FR2494745A1 - WEIGHT STRUCTURE FOR SUPPORTING OFF SHORE WORK PLATFORM AND METHOD FOR IMPLEMENTING THE SAME - Google Patents
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Abstract
L'EMBASE 1 PRESENTE UNE HAUTEUR COMPRISE ENTRE 10 ET 20 METRES SUFFISAMMENT FAIBLE POUR PERMETTRE LE REMORQUAGE DE LA STRUCTURE FLOTTANTE A LEGE A PARTIR D'UN SITE PORTUAIRE A PROFONDEUR D'EAU MOYENNE, ET ELLE EST MUNIE DE CHAMBRES DE FLOTTABILITE 4 PERMETTANT D'ASSURER SA STABILITE PENDANT LE MONTAGE DE LA PLATE-FORME DE TRAVAIL PUIS L'IMMERSION DEFINITIVE. APPLICATION A L'EXPLORATION ET A LA PRODUCTION DE PETROLE EN MER.BASE 1 SHOWS A HEIGHT OF BETWEEN 10 AND 20 METERS LOW ENOUGH TO ALLOW THE TOWING OF THE LIGHT FLOATING STRUCTURE FROM A PORT SITE AT AVERAGE WATER DEPTH, AND IT IS EQUIPPED WITH 4 FLOATING ROOMS 'ENSURE ITS STABILITY DURING THE ASSEMBLY OF THE WORK PLATFORM THEN THE FINAL IMMERSION. APPLICATION TO THE EXPLORATION AND PRODUCTION OF OIL AT SEA.
Description
Structure poids pour supporter une plate-forme de travail off shoreWeight structure to support an off-shore work platform
La présente invention concerne une structure poids pour suppor- The present invention relates to a weight structure for supporting
ter une plate-forme de travail off shore. an off-shore work platform.
Une telle structure comporte classiquement une embase en béton qui vient s'appuyer sur un fond marin et est surmontée d'une ou plusieurs colonnes destinées à supporter une plate-forme de Such a structure conventionally comprises a concrete base which is supported on a seabed and is surmounted by one or more columns intended to support a platform of
travail notamment au-dessus d'un champ pétrolifère sous-marin. especially work over an underwater oil field.
L'embase est essentiellement constituée d'une juxtaposition de compartiments dont les parois sont en béton armé et précontraint et qui sont munies de vannes pour permettre d'introduire ou d'extraire de l'eau et de faire varier ainsi le tirant d'eau de la structure en flottaison. Les techniciens estiment de manière connue que pour une hauteur totale de la structure comprise entre 100 et 200 mètres environ, la hauteur d'une telle embase doit être comprise entre 35 et 80 mètres environ, de manière à assurer une flottabilité et une stabilité suffisantes lors du montage et des déplacements de la structure. La stabilité est en effet d'autant plus grande que l'embase est haute, selon les lois connues de l'équilibre des The base consists essentially of a juxtaposition of compartments whose walls are made of reinforced and prestressed concrete and which are provided with valves to allow the introduction or extraction of water and thus to vary the draft of the floating structure. Technicians estimate in known manner that for a total height of the structure between 100 and 200 meters, the height of such a base must be between 35 and 80 meters, so as to ensure sufficient buoyancy and stability when assembly and movement of the structure. The stability is indeed greater as the base is high, according to the known laws of the equilibrium of
corps flottants.floating bodies.
Lorsque l'on veut disposer la plate-forme de travail sur la ou les colonnes des structures connues, on remorque la structure jusqu'à un site de montage abrité, on l'enfonce dans l'eau par When it is desired to have the working platform on the column or columns of the known structures, the structure is towed to a sheltered assembly site, it is pushed into the water by
introduction progressive, controlée et limitée d'eau dans les compar- progressive, controlled and limited introduction of water into
timents de l'embase jusqu'à laisser seulement dépasser de quelques mètres le-sommet de la ou des colonnes, on amène la plate-forme sur des pontons flottants au-dessus de la structure et on relève celle-ci par évacuation d'eau hors des caissons de manière à faire supporter le poids de la plateforme par la structure flottante timings of the base until only leaving a few meters above the -top of the column or columns, the platform is brought on floating pontoons above the structure and it raises it by evacuation of water out of the boxes so as to support the weight of the platform by the floating structure
et à libérer les pontons flottants. and to release the floating pontoons.
Les structures connues présentent l'inconvénient de devoir être construites sur un chantier aux abords duquel la mer doit présenter une profondeur suffisante, par exemple 40 ou 60 mètres, pour permettre l'achèvement de la structure en flottaison et son remorquage jusqu'au site de montage, ce qui limite le nombre de The known structures have the disadvantage of having to be built on a site at the edge of which the sea must have a sufficient depth, for example 40 or 60 meters, to allow the completion of the structure in flotation and its towing to the site of mounting, which limits the number of
sites utilisables en bord de mer pour cette construction. usable sites by the sea for this construction.
La présente invention a pour but la réalisation d'une structure -2 - poids pour supporter une plate-forme de travail off shore permettant d'utiliser pour sa construction un nombre de sites accru tout en assurant sa stabilité pendant son transport en flottaison et pendant The object of the present invention is to provide a weight structure for supporting an off-shore work platform making it possible to use an increased number of sites for its construction while ensuring its stability during its float transport and during
son immersion.his immersion.
Elle a pour objet une structure poids pour supporter une plate-forme de travail off shore comportant - une embase multicellulaire horizontale en béton formant au moins quatre compartiments de ballastage étanches munis de vannes pour permettre d'introduire ou d'évacuer de l'eau dans ou hors de ces compartiments de manière à faire flotter la structure o à l'immerger en contrôlant constamment sa stabilité, - et au moins une colonne haute de 80 mètres au moins montée sur cette embase pour permettre de supporter une plate-forme de travail au-dessus de l'eau lorsque cette embase s'appuie sur le fond de la mer, - cette structure étant caractérisée par le fait que la hauteur de l'embase est choisie entre 10 et 20 mètres de manière à permettre de faire flotter la structure avec un tirant d'eau susceptible d'être obtenu dans un chantier de construction abrité en bord de mer. Cette structure comporte de préférence au moins trois chambres de flottabilité à section circulaire à axe vertical, réparties et rigidement fixées sur le bord de l'embase, en saillie au-dessus du toit de celle-ci de manière à assurer la stabilité de la structure même lorsqu'elle supporte la plate-forme de travail pendant son It is intended to be a weight structure for supporting an off-shore work platform comprising - a horizontal multicellular concrete base forming at least four sealed ballast compartments with valves to allow the introduction or discharge of water into or out of these compartments so as to float the structure o to immerse it by constantly checking its stability, - and at least one column at least 80 meters high mounted on this base to allow to support a working platform at above the water when this base rests on the bottom of the sea, - this structure being characterized by the fact that the height of the base is chosen between 10 and 20 meters so as to float the structure with a draft likely to be obtained in a construction site sheltered by the sea. This structure preferably comprises at least three circular section buoyancy chambers. vertical axis, distributed and rigidly fixed to the edge of the base, projecting above the roof thereof so as to ensure the stability of the structure even when it supports the work platform during its
remorquage et son immersion sur son site définitif. towing and its immersion on its final site.
De préférence encore les chambres de flottabilité sont en nombre supérieur à trois, ont une hauteur propre supérieure à celle de l'embase, et suffisamment faible pour ne pas émerger lorsque More preferably the buoyancy chambers are greater than three in number, have a higher self height than the base, and low enough not to emerge when
l'embase est en appui définitif sur le fond marin. the base is in definitive support on the seabed.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être With the aid of the attached schematic figures, will be described below, without limitation, how the invention can be implemented. It should be understood that the elements described and shown may, without departing from the scope of the invention, be
remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions tec- replaced by other elements ensuring the same functions
hniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures - 3 - hnical. When the same element is represented in several figures - 3 -
il y est désigné par le même signe de référence. it is designated by the same reference sign.
La figure 1 représente une vue en coupe verticale d'une structure selon l'invention lors de son premier remorquage avant FIG. 1 represents a vertical sectional view of a structure according to the invention during its first towing before
le montage de la plate-forme de travail. the assembly of the work platform.
La figure 2 représente une vue en plan de cette même structure. Figure 2 shows a plan view of this same structure.
La figure 3 représente une vue en coupe-verticale de cette FIG. 3 represents a vertical sectional view of this
même structure lors du montage de la plate-forme. same structure when mounting the platform.
La figure 4 représente une vue en coupe verticale de la structure FIG. 4 represents a vertical sectional view of the structure
sur son site définitif.on its final site.
La structure décrite comporte une embase multicellulaire (1) de hauteur réduite par rapport aux structures connues, la superficie de sa section horizontale étant accrue. Elle présente de ce fait un tirant d'eau à lège beaucoup moins important, ce qui rend sa construction possible dans une zone portuaire pratiquement quelconque au lieu de nécessiter un site privilégié offrant des profondeurs d'eau importantes à proximité immédiate du rivage. La ou les colonnes peuvent être par exemple en béton ou constituées par une structure The described structure comprises a multicellular base (1) of reduced height relative to known structures, the area of its horizontal section being increased. As a result, it has a much smaller light draft, making it possible to build in virtually any port area rather than requiring a privileged site with significant water depths in the immediate vicinity of the shore. The column or columns may be for example made of concrete or constituted by a structure
triangulée en acier.triangulated steel.
Il est nécessaire de pouvoir contrôler d'une façon continue l'immersion d'une telle structure poids, et en assurer la stabilité pendant les phases de remorquage, et d'immersion, et surtout pendant l'installation, de la plate-forme de travail chargée de toua ses équipements (3) sur la ou les colonnes (2). Il convient de plus d'accroître au maximum la charge admissible en tète de la ou des colonnes pendant les phases de flottaison et d'immersion. C'est pourquoi on a construit sur le toit de l'embase, dans laquelle elles sont encastrées, de quatre à huit chambres de flottabilité (4), de forme tronconique ou cylindrique d'axe vertical, à parois minces en béton armé, et fermées à leur partie supérieure par un dôme ou une dalle épaisse également en béton armé. Il a en effet été trouvé que la présence de telles chambres de flottabilité rigides de hauteur très supérieure à celle de l'embase elle même et situées sur les bords de celle-ci permettait d'obtenir une bonne stabilité malgré la hauteur réduite de celle-ci et ceci en ne perdant que très partiellement l'avantage constitué par la diminution du tirant It is necessary to be able to control in a continuous way the immersion of such a structure weight, and to ensure stability during the phases of towing, and immersion, and especially during the installation, the platform of workload of all its equipment (3) on the column or columns (2). It is also necessary to increase the maximum permissible load at the head of the column or columns during the flotation and immersion phases. This is why we built on the roof of the base, in which they are embedded, four to eight buoyancy chambers (4), of frustoconical or cylindrical shape of vertical axis, thin-walled reinforced concrete, and closed at their upper part by a dome or a thick slab also in reinforced concrete. It has indeed been found that the presence of such rigid buoyancy chambers of a height much greater than that of the base itself and situated on the edges of the latter made it possible to obtain good stability despite the reduced height of the latter. by losing only a fraction of the advantage of reducing the pulling
d'eau à lège.water to light.
-4 - D'autres moyens pourraient cependant être utilisés pour augmenter cette stabilité, tels que des volumes de flottabilité liés de manière Other means could however be used to increase this stability, such as buoyancy volumes
non rigide à l'embase.not rigid to the base.
Il doit par ailleurs être noté que les chambres de flottabilité rigides qui sont de préférence utilisées dans le cadre de la présente invention peuvent économiquement être rendues capables de supporter de fortes surpressions extérieures pendant les phases d'immersion, ceci grâce à leur forme circulaire en section horizontale. Ces chambres permettent ainsi la commande de l'immersion de la structure par ballastage contrôlé, alors que les compartiments de l'embase sont complètement remplis. Ceci permet de mettre ces compartiments en équipression, c'est-à-dire en communication ouverte avec l'eau extérieure. Ils n'ont donc pas a supporter de surpressions sensibles et peuvent être construits économiquement, par entrecroisements It should also be noted that the rigid buoyancy chambers which are preferably used in the context of the present invention can economically be made capable of withstanding high external overpressures during the immersion phases, thanks to their circular shape in section. horizontal. These chambers thus allow control of the immersion of the structure by controlled ballasting, while the compartments of the base are completely filled. This makes it possible to put these compartments in equipression, that is to say in open communication with the external water. They therefore do not have to withstand significant overpressures and can be constructed economically, by crisscrossing
de voiles plans en béton.of flat sails in concrete.
Compte tenu des dispositions ci-dessus décrites, l'immersion de la structure comporte les phases suivantes: 1. Remplissage d'eau des compartiments de ballastage (Bi, B2, B3, B4) que comporte l'embase multicellulaire 1, par ouverture des vannes correspondantes qui sont groupées dans un module d'immersion installé au fond de la ou de l'une des colonnes; on remplit d'abord les compartiments Bi et B3 puis B2 et B4. & l'issue de cette première phase l'embase est mise rapidement en équipression avec l'extérieur après l'immersion de son toit; les chambres de flottabilité et la ou les colonnes assurent le maintien en flottaison et la stabilité de la structure pour le remorquage vers un site nautique de montage abrité o la plate-forme de travail sera installée sur la structure In view of the arrangements described above, the immersion of the structure comprises the following phases: 1. Filling of the water of the ballasting compartments (Bi, B2, B3, B4) that the multicellular base 1 comprises by opening the corresponding valves which are grouped in an immersion module installed at the bottom of one or of one of the columns; the compartments Bi and B3 are filled first, then B2 and B4. at the end of this first phase, the base is quickly put in equipression with the outside after the immersion of its roof; the buoyancy chambers and the column (s) ensure the floatation and stability of the structure for towing to a sheltered nautical installation site where the work platform will be installed on the structure
(voir figure 1).(see Figure 1).
2. Après l'arrivée au site de montage, on effectue le remplissage partiel, en eau, des chambres de flottabilité de manière à immerger la structure sur presque toute sa hauteur, moins quelques mètres le ballastage contrôlé de chaque chambre est fait indépendamment, à travers le module d'immersion,' de façon à pouvoir corriger à tout moment l'assiette de la structure. La plate-forme de travail (3) supportée à ses extrémités par deux pontons (6, 7) est alors amenée au-dessus de la ou des colonnes de la structure. Le déballastage -5- contrôlé des chambres de flottabilité fait remonter la structure qui reprend, par le simple jeu de la poussée archimédienne, la charge de la plate-forme de travail, libérant ainsi les pontons 2. After arrival at the assembly site, the partial filling of the buoyancy chambers with water is carried out so as to immerse the structure over almost all of its height, minus a few meters the controlled ballasting of each chamber is done independently, through the immersion module, so as to be able to correct at any time the attitude of the structure. The working platform (3) supported at its ends by two pontoons (6, 7) is then brought above the column or columns of the structure. The controlled deballasting of the buoyancy chambers brings up the structure which, by the simple game of the Archimedean thrust, takes up the load of the work platform, thus freeing the pontoons.
qui la supportaient auparavant.who supported it before.
Après fixation définitive de la plate-forme de travail en tête de la ou des colonnes, le déballastage contrôlé des chambres de flottabilité est poursuivi pour amener la structure au tirant After final fixing of the working platform at the head of the column or columns, the controlled deballasting of the buoyancy chambers is continued to bring the structure to the drawbar
d'eau prévu pour son remorquage vers son emplacement final. water provided for towing to its final location.
3. La troisième et dernière phase d'immersion est opérée une fois la structure correctement positionnée à son emplacement final l'immersion est conduite de façon à achever en premier lieu le remplissage des chambres de flottabilité. Au cours de cette opération., la structure est posée sur le sol du fond marin et, si sa position est correcte, les chambres de flottabilité sont rapidement mises 3. The third and final immersion phase is carried out once the structure is correctly positioned at its final location the immersion is conducted so as to complete the filling of the buoyancy chambers in the first place. During this operation, the structure is placed on the floor of the seabed and, if its position is correct, the buoyancy chambers are quickly put
en équipression avec l'extérieur.in equipression with the outside.
Pour donner à la structure reposant sur le fond marin son assiette définitive, on procède alors au remplissage de la ou des To give the structure resting on the seabed its final base, the filling of the
colonnes supportant hors d'eau la plate-forme de travail. columns supporting out of water the work platform.
La présente invention a donc également pour objet un procédé de stabilisation en flottaison et de contr8le continu d'immersion d'une structure poids off shore comportant une embase (1) en béton surmontée d'au moins une colonne (2) pour supporter à sa partie supérieure hors d'eau, une plate-forme de travail (3), chargée de tous ses équipements et mise en place au sommet de la ou des colonnes avant remorquage de la structure jusqu'au site d'immersion finale, cette embase comportant des compartiments de ballastage (B1, B2, B3, B4), au moins trois chambres de flottabilité (4) rigidement attachées à la partie supérieure de l'embase (1) et pouvant résister à la pression hydraulique extérieure jusqu'à leur mise en équipression The present invention therefore also relates to a float stabilization method and continuous immersion control of an off-shore weight structure comprising a concrete base (1) surmounted by at least one column (2) to support at its upper part out of water, a working platform (3), loaded with all its equipment and placed at the top of the column or columns before towing the structure to the final dumping site, this base comprising ballast compartments (B1, B2, B3, B4), at least three buoyancy chambers (4) rigidly attached to the upper part of the base (1) and able to withstand the external hydraulic pressure until they are equipressure
avec l'extérieur lors de l'immersion finale de la structure. with the outside during the final immersion of the structure.
Les compartiments de ballastage (Bi, Bi, B3, B4) étant remplis d'eau pendant le remorquage de la structure de son chantier de construction à un site de montage nautique abrité, les chambres de flottabilité (4) étant alors partiellement remplies d'eau pour enfoncer la structure dans l'eau de manière à permettre de placer la plate-forme de travail amenée par des pontons flottants sur -6- le sommet de la colonne, ces chambres étant ensuite partiellement The ballasting compartments (Bi, Bi, B3, B4) being filled with water during the towing of the structure of its construction site to a sheltered nautical installation site, the buoyancy chambers (4) being then partially filled with water to drive the structure into the water so as to place the work platform brought by floating pontoons on the top of the column, these chambers being then partially
vidées d'eau pour faire remonter la structure, soulever la plate- emptied of water to raise the structure, raise the platform
forme de travail (3) et libérer les pontons flottants (6, 7), ces chambres étant enfin remplies d'eau pour immerger définitivement la structure. form work (3) and release the floating pontoons (6, 7), these rooms finally being filled with water to permanently immerse the structure.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de construire entiè- The method according to the invention thus makes it possible to build entirely
rement, dans un bassin à sec, des structures off shore pour profon- in a dry basin, offshore structures for
deurs moyennes (100 à 200 mètres) dans des sites de construction ne présentant pas des conditions exceptionnelles de profondeur averages (100 to 200 meters) in construction sites that do not have exceptional depth conditions
d'eau à proximité du rivage o est réalisée la construction. of water near the shore where the construction is carried out.
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