
varie de manière continue. Cette forme est obtenue
avec une ligne comportant des tronçons successifs dont
la flottabilite augmente de maniere continue depuis le
fond jusqu a la surface.
2~.~9~
La ligne d ancrage représentée sur la figure
8 presente une forme complexe en S a deux points d in-
flexion. Cette ligne comporte des tronçons à grande
profondeur :ayant un poids apparent dans l'eau impor-
tant, des tronSons a faible profondeur'ayant un poidsapparent dans l'eau très faible et une partie intermé-
diaire constituee de tronçons relativement courts dont
la flottabilité augmente rapidement.
Le profil représenté sur la figure ~ perme~
de réduire la longueur de ligne à déployer et donc les
couts de realisation et de mise en place de cette 1l-
gne. ''
~ n va maintenant décrire deux exemple~ d2
réalisation d-une ligne - catenaire tubulaire suivant
l'invention permettant l'ancrage d'une plateforme
semi-submersible par 600 metres de fond lpremier exem-
ple) et par 1000 mètres de fond ~second exemple de ré-
alisation. _!
- ~ Dans les deux cas, le flotteur constitué par
la plateforme semi-submersible subit des efforts exte-
rieurs dus au vent, aux courants et a la houle qui
contribuent a provoquer son déplacement à la surface
de la mer. Afin de reduire le déplacement horizontal
de ce flotteur, dans une direction quelconque, on
utilise un dispositif d'ancrage comportant dix lignes
catenaires suivant l'invention regulierement réparties
autour du flotteur, c est-à-dire espacées angulaire-
ment de 36 l une par rapport à l'autre.
Dans chacun des cas envisagés, les perfor-
mances de la ligne d ancrage caténaire suivant l'in-
vention seront comparées aux performances d'une ligne
traditionnelle constitue0 en partie par une chaine et
en partie par un câble présentant la meme résistance a~
la rupture.
,
~2~39~
- 14 ''
Dans les deux cas, le déplacement horizontal
du ~lotteur doit etre limité à 6 X de la profondeur
d'ancrage.
Exemole l : Ancrage par 600 metres de fond :
Le déplacement maximal autorise du flotteur
est de 36 metres dans une direction quelconque.
Un dispositif d'ancrage classique de la pla-
teforme comprendrait huit lignes constituées chacune
par 1500 metres de cable et 1500 metres de chaine de
3" ~pouces) de diamètre. Chacune des lignes serait
pretendue à 600 KN pour soutenir les efforts exte-
rieurs en operation.
Dans une telle configuration, la tension ho-
rizontale maximale atteinte en opération dans une li-
gne est de 1266 KN et la tension verticale associée de
650 KN, l'angle au chaumard étant de 27,2' par rapport
à l'h~rizontale. La force verticale exercee sur le
flotteur par les huit lignes d'ancrage est donc proche
de 5ZOU KN.
Un ancrage tubulaire articule suivant l'in-
vention permettant l ancrage par 600 metres de fond de
la plateforme et le rappel de cette plateforme dans
les conditions données sera constitué par huit lignes
en maillons tubulaires de diametre extérieur 1 n pouces
3/4 et ayant un poids apparent croissant avec la pro-
fondeur d immersion. Chaque ligne de longueur égale a
4000 mètres sera composée de trois tron,cons de lon-
gueur respective précisee ci-apres. Chaque tronçon
sera constitué d éléments tubulaires ayant un poids
apparent dans l'eau donné, c'est-a-dire un rapport
d'epaisseur de paroi/diamètre exterieur constant. Le
poids apparent dans l eau des differents tronçons
diminue du fond vers la surface comme indiqué dans le
tableau ci-dessous :
'
., :
2~3~
Tronçon
1er 2eme 3ème
Poids linéaire appa-
rent dans l eau :' 1011 N 94 N -5g N
Poids dans 1 air
correspondant : ` 1ZlO N 011 N 870 N
Longuaur 700 rn 3000 m 300 m
10Pour les mêmes efforts extérieurs imposés au
flotteur que ceux indiqués dans le cas de l'ancrage
caténaire de conception traditionnelle et les memés
efforts de ,pre-tension initiale, la tension maximale
horizontale atteinte dans,une ligne en~opération est
15de 1887 KN et la tension verticale de 442 KN, 1 angl~
au chaumard etant alors de 13,2~ par rapport a 1 hori-
zontale.
,, ,, ,La ~force; verticale exercée sur le flotteur
est;donc voisine de 3535 KN. Cette valeur est à compa-
rer à la force verticale de 5200 KN exercée par l an-
crage de type traditionnel sur la plateforme. La dif-
ference entre ces deu~ valeurs, soit 1664 KN, permet
soit d accroitre les charges variables utiles~à bord
du flotteur, soit de reduire la réserve de stabilité
de ce flotteur et donc son cout.
Exem~le 2 : Ancrage par 1000 mètres de fond:
Le déplacement horizontal maximal autorise
est de 60 mètres dans une direction quelconque. L'an-
crage est constitué comme précédemment par huit lignes
régulierement reparties autour de la plateforme.
Dans le cas d une ligne de conception tra-
ditionnelle constituée de 1500 mètres de cable et de
1050 metres de chaine de diametre 3"3/4 Ipouces), la
tension verticale maxirnale atteinte en opération est
:`
~203~
de 1297 KN pour un angle au chaumard de 31,7' par
rapport à l'horizontale. L'effort maximal vertical
exerc sur le flotteur par un tel dispositif d ancrage
est donc voisin de 10376 KN.
Cette ligne de conception traditionnelle
sera comparée a une ligne à maillons tu~ulaires de
5.30Q metres de longueur constituee de quatre troncons
de longueurs respectives précisées ci-après. Le poids
apparent dans l'eau des tronçons est croissant avec la
profondeur, comme il est indique dans 18 tableau ci-
dessous :
Tronçon
1er 2eme3ema4eme
Poids linéaire
apparent dans -~ 1010 KN 230 KN 94 KN - 58 KN
l'eau :
Poids dans 1 air
correspondant : 1210 KN 830 KN 811 KN 870 KN
Longueur (m) : SOO4000 500 300
La tension verticale maximale atteinte dans
une ligne est de 808 KN avec un angle au chaumard de
23,2' par rapport à l'horizontale. L'effort vertical
maximal exercé sur le flotteur par un tel dispositif
d'ancrage est voisin de 6470 KN. Cette valeur est a
comparer à la valeur de 10376 KN obtenue dans le ras
du dispositif de conception traditionnelle. On obtient
donc une diminution de la force verticale de 3906 KN,
ce qui permet d'obtenir des avantages tels que caux
mentionnes ci-dessus dans le cas de l'ancrage par 600
metres de fond.
~L32039~
17
Dans tous les cas, la ligne d ancrage tubu-
laire suivant l'invention peut être constituée entiè-
rement par des éléments standard obtenus chacun par
soudage de pièces forgées identiques a l'extrémité de
tronçons dP -tubes ayant un diametre extérieur et une
epaisseur de paroi voulus.
-~ Les dispositifs de raccordeoent articulés
entre les éléments de ligne pourront être, soit fabri-
qués spécialement, soit constitués par des élements
standard disponibles dans le commerce. La fabrication
de la ligne d'ancrage peut donc se limiter à la rea-
lisation de pièces d'extremite forgees et à leur sou-
dage bout a bout au~ extrémités de tubes par exemplé
par friction. Ces opérations peuvent être facilement
automatisées.
L'acier des tubes utilisé dans la technique
pétrolière peut présenter une résistance à la rupture
de l ordre de 1000 MPa ; cette résistance se compare
~ favorablement à la résistance des aciers pour chaine
qui ne depasse jamais 900 MPa~
En revanche, les câbles sont constitues de
fils d'acier dont la resistance peut atteindre
1900 MPa apres traitement~
Cependant, l allègement dû à la poussée
d Archimede de la ligne d ancrage suivant l invention
lors de son utilisation permet d obtenir des perfor-
mances très supérieures à celles des meilleurs câbles
d'ancragQ connus actuellement.
De plus, comme il sera expliqué ci-dessous,
la ligne d ancrage suivant l invention peut etre dé-
,oloyée et mise en oeuvre, de façon aisée, grâce à sa
constitution modulaire.
Sur la figure 9, on a représente un premier
mode d utilisation et de mise en oeuvre d une ligne
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d'ancrage 23 suivant l invention, dans le cas ou l on
desire réaliser l'ancrage, sur le fond de la mer,
d une plateforme semi-submersible 50.
Une barge 51 équipee d'une grus 52 e~t ame-
nee a proximité de la plateforme semi-submersible, On
a chargé sur la barge 51 l'ensemble des éléments né-
cessaires à la constitution da la ligne d'ancrage 23
de la plateforme. Ces éléments peuvent etre con3titués
par plusieurs dizaines d'élémen~s tubulaires tels que
les eléments 2 ou 32 qui ont été décrits ci-dessus et
par plusieurs dizaines de dispositi~s de liaison arti-
culee tels que les dispositifs 3 ou 33. On realise, au
niveau d une installation de montage et d'assemblag~
53 (par exemple une table à casing), grace à la gruQ
52, 1 assemblage de tronçons de la ligne d ancrage
constitues chacun par un élément tubulaire 32, pour
obtenir une certaine longueur de cette ligne d'ancra-
ge, Le premier segment 55 de la ligne d ancrage est
~ relie à la plateforme 50, de manière habituelle,
On poursuit le montage de la ligne d'ancra-
ge, à partir de la barge 51, jusqu'au moment où cette
ligne d'ancrage a atteint une lonyueur suffisante, On
équipe alors l extrémité de la ligne obtenue d une
ancre de rnarine qui est ensuite immergée ou on relie
l'e~trémité finale de la ligne a un pieu foré, grace à
un materiel adapté et connu de la technique.
L'assemblage et le déploiement de la ligne
ont éte réalises grace à la grue 5Z et au dispositif
53, selon une technique connue de l art antérieur,
pour la constitution d un train de tiges de forage ou
d un cuvelage. Le dispositif 53 peut etre constitué
par toute table d ass0mbla~e de tiges de forage ou
toute table a cuvelage.
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Il est bien évident également que d'autres
moyens utilises couramment dans les techniques de fo-
rage ou de pose de pipe-lines pourront être utilises.
De tels moyens peuvent être constitués par des treuils
elevateurs, des cales ou divers moyens de gerbage de
tubes.
La barge 51 peut etre constituée. de manibre
avantageuse, par une barge de manuteMtion et de pose
de pipe-lines ou par une barge d'approvisionnement des
plateformes de forage permettant le transport et la
fourniture,de colis de poids élevés.
Sur la figure 10, on a représenté un second
mode de mise en oeuvre d'une ligne d'ancrage 23 sui-
vant l'invention, l'e~tremité de cette ligne d'ancrage
23 étant reliee par l'intermédiaire d'une chaine 61,
de structure classique a maillons, à un pieu foré 60
fixé dans le fond de la mer 62,
La chaine a été constituée 0t déployée en
utilisant la barge 51 mise en oeuvre dans le mode de
réalisation de la figure 8, La ligne d'ancrage 23 est
assemblée depuis,la barge 51 puis reliée au pieu 60 et
enfin la barge 51 assure grace à sa grue 52 la liaison
da l'extrémité superieure de la ligne 23 à l'engin
flottant dont on desire realiser l'ancrage, par exem-
ple ~ne plateforme semi-submersible ou une bouée.
Sur la figure 11, on a represente un troi-
sieme mode de réalisation de la mise en oeuvre d'une
ligne d'ancrage 23 suivant l'invention,
Une plateforme de forage 65 de type dynami-
que porte un der~ick 66 et une grue de manutention 67,
Plusieurs dizaines d'éléments destines àconstituer la ligne d'ancrage 23, à savoir les seg-
ments 2 ou 32 et les élements d'articulation 3 ou 33
ont été stockés préalablement sur la plateforme 65.
~ 32~39~
Les moyens de manutention et d exploitation
mentionnes sont utilises pour réaliser le montage et
le deploiement de la ligne d'ancrage 23 à l'extremité
de laquelle est fixée une ancre de marine 6B. Lorsque
5- la. ligne d'ancr-age 23 atteint une longueur suffisante
supérieure à la profondeur d'eau au niveau de la pla-
teforme 65, l'~ancre 68 réalise la fixation de la pla-
teforme sur le fond marin.
Sur la figure 12, on a représente un qua-
trième mode de mise en oeuvre et d-utilisation d'une
ligne d ancrage 23 suivant l'invention. La ligne d-an-
crage est assemblée et déployee depuis un petrolier de
stockage 70. Des moyens de manutention et d assemblage
7t et !7'2 fixes sur la superstructure~du pétroliar per
mettent le montage de la ligne 23 élement par élément.
comme dans les cas précédents.
Une ancre de marine 73 permet l'ancrage du
petrolier lorsque,la ligne a atteint une longueur suf-
fisanta.
Dans le cas de la mise en oeuvre selon l une
des figures 11 et 12, il est bien évident qu-on peut
fixer l'extremite de la ligne d'ancrage 23 sur un pieu
fore tel que le pieu 60 representé sur la figure 10,
au lieu de réaliser 1 ancrage à partir d une ancre de
marine.
La ligne d'ancrage suivant l'invention est
d'une grande efficacité, d'une réalisation simple et
d'un .coût limité. De plus, sa fabrication et sa mise
en oeuvre peuvent etre réalisées par des opérations
simples effectuées grace à des matériels existant dans
le domaine du forage et de 1 axploitation pétrolière.
Les caractéristiques de résistance mecanique
at de flottabilité de la ligne pauvent etre facilement
adaptees à chaque cas particulier et la longueur tota-
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. .
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le de la ligne d'ancrage peut etre, de par sa concep-
tion modulaire et la compensation de son poids par
poussee d'Archimède. portee à une valeur très élevée,
superieure à ce qu'il en est pour toutes les réalisa-
tions connues actuellement. Cette longueur pourra par
exemple etre comprise entre 4000 et 10000 metres.
L'invention ne se limite pas aux modes de
réalisation qui ont été décrits.
On peut envisager une loi de variation quel-
conque de la flottabilité de la ligne d'ancraga sui-
vant sa longueur en fonction des resultats recherchés.
On peut utiliser des tron~ons d'une longueur
quelconque, superieura ou inférieure aux longueurs
donnees ci-dessus. On peut utiliser tout dispositif de
liaison articule entre les eléments tubulaires de la
ligne d ancrage, à partir du moment ou ces dispositifs
de liaison peuvent être facilement assemblés, dans les
conditions d exploitation existantes.
On peut envisager la realisation d'une ligne
d ancrage non seulement en assemblant bout à bout ~es
élements constitutifs tubulaires suivant l'invention
mais encore en disposant de tels éléments constitutifs
de manière espacée et en les reliant par des tronçons
de ligne d'ancrage suivant l'art antérieur.
Enfin, la ligne d ancrage suivant 1 inven-
tion peut être utilisee dans d'autres domaines que la
recherche et l exploitation petrolière.
