Les plates-formes off shore métalliques

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Les plates-formes Alain Quenelle off shore mtalliques

Photo ci-dessus (en haut), le lac de Maracabo, en 1912.

Photo ci-dessus (en bas) : Plate-forme en bois consruite par Brown and Root sur le

champ de Crole en 1937.

HISTORIQUE Difficile de dater la premire plate-forme off shore...

Faut-il prendre comme rfrence 1887, anne du premier

puits for au-dessus de l'eau... mais partir d 'une jete, en

Californie ? O u encore la priode 1909 -1910 , au cours de la-

quelle les forages sont raliss partir de plates-formes indpen-

dantes en bois, construites sur des pieux en cyprs... mais dans le

lac Ferry Caddo Parrish en Louisiane ? O u encore partir de

1912 , lorsque dans le lac de Macaraibo, au Venezuela, les plates-

formes sont relies entre elles par des canalisations d'vacuation

d'huile (il y a aujourd'hui prs de 6 000 plates-formes sur ce lac) ?

Nos anctres ont t prudents et pragmatiques. Il a fallu

attendre 1933 pour construire la premire plate-forme en mer

ouverte : 915 m de la cte, dans une profondeur d'eau de

3,5 m. Sa taille est trs modeste. Elle est en bois.

En 1937, sur le champ de Crole, Superior Oil C o m p a n y

et Pure Oil C o m p a n y attr ibuent l 'entrepreneur Brown and

Root la construction d 'une plate-forme plus importante , puisque

le pon t a une surface de 2 700 m 2 (90 m x 30 m). La profondeur

de l'eau est de 4,3 m, 1,6 k m de la cte. Le bois est toujours

omniprsent.

Ce n'est qu 'en 1946 que les premires piles en acier sont

utilises. La construction est ralise sur place et les travaux se

droulent sur plusieurs semaines.

En 1947 apparat le concept de base, repris ensuite

plusieurs milliers d'exemplaires : prfabrication du support en

acier terre, transport sur barge, mise en place la grue, piles en

acier battues travers les jambes. L'oprateur est encore Superior

Oil sur le Block 7 1 , dans Vermilion du golfe du Mexique. La

profondeur d'eau n'est que de 6 m, mais on se trouve 30 k m de

la cte, et les travaux d'installation ne durent que neuf jours.

1955 voit l 'invention des piles priphriques (skirtpiles), avec

Shell.

L'histoire s'acclre ensuite rapidement : en 1957 apparat

le premier jacket lanc ; en 1959, une plate-forme est mise en

place dans 60 m d'eau ; en 1989, on atteint une profondeur d'eau

de 416 m sur le champ de Bull Winkle , avec un support de

45 000 t (sept fois le poids de la tour Eiffel) ; enfin, 1 9 9 3 verra la

mise en place d 'une structure jambes tendues dans une profon-

deur d'eau de 870 m (champ d'Auger) dans le golfe du Mexique.

200 200 *

J09*

EVOLUTION DE LA TAILLE DES PLATES-FORMES EN FONCTION DU TEMPS

Le dcor historique tant ainsi plant, aprs une tentative de

dfinitions et de classifications, notre prsentation s'articulera

autour de trois chapitres en suivant la chronologie de la ralisation

(tudes, fabrication, installation) et s'achvera sur un rapide

examen des solutions de l'avenir.

DFINITIONS, CLASSIFICATIONS

O n vient de le voir, historiquement, le but tait de disposer

d 'une surface de travail merge, dans des profondeurs d'eau de

plus en plus grandes. Mais quel travail pour en venir l ?

Le forage d'exploration tout d'abord ! O n a alors affaire

des plates-formes mobiles qui ne sont mises en place sur le lieu de

travail que pour quelques semaines ou quelques mois. Trois sortes

de supports sont utiliss par les foreurs, en fonction de la hauteur :

- Les jack-up , pour les faibles profondeurs d'eau (jusqu'

100 ou 120 m environ). Un jack-up est un tabouret trois ou quatre

jambes qui peuvent se lever ou se baisser grce de grosses crmaillres

jouant sur la partie horizontale du tabouret (le pont de forage) :

abaisses, reposant au fond de l'eau, les jambes

assurent une bonne stabilit ; sur le pont hors d'eau, le derrick de

forage fonctionne en scurit.

Releves, les jambes, dpassant net tement au-dessus

du pont , permettent ce dernier, qui se trouve alors en flottaison,

de se dplacer grce des remorqueurs assurant son transport

jusqu' un nouveau site de forage.

- Les semi-submersibles , pour les profondeurs d'eau

plus importantes (jusqu' 500 m), sont des supports flottants. En

position fixe pour le forage, ils sont ancrs : les foreurs s'accom-

modent de la faible excursion (1 2 m) autour de la cible de

forage. Lors des dplacements d 'un site de forage l'autre, ils sont

le plus souvent autopropulss.

- Les navires position dynamique , pour les trs gran-

des profondeurs d'eau. Ces bateaux sont dots de moteurs lat-

raux qui, en position de forage, sont actionns automat iquement

de faon contrer les efforts d 'environnement (vent, courant) et

rester en position quasi fixe. Il n'y a donc plus d'ancrage.

Notre prsentation ne concerne pas ces plates-formes mo-

biles, mais seulement les plates-formes fixes, installes pour la

dure de vie du champ dcouvert grce aux forages d'exploration

que l'on vient d'voquer.

Les plates-formes remplissent en fait des fonctions varies :

forage de production ; traitement des effluents (sparation du gaz, de

l'huile, de l'eau) ; utilits (fourniture d'nergie lectrique, par exem-

ple) ; injection d'eau, de gaz, compression de gaz ; quartiers d'habi-

tation ; torchres. Ainsi peut-on trouver sur un champ, en fonction

de sa taille et de sa profondeur d'eau, une plate-forme par fonction

ou plusieurs fonctions regroupes sur une seule plate-forme.

1 E X E M P L E DE C H A M P

La nature des fondations introduit deux sortes de plates-

formes fixes :

- Les plates-formes avec supports gravitaires : un (ou plu-

sieurs) compartiment en pied de plate-forme est rempli de sable et

assure la stabilit (si les conditions de sol le permettent) aprs la

mise en place. Ce principe a fait le succs des plates-formes en

bton, toutes gravitaires. Il est dcrit dans un autre article de cette

revue. Sur les 15 000 20 000 plates-formes existant dans le

monde actuellement, une petite trentaine seulement sont en bton,

principalement dans la partie norvgienne de la mer du Nord .

Les plates-formes avec support en treillis tubulaires (le

jacket) et piles qui font l'objet de la suite de cette prsentation.

Cette prsentation concerne la partie immerge du support .

Le systme originel pon t + piles est historiquement limit, on

l'a vu, des profondeurs d'eau faibles et des zones calmes.

Les piles, soumises, d'une part, des sollicitations verticales

dues au poids des quipements installs sur la plate-forme de travail

et, d'autre part, aux efforts horizontaux dus la houle et au courant,

se trouvent ainsi exposes au risque de flambement ds que leur

lancement (fonction directement proportionnelle la longueur)

devient grand. Avec l'accroissement des profondeurs d'eau et

l 'augmentation des charges, il est devenu impratif de diminuer la

longueur libre des piles, en d'autres termes de les contreventer.

La mise en place sous l'eau d 'un tel contreventement tant

trs difficile, voire impossible, une entit spare, souvent appele

jacket, a t conue. O n la fabrique et on l'installe en un seul

morceau, on enfile ensuite les piles dans les tubes d'angle (les

jambes ). Mais ce jacket offre des crans souvent importants (

la houle, au courant, au vent), essentiellement en partie haute ; il

devient alors ncessaire de reprendre le m o m e n t de renversement

au niveau du fond, en gnral par l 'encastrement des piles qui

reprennent l'effort vertical.

La classification des plates-formes fixes mtalliques pi-

les va s'tablir ensuite :

- Soit en fonction des conditions d 'environnement :

faciles, essentiellement dans les mers chaudes : golfe

de Guine, golfe Persique, Indonsie, etc.,

moyennes, dans les zones tempres : sud de la mer

du Nord , Mditerrane occidentale, etc.,

svres, surtout dans les zones froides : mer du Nord ,

mer Baltique, Terre de Feu, etc.

- Soit en fonction de la profondeur de l'eau :

infrieure 30 m (100 pieds),

comprise entre 30 et 150 m (500 pieds),

au-del de 150 m.

- Soit en fonction du nombre de jambes :

3 jambes,

4 jambes,

6 jambes,

8 jambes.

Pour ces deux dernires catgories, comme on le verra plus

loin, on distinguera les vraies jambes et les fausses jambes, en

fonction soit du mode de fabrication ou du transport (en position

verticale ou horizontale), soit du type d'installation (lancement,

levage ou flottaison), soit encore du type de piles.

Ce qui suit est plutt orient vers les plates-formes de hui t

jambes soumises des environnements moyens ou svres dans

des profondeurs d'eau de l 'ordre de 100 m.

LES TUDES Les charges

Le calcul d 'une plate-forme fixe ncessite un grand nombre

d'informations :

- La nature, l 'encombrement , le poids ( vide, en opra-

tions et en conditions de tests) et la disposi