OA10256A - Infrastructures de production d'hydrocarbures en mer - Google Patents

Description

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DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne des infrastructuresde production d'hydrocarbures en mer, et plusparticulièrement par grand fond.

5 ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE L'exploitation de gisements d'hydrocarburessous-marins nécessite la mise en place d'infrastructuresparticulières comportant notamment les dispositifssuivants : 10 - des moyens de forage, - des modules têtes de puits, - des modules de production - des moyens de stockage des hydrocarbures produits quandl'évacuation par pipeline n'est pas retenue. 15 Les têtes de puits doivent être montées de telle manière qu'elles soient quasiment fixes par rapport au fendde la mer, car chaque puits est constitué par des tubesconcentriques rigides.

Les autres dispositifs énumérés ci-dessus ne sont 20 pas soumis à cette même contrainte, ils peuvent donc êtremontés indifféremment sur des structures fixes euquasi-fixes comme les têtes de puits ou sur des supportsflottants soumis à des déplacements par rapport au fond dela mer, dont les effets sont connus sous le nom de 25 pilonnement pour le mouvement vertical.

Dans ce dernier cas les connexions entre les têtes de puits et les autres dispositifs, ainsi que les connexionsentre ces derniers doivent être réalisées au moyen deliaisons capables de supporter les mouvements relatifs entre 30 leurs extrémités.

Pour respecter ces contraintes, différentestechniques ont été développées. La première connue, consisteà installer les têtes de puits au fond de la mer et lesautres dispositifs sur un ou plusieurs supports flottants ou 35 non.

Cette technique a l'avantage d'être sans limite théorique de profondeur, mais elle à l'inconvénient de nécessiter des compétences pointues et des équipements

*,Γ·.α^ / h.. λ-Λ -Ϊλ «Il **- C ZtiÀw»! ÛiSk AjX V^*· 1i ·* J- 44L..4J 010256 sophistiqués et donc chers, en particulier pour lesinterventions sur les puits durant la production. De pluscertains gisements posent des problèmes considérablesd'écoulement, notamment en raison de la température de l'eau 5 à grande profondeur qui est de l'ordre de quelques degrésCelsius. Cette technique est très onéreuse lorsque le nombrede puits devient important.

Une deuxième technique connue, développée notammentpour l'exploitation du gisement de N'KOSSA au CONGO, 10 consiste à mettre en oeuvre les dispositifs suivants : ' - au moins une plate-forme de forage et de support des têtes de puits, de type treillis reposant au fond de la mer, - un support flottant de production, - un stockeur d'hydrocarbures liquides, 15 - un stockeur d'hydrocarbures gazeux liquéfiés.

Les têtes de puits sont montées sur la partie supérieure de la plate-forme de forage. Les tubesconcentriques constituant chaque puits foré dans le solremontent jusqu'à la tête de puits. 23 Les quatre dispositifs cités ci-dessus sont sépares les uns des autres par des distances comprises entrequelques dizaines de mètres et quelques kilomètres, car ilest nécessaire en haute mer d'accommoder leurs mouvements.Ils sont reliés entre eux, par des conduites dans lesquelles 25 circulent les hydrocarbures produits et des fluides, et pardes câbles électriques.

Cette technique est bien adaptée, à la productiond’hydrocarbure en mer par des profondeurs d'eau inférieuresà 500 mètres. Pour des profondeurs supérieures, qualifiées 30 de grand fond, pouvant atteindre 1500 mètres, les supportsde type treillis, sont d'un coût inacceptable et lesconduites de liaison d’un coût extrêmement élevé.

La séparation des différents dispositifs, conduit àdupliquer certaines installations pendant la phase de 35 construction, et à assurer la logistique en plusieurs points pendant l'exploitation.

De regroupement de ces dispositifs sur un seul support flottant à coût faible, tel qu'une barge à amarrage 3 010256 caténaire, nécessiterait l'installation de compensateurs depilonnement sophistiqués très onéreux, conduisant à un coûtde l'ensemble prohibitif.

Une troisième technique pour respecter la contraintede positionnement par rapport au fond de la mer des têtes depuits est celle connue sous le nom de plate-forme à lignestendues, décrite dans le document : THE NORTH SEA FIELDDEVELOPMENT GUIDE Fifth Edition Oilfield PublicationsLimited, Herefordshire HR8 1BN, England pages 726 à 730.

Cette plate-forme comprend essentiellement un corps flottant amarré, par des lignes verticales tendues, à des ·. embases de fondations au fond de la mer.

Grâce à ces dispositions le corps flottant estprotégé contre le pilonnement.

Cette technique est adaptée à la production pargrand fond.

Elle présente l'inconvénient de mettre en oeuvre deséquipements très sophistiqués tels que des tensionneurs quisont très coûteux, lorsque le corps flottant supportel'ensemble des dispositifs nécessaires à l'exploitation desgisements d'hydrocarbures.

EXPOSE DE L'INVENTION

La présente invention a justement pour objet deremédier aux inconvénients des techniques décrites ci-dessuset notamment de fournir des infrastructures performantes etéconomiques pour l'exploitation des gisements d’hydrocarbures en mer. Ces infrastructures sontparticulièrement adaptées à la production de pétrole pargrand fond.

On entend par grand fond les zones maritimes danslesquelles la hauteur d'eau est comprise entre 500 et1500 mètres. A titre d'exemple on peut citer certaines zonesdu golfe de Guinée. Ces infrastructures rassemblent sur unsupport flottant des moyens de forage, des modules têtes depuits, des modules de production et des moyens de stockages. A cette fin la présente invention propose des infrastructures de production d'hydrocarbures en mer comprenant une plate-forme à lignes tendues supportant au

0 î G* 2 5 G moins une tête de puits, un ensemble flottant, caractériséesen ce que l'ensemble flottant présente une ouverture danslaquelle est placée la plate-forme à lignes tendues, cettedernière étant reliée à l'ensemble flottant par des moyensde liaison adaptés.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention,les infrastructures de productioncomprennent en plus, des moyens de hydrocarbures inclus dans l'ensemble flottant. d'hydrocarburesstockage des

Selon 1 ' invention,d'hydrocarbures réalisation 10 Selon un deuxième mode de les infrastructures de comprennent en plus, des production supportés par l'ensemble flottant.

Selon une autre caractéristique de 15 l'ensemble flottant entoure la plate-forme à lignes tendues.

Les infrastructures objet de l'invention présententles avantages combinés de la plate-forme à lignes tenduesinsensible au pilonnement et ceux des supports flottants àamarrage caténaire par exemple, de faible coût. 20 La plate-forme à lignes tendues ne supporte que les têtes de puits et selon un mode particulier de réalisationen plus, le derrick de forage. Elle est de ce fait dedimensions réduites par conséquent réalisable à un coûtacceptable pour des infrastructures de production 25 d'hydrocarbures par grand fond.

Les dispositifs autres que les têtes de puits sontsupportés par l'ensemble flottant, unique à amarragecaténaire de réalisation conventionnelle et économique.

Grâce à cette disposition particulière de l'ensemble 30 flottant et de la plate-forme à lignes tendues, les liaisonsentre deux éléments sont très courtes et sont doncréalisables de manière simple et économique.

Les équipements de sécurité, de production d'utilités ainsi que les quartiers de vie du personnel 35 d'exploitation sont supportés par l'ensemble flottant et ne sont pas dupliqués. product ionmodules de 1'invention Λ 5

BP-EVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à l'aide de ladescription qui suit, en référence aux dessins annexés danslesquels : - la figure 1 représente schématiquement les principauxéléments constitutifs des infrastructures de productiond'hydrocarbures en mer, - la figure 2 représente schématiquement un mode deréalisation des infrastructures de productiond'hydrocarbures en mer selon lequel l'ensemble flottant:entoure la plate-forme à lignes tendues.

EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION D'une manière générale, les infrastructures de l'invention sont utilisées pour la productiond'hydrocarbures sur des champs situés en mer etparticulièrement pour l'exploitation de gisements par grandfend.

Selon le mode de réalisation représenté par lafigure 1 les infrastructures comportent : - un ensemble (1) flottant à ancrage caténaire, - une plate-forme (2) à lignes (4) tendues, - des embases de fondation (5) fixes, - des moyens (3) de liaison de l'ensemble (1) flottant à laplate-forme (2), - des tubes (6) constituant les puits, - des têtes (7) de puits, - des moyens (8) d'ancrage de l'ensemble (1) flottant, - des modules (9) de production, - un poste (10) de déchargement des hydrocarbures vers unnavire citerne, - des moyens (11) d'amarrage d'un navire citerne.

Les infrastructures comportent également, nonreprésentés sur les figures, des moyens de forage comprenantune tour de forage, des liaisons souples pour relierhydrauliquement et électriquement la plate-forme (2) etl'ensemble (1), ainsi que des moyens de stockage etd'expédition par navire citerne ou en alternative par aumoins un pipeline. 6 Ο 1 0 2 5 6 L'ensemble (1) flottant, présente un faible tirantd'eau, ce qui le rend facilement transportable. Il est ancrépar des moyens (8) caténaires, qui lui permettent derésister aux efforts dus aux conditions 5 océano-météorologiques, ainsi qu'aux variations d'assiettedurant les opérations de transfert des hydrocarbures. L'ensemble (1) flottant comporte une ouverture (12)destinée à recevoir la plate-forme (2).

La plate-forme (2) à lignes tendues comprend un10 flotteur relié par des lignes (4) tendues à des embases de fondations (5) fixées au fond de la mer. Les tubes (6)constituant les puits se terminent à leurs extrémitéssupérieures par des têtes de puits qui permettent d'accéderau gisement d'hydrocarbures. Les tubes (6) dont une 15 extrémité est fixée ne peuvent pas supporter le pilonnement.Ils sont maintenus en position verticale par une liaisonsemi-rigide avec la plate-forme (2).

Grâce à ces dispositions les têtes de puits sont enpositions verticales quasi-fixes, par rapport au fond de la 20 mer. La plate-forme (2) à lignes tendues est montée dansl'ouverture (12) de l'ensemble (1) flottant.

La liaison (3) entre l'ensemble (1) flottant quisupporte le pilonnement et la plate-forme (2) quasi-fixe estréalisée par des moyens mécaniques à faible raideur 25 verticale et à raideur horizontale normale de manière à ceque les mouvements verticaux ou angulaires supportés parl'ensemble (1) flottant ne soient pas transmis à la plate-forme ( 2 ) .

La liaison (3) assure également le positionnement 30 relatif de l'ensemble (1) flottant par rapport à laplate-forme (2).

Les connexions hydrauliques entre les têtes de puitset l'ensemble (1) sont réalisées par des tuyaux flexibles detechnologie connue et économique. L'ensemble (1) flottant et la plate-forme (2) à lignes tendues reliés par les moyens (3) de liaison, constituent une plate-forme unique multifonctionnelle dont 35 01025( une partie est capable de supporter le pilonnement et l'autre est quasi-fixe par rapport au fond de la mer.

Selon une première caractéristique de l'invention,les infrastructures de production d'hydrocarbures comportentdes moyens de stockage temporaire des hydrocarbures qui fontpartie de l'ensemble (1) flottant.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesinfrastructures comportent des modules de productionsont supportés par l'ensemble flottant.

Les modules de production regroupent : - les unités de traitement des hydrocarbures sortant puits pour obtenir des hydrocarbures prêts à l'expédition, - les unités de traitement des rejets liquides et gazeuxconformément aux réglementations, - les installations de fourniture d'énergies et de fluidesdésignées par le terme utilités, - les quartiers d'habitation du personnel d'exploitation, - les moyens d'accès à bord de l'ensemble flottant, - les installations de sécurité et d'évacuation des qu; des personnels.

Selon un mode defigure (2), l'ensemble (1)forme (2) réalisation, représenté par laentoure complètement la plate-à lignes tendues. La position relative de l'ensemble (1) et de la plate-forme (2) est donnée à titred'exemple, non limitatif de même que les'formes de ces deuxéléments. Celles-ci seront déterminées notamment en fonctiondu nombre de puits et de leur disposition.

Selon une autre caractéristique de l'invention, desmoyens de forages sont supportés par l'ensemble (1)flottant. Ces moyens de forage comprennent : - une tour de forage assurant les mouvements d'un train detiges, - des moyens de traitement et de circulation de boue deforage dans le puits en cours de réalisation. L'installation de ces moyens de forage sur l'ensemble (1) permet de réduire les dimensions de la plate- forme (2), qui est un élément sophistiqué et par conséquent coûteux. 8 010256

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesmoyens de forage sont supportés en totalité ou en partie,par la plate-forme (2). Il peut être avantageux d'installerpar exemple, la tour de forage sur la plate-forme (2) pour 5 des raisons de mouvements relatifs.

Selon une autre caractéristique de l'invention,l'ensemble flottant supporte des moyens d'amarrage d'aumoins un navire citerne, dont le rôle est de transporter leshydrocarbures stockés temporairement dans les moyens de 10 stockage, jusqu'à un port, en alternative, le navire citernepeut être amarré à une bouée adjacente.

Selon une dernière caractéristique de l'invention,les infrastructures comportent des moyens d'expédition parpipeline des hydrocarbures produits, supportés par 15 l'ensemble flottant.

Par exemple les hydrocarbures gazeux sont expédiéspar un gazoduc qui relie les infrastructures de productionen mer à la terre. Dans ce cas un stockage temporaire es:inutile.

Claims (8)

1. 9 010250 REVENDICATIONS

   1 - Infrastructures de production d'hydrocarbures en mer comprenant une plate-forme à lignes tendues supportantau moins une tête de puits et un ensemble flottantcaractérisées en ce que l'ensemble flottant présente une ouverture dans laquelle est placée la plate-forme à « lignes tendues, ladite plate-forme étant reliée auditensemble flottant par des moyens de liaison adaptés.
2. 2 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon la revendication 1 caractérisées en ce qu'elles comprennentdes moyens de stockage des hydrocarbures inclus dansl'ensemble flottant.
3. 3 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon les revendications 1 ou 2 caractérisées en ce qu'ellescomprennent des modules de production supportés parl'ensemble flottant.
4. 4 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractériséesen ce que l'ensemble flottant entoure la plate-forme alignes tendues.
5. 5 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon la revendication 4 caractérisées en ce qu'elles comportentdes moyens de forage qui sont supportés par l’ensembleflottant.
6. 6 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon la revendication 4 caractérisées en ce qu'elles comportentdes moyens de forage qui sont supportés par la plate-forme à lignes tendues.
7. 7 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisées en cequ'elles comportent des moyens d'amarrage d'au moins unnavire citerne par l'ensemble flottant.
8. 8 - Infrastructures de production d'hydrocarbures selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, comprenant des moyens d'expédition des hydrocarbures par au moins un pipeline caractérisées en ce que lesdits moyens d'expédition sont supportés par l'ensemble flottant.