Les plates-formes off shore métalliques

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1 Alain Quenelle Les plates-formes off shore métalliques HISTORIQUE Photo ci-dessus (en haut), le lac de Maracaïbo, en Photo ci-dessus (en bas) : Plate-forme en bois consruite par Brown and Root sur le champ de Créole en Difficile de dater la première plate-forme off shore... Faut-il prendre comme référence 1887, année du premier puits foré au-dessus de l'eau... mais à partir d'une jetée, en Californie? Ou encore la période , au cours de laquelle les forages sont réalisés à partir de plates-formes indépendantes en bois, construites sur des pieux en cyprès... mais dans le lac Ferry à Caddo Parrish en Louisiane? Ou encore à partir de 1912, lorsque dans le lac de Macaraibo, au Venezuela, les platesformes sont reliées entre elles par des canalisations d'évacuation d'huile (il y a aujourd'hui près de plates-formes sur ce lac)? Nos ancêtres ont été prudents et pragmatiques. Il a fallu attendre 1933 pour construire la première plate-forme en «mer ouverte» : à 915 m de la côte, dans une profondeur d'eau de 3,5 m. Sa taille est très modeste. Elle est en bois. En 1937, sur le champ de Créole, Superior Oil Company et Pure Oil Company attribuent à l'entrepreneur Brown and Root la construction d'une plate-forme plus importante, puisque le pont a une surface de m 2 (90 m x 30 m). La profondeur de l'eau est de 4,3 m, à 1,6 km de la côte. Le bois est toujours omniprésent. Ce n'est qu'en 1946 que les premières piles en acier sont utilisées. La construction est réalisée sur place et les travaux se déroulent sur plusieurs semaines. En 1947 apparaît le concept de base, repris ensuite à plusieurs milliers d'exemplaires : préfabrication du support en acier à terre, transport sur barge, mise en place à la grue, piles en acier battues à travers les jambes. L'opérateur est encore Superior Oil sur le Block 71, dans Vermilion du golfe du Mexique. La profondeur d'eau n'est que de 6 m, mais on se trouve à 30 km de la côte, et les travaux d'installation ne durent que neuf jours voit l'invention des piles périphériques (skirtpiles), avec Shell. L'histoire s'accélère ensuite rapidement : en 1957 apparaît le premier jacket«lancé» ; 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 t (sept fois le poids de la tour Eiffel) ; enfin, 1993 verra la mise en place d'une structure à jambes tendues dans une profondeur d'eau de 870 m (champ d'auger) dans le golfe du Mexique.

2 * J09* EVOLUTION DE LA TAILLE DES PLATES-FORMES EN FONCTION DU TEMPS Le décor historique étant ainsi planté, après une tentative de définitions et de classifications, notre présentation s'articulera autour de trois chapitres en suivant la chronologie de la réalisation (études, fabrication, installation) et s'achèvera sur un rapide examen des solutions de l'avenir. DÉFINITIONS, CLASSIFICATIONS On vient de le voir, historiquement, le but était de disposer d'une surface de travail émergée, dans des profondeurs d'eau de plus en plus grandes. Mais quel travail pour en venir là? Le forage d'exploration tout d'abord! On a alors affaire à 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 utilisés par les foreurs, en fonction de la hauteur : - Les «jack-up», pour les faibles profondeurs d'eau (jusqu'à 100 ou 120 m environ). Un jack-up est un tabouret à trois ou quatre jambes qui peuvent se lever ou se baisser grâce à de grosses crémaillères jouant sur la partie horizontale du tabouret (le pont de forage) : abaissées, reposant au fond de l'eau, les jambes assurent une bonne stabilité ; sur le pont hors d'eau, le derrick de forage fonctionne en sécurité. Relevées, les jambes, dépassant nettement au-dessus du pont, permettent à ce dernier, qui se trouve alors en flottaison, de se déplacer grâce à des remorqueurs assurant son transport jusqu'à un nouveau site de forage. - Les «semi-submersibles», pour les profondeurs d'eau plus importantes (jusqu'à 500 m), sont des supports flottants. En position fixe pour le forage, ils sont ancrés : les foreurs s'accommodent de la faible «excursion» (1 à 2 m) autour de la cible de forage. Lors des déplacements d'un site de forage à l'autre, ils sont le plus souvent autopropulsés. - Les «navires à position dynamique», pour les très grandes profondeurs d'eau. Ces bateaux sont dotés de moteurs latéraux qui, en position de forage, sont actionnés automatiquement de façon à contrer les efforts d'environnement (vent, courant) et à rester en position quasi fixe. Il n'y a donc plus d'ancrage. Notre présentation ne concerne pas ces plates-formes mobiles, mais seulement les plates-formes fixes, installées pour la durée de vie du champ découvert grâce aux forages d'exploration que l'on vient d'évoquer.

3 Les plates-formes remplissent en fait des fonctions variées : forage de production ; traitement des effluents (séparation du gaz, de l'huile, de l'eau) ; utilités (fourniture d'énergie électrique, par exemple) ; injection d'eau, de gaz, compression de gaz ; quartiers d'habitation ; torchères. 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 regroupées sur une seule plate-forme. La classification des plates-formes fixes métalliques «pilées» va s'établir ensuite : - Soit en fonction des conditions d'environnement : faciles, essentiellement dans les mers chaudes : golfe de Guinée, golfe Persique, Indonésie, etc., moyennes, dans les zones tempérées : sud de la mer du Nord, Méditerranée occidentale, etc., sévères, surtout dans les zones froides : mer du Nord, mer Baltique, Terre de Feu, etc. - Soit en fonction de la profondeur de l'eau : inférieure à 30 m (100 pieds), comprise entre 30 et 150 m (500 pieds), au-delà de 150 m. - Soit en fonction du nombre de jambes : 3 jambes, 4 jambes, 6 jambes, 8 jambes. Pour ces deux dernières catégories, 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. 1 EXEMPLE DE CHAMP La nature des fondations introduit deux sortes de platesformes fixes : - Les plates-formes avec supports gravitaires : un (ou plusieurs) compartiment en pied de plate-forme est rempli de sable et assure la stabilité (si les conditions de sol le permettent) après la mise en place. Ce principe a fait le succès des plates-formes en béton, toutes gravitaires. Il est décrit dans un autre article de cette revue. Sur les à plates-formes existant dans le monde actuellement, une petite trentaine seulement sont en béton, principalement dans la partie norvégienne 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 présentation. Cette présentation concerne la partie immergée du support. Le système originel «pont + piles» est historiquement limité, on l'a vu, à des profondeurs d'eau faibles et à des zones calmes. Les piles, soumises, d'une part, à des sollicitations verticales dues au poids des équipements installés sur la plate-forme de travail et, d'autre part, aux efforts horizontaux dus à la houle et au courant, se trouvent ainsi exposées au risque de flambement dès que leur élancement (fonction directement proportionnelle à la longueur) devient grand. Avec l'accroissement des profondeurs d'eau et l'augmentation des charges, il est devenu impératif 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 étant très difficile, voire impossible, une entité séparée, souvent appelée jacket, a été conçue. On 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 écrans souvent importants (à la houle, au courant, au vent), essentiellement en partie haute ; il devient alors nécessaire de reprendre le moment de renversement au niveau du fond, en général par l'encastrement des piles qui reprennent l'effort vertical. Ce qui suit est plutôt orienté vers les plates-formes de huit jambes soumises à des environnements moyens ou sévères dans des profondeurs d'eau de l'ordre de 100 m. LES ÉTUDES Les charges Le calcul d'une plate-forme fixe nécessite un grand nombre d'informations : - La nature, l'encombrement, le poids (à vide, en opérations et en conditions de tests) et la disposition des différents équipements.

4 - Les surcharges de travail normales, exceptionnelles et accidentelles. Les données météo-océanographiques : profondeur d'eau, hauteur des marées, surélévation exceptionnelle des tempêtes, amplitude et période de houle en conditions normales (période de retour d'un an) et en conditions extrêmes (période de retour de 50 ou 100 ans), courant de surface et sa variation en fonction de la profondeur, vitesse du vent normal et exceptionnel, surépaisseur des concrétions marines (coquillages, etc.) en fonction de la profondeur, zone sismique. Les caractéristiques du sol en surface et sur la hauteur des fiches des piles, les possibilités de subsidence (c'est-à-dire l'affaissement du sol dû à la dépression du réservoir), les risques d'instabilité de la couche de surface («mudslide»). - La durée de vie de la plate-forme. Le calcul de base Un des logiciels couramment utilisés pour calculer les plates-formes est un programme général de résolution de structures tridimensionnelles mis au point pour le Massachussets Institute of Technology (MIT) appelé STRUDL (STRUcture Design Language). Ce logiciel a été perfectionné, aménagé par les centres de recherche et/ou les engineerings. VIBRATION Ce calcul comporte trois grandes étapes : 1. La définition de la géométrie de la structure, avec, pour tous les nœuds, leurs coordonnées spatiales et leurs conditions aux limites (nœud libre, nœud support, liaisons entre nœuds), et la définition des caractéristiques mécaniques de toutes les barres cylindriques de la structure. A signaler que la partie enterrée des piles est représentée par une matrice de rigidité tenant compte des propriétés du sol et des piles. 2. La définition des charges. On a vu qu'elles étaient nombreuses, et leurs combinaisons doivent être traitées avec attention. Les directions de houle sont d'abord sélectionnées (de trois à six ou huit) afin d'avoir les cas de charges les plus défavorables pour les piles et pour le jacket. Les différentes charges suivantes sont également prises en compte : - verticalement : le poids propre de la structure et des accessoires, la poussée d'archimède sur les tubes immergés, le poids des surépaisseurs de concrétions marines, les charges de gravité dues aux superstructures ; - horizontalement : les charges de vent sur la partie émergée de la plateforme et sur les superstructures, les charges dues à la houle et au courant sur les structures principales grossies par les surépaisseurs de concrétions et les structures «annexes» telles que l'appontement, les amortisseurs, les anodes, les tubes, les conducteurs de forage, les canalisations d'amenée ou d'évacuation des effluents, les charges dues au choc accidentel de bateaux dans la partie supérieure de la plate-forme, les charges dues à la prise en compte des éventuels séismes. 3. La sortie des résultats précédée d'un certain nombre de vérifications automatiques (via le «plotter» et le «scann on») pour déceler d'éventuelles erreurs de géométrie, d'unités, de commandes. Les analyses définissent : - les déplacements, - les réactions d'appui, - les efforts en différents points de chaque barre, - la vérification des contraintes, - la vérification au poinçonnement des nœuds, - la vérification à la fatigue des nœuds. INSTALLATION Les vérifications complémentaires TRANSPORT Les analyses statiques puis éventuellement dynamiques sont itératives en fonction des résultats (et des changements de section), mais aussi de l'évolution des charges, des conditions de fabrication, de chargement, de transport et d'installation. Pour les grandes plates-formes un peu compliquées, il faut compter trois itérations. En plus de ces calculs, il convient de conduire des vérifications complémentaires pour tenir compte des phases suivantes : - la fabrication (par exemple, la rotation en position verticale de panneaux construits horizontalement : le «roll-up»), LES CHARGES SUR UNE PLATE-FORME - le chargement sur la barge de transport (glissement de la structure s'appuyant sur plusieurs nœuds des membrures principales des poutres de lancement intégrées à la structure), - le transport (stabilité et résistance de la structure solida-

5 TRANSPORT D'UNE PLATE-FORME risée sur la barge soumise aux efforts dynamiques), - l'installation (par lancement, par levage). Il y a lieu également de tenir compte des contraintes induites par la fatigue lors du transport et au cours de la vie de la structure. Des renforts au droit des nœuds (surépaisseurs, raidisseurs) sont alors décidés pour limiter les dommages dus à la fatigue. Par ailleurs, le calcul des piles, conduit en parallèle, entraîne souvent des modifications dans le dessin de la structure : il faut vérifier que les réactions latérales et axiales du sol reprennent bien, par frottement et/ou en pointe, les efforts calculés. La conception multidisciplinaire Le calcul d'une plate-forme fait ainsi intervenir simultanément six disciplines techniques : - l'océanographie pour la détermination des valeurs d'environnement marin, - la géotechnique pour la préconisation des caractéristiques du sol en surface et en profondeur, ainsi que pour la sélection des marteaux de battage, - l'étude de la résistance des matériaux pour les calculs en statique ou en dynamique de la structure, - la métallurgie pour le choix des nuances et des qualités d'acier, - l'architecture navale pour les vérifications de flottabilité et de stabilité lors du remorquage, lancement et ballastage, - les opérations marines pour la sélection des barges de transport, de lancement et/ou des engins de levage. LA FABRICATION L'acier En simplifiant beaucoup, trois caractéristiques peuvent définir l'acier utilisé : de fortes épaisseurs, 40 à 100 mm, voire 130 mm ; une limite d'élasticité de 360 MPa (valeur courante), 420 MPa, voire 500 MPa ; une résilience à très basse température (-40 ou -50 C) pour éviter les problèmes de rupture fragile. Ces aciers sont traditionnellement du type «normalisé». On rencontre également des aciers trempés-revenus ou à refroi- JACKET LANCE : ALWYN NAA EXEMPLE DE JACKET LANCE : ALWYN Poids du jacket Poids des accessoires Poids des réservoirs additionnels de flottaison Poids du jacket complet au lancement Poids des piles Dimensions du jacket : en partie basse en partie haute "NAA" t t t t t 70m x 65 m 56 m x 30 m Hauteur du jacket 142 m Diamètre maxi des jambes 5 m Nombres des piles 32 Diamètre des piles 2,1 m Pénétration des piles 47 m Charge verticale en tête Charge horizontale due à la houle centenaire Hauteur de la vague en conditions centenaires t t 31 m Vitesse du vent 46 m/s

6 dissement accéléré (plus prometteurs dans l'avenir en raison de leur prix plus bas et de leur mise en œuvre - essentiellement le soudage - plus aisée et plus économique). Par ailleurs, les zones fortement sollicitées dans le sens de l'épaisseur exigent des aciers ayant de bonnes caractéristiques dans le sens travers - court (acier Z à striction minimale de 35 %) pour éviter les problèmes d'arrachement lamellaire. De plus des traitements thermiques de détensionnement sont imposés pour les nœuds fortement sollicités complexes ou à fortes épaisseurs. Cette exigence conduit à découper la structure en sous-ensembles pouvant être introduits dans un four de façon à limiter au minimum le nombre de soudure à détensionner sur site. Les nœuds et la préfabrication Les nœuds en mécano-soudé mettent en œuvre des soudures sur des tôles en forte épaisseur, difficilement accessibles et contrôlables. La technique des nœuds en acier moulés («casting nodes») a été mise au point au cours des dernières années. Elle a tendance EXEMPLE DE NOEUD en fabrication mécano-soudée à se développer pour les grosses plates-formes du type de celles de la mer du Nord. Le nœud monobloc est coulé dans un moule fabriqué spécialement. Les avantages de ces nœuds moulés, par rapport aux nœuds mécano-soudés, sont évidents : gain de poids lorsqu'ils sont conçus avec une géométrie plus compacte ; formes mieux adaptées aux contraintes, puisque les congés sont plus importants ; meilleure tenue à la fatigue et suppression des raidissages internes (cerces, diaphragmes). Ce type de nœud est apparu tout d'abord pour les oreilles de levage des modules. Il se généralise maintenant pour les nœuds, dans les zones où la fatigue est déterminante. Les éléments constitutifs de la plate-forme (nœuds, tubes, piles, anodes, etc.) sont d'abord préfabriqués. Ils peuvent être sous-traités dans différents ateliers. L'ensemble est ensuite acheminé sur un yard d'assemblage se trouvant en bord de mer. En parallèle avec cette préfabrication, s'effectuent les travaux de génie civil préparatoires : essentiellement, les deux poutres de glissement qui supporteront l'ensemble à\x jacket lots de son assemblage, et dont l'écartement doit correspondre à celui des poutres de lancement de la barge. L'assemblage La structure est fabriquée horizontalement. Les poutres treillis sont tout d'abord assemblées horizontalement, latéralement aux poutres de glissement («skidding beams»), puis relevées le plus souvent par 112 longueur, comme l'indique le «cinéma de montage». Le levage (le «roll-up») est effectué par un ensemble de quatre à dix grues + treuils. Cette opération est délicate, chaque panneau de treillis de forme plane étant très lourd et très flexible (des renforts provisoires sont quelquefois nécessaires). Chaque grue est maintenue au niveau de charge de calculs. Les rotations successives sont faibles (quelques degrés). A chaque étape, les grues s'arrêtent. Les charges sont alors rééquilibrées, et chaque grue est avancée pour se repositionner à l'aplomb de la charge. L'opération dure plusieurs heures pour amener le panneau à 10 de la position verticale. Le contrôle de la charge est ensuite assuré par les treuils de haubannage qui vont amener le panneau à sa position verticale définitive et le maintenir jusqu'à ce que les premiers éléments de liaison soient soudés. Les éléments de liaison des piles périphériques avec la plateforme («bottles») sont les plus lourds (600 à t) et les plus ouvragés. Ils sont levés en dernier. La structure principale terminée, les travaux de finition peuvent alors être effectués : fixation des «risers», des «/ tubes», des tuyauteries de commande de ballastage, des guides-piles, des éventuels réservoirs de flottaison, etc. Entre le début de la fabrication et le chargement, il s'est écoulé une période de 18 à 24 mois. Une analyse fine des tâches et des sous-traitances est nécessaire et doit tenir compte des inévitables imprévus (grèves, retards d'approvisionnement, réparations, intempéries). Le planning doit tenir compte de l'existence de la fenêtre météo dans laquelle se positionne en général l'installation : mai à août. Tout retard peut entraîner un report du programme général à la saison suivante ; c'est pourquoi de très importantes pénalités sont toujours prévues. Le chargement Le chargement du jacket sur la barge de transport et de lancement constitue la dernière étape de la fabrication. C'est une opération délicate : il s'agit de faire glisser par translation un colis de plusieurs milliers de tonnes de la terre ferme sur un support flottant. L'horizontalité de l'ensemble doit être maîtrisée en tenant compte de l'action combinée : - de la marée qui procure un supplément de flottabilité à marée montante, - du ballastage des compartiments de la barge pour assurer son niveau et/ou son assiette. On s'efforce dans la pratique d'utiliser la marée montante et de boucler l'opération en six heures. Dans certains cas, on simplifie la procédure en posant la barge de transport sur le fond de l'eau préalablement compacté et réglé. Les principaux équipements utilisés pour cette opération sont : un double système de pompes de déballastage pour obtenir des capacités de l'ordre de à m 3 /h, des voies de glissements équipées de Téflon pour diminuer le coefficient de frottement, un système de poussée dont la capacité tourne autour de 2 000/3 000 t.

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8 L'INSTALLATION Le transport Le jacket mis en place sur la barge doit être efficacement solidarisé avec celle-ci (le «saisissage») : l'ensemble doit en effet être capable de traverser des conditions de mer souvent peu clémentes. Les barges à fond plat utilisées pour ce type de transport sont très stables : leur rayon métacentrique est très grand par rapport à celui des bateaux traditionnels. Mais le centre de gravité des charges transportées est aussi anormalement haut par rapport au pont de la barge, et les calculs de stabilité sont à conduire avant de déterminer la barge de transport. Le saisissage ainsi calculé peut demander plusieurs centaines de tonnes de tubes pour liaisonner les membrures principales du jacket à la barge, au droit de ses diaphragmes principaux. Ces derniers sont à vérifier et à renforcer dans bien des cas. Le levage : Le jacket est levé directement depuis la barge de transport par des barges de levage dont les capacités vont jusqu'à 2x7 000 tonnes. La structure est immergée horizontalement avec, en général, un certain nombre de membrures obturées pour la faire flotter temporairement. Elle est ensuite reprise par des élingues situées en tête, redressée pendant que les membrures sont ballastées, et positionnée à son emplacement final. Le levage en mer pose un problème dynamique qu'il faut bien maîtriser : la grue et la charge reposent sur des supports flottants animés de mouvements propres. Lors de la mise en tension des élingues, les mouvements relatifs des supports peuvent entraîner des efforts dynamiques importants. L'apparition récente de grues de puissance nominale de 6 à t montées en paire sur une barge permet, compte tenu des coefficients de sécurité et des baisses de capacité en fonction de la flèche, de lever des «colis» de t. Les accessoires de levage, manilles, élingues atteignent des dimensions exceptionnelles (câbles de 600 mm de diamètre, par exemple, pour les élingues) et nécessitent eux-mêmes des accessoires de levage particuliers. Leur mise en place, en particulier dans l'eau, est longue et délicate. Exemples d'ordres de grandeur de prix (en US dollars, valeur 1992) Prix an kg (matière + pour les piles potir un jacket pour un module fabrication) 0,8 à 1,5 $ 1,8 à 5,0 $ 2,2 à 8,0 $ La mise à Veau Cette opération est effectuée dans une fenêtre météo favorable, après découpe des éléments de saisissage. Deux techniques sont en concurrence et conditionnent la conception de la plate-forme : Le lancement : Le jacket est poussé avec des vérins ou tiré avec des câbles jusqu'à ce que le bras articulé («rocker-arm») à l'extrémité de la barge prenne en charge le poids du jacket et fasse basculer ce dernier à Peau. Des vérifications sont conduites au préalable (soit par le calcul, soit grâce à des essais sur maquette) pour déterminer : - les contraintes dans la structure lors du lancement, - les trajectoires du jacket et de la barge, - la profondeur maximale atteinte par le jacket, - la position finale d'équilibre. Elles conduisent à jouer sur les paramètres de flottabilité : obturation de membrures, adjonction de flotteurs. En fin de lancement, \e jacket se retrouve horizontal et n'émerge qu'à peine de la surface de l'eau. Les ballastages successifs, là encore contrôlés par le calcul et sur maquette, le redresseront progressivement, jusqu'à la position verticale, à son emplacement définitif. Pour gagner du temps sur la mise en production, l'installation se fait de plus en plus souvent au-dessus de puits préalablement forés. Ils sont alors protégés par une structure (le «template») qui servira de guide pour \e jacketxors de son positionnement final. Prix dune journée de barge de 80 OOO à levage 400 OOO $ 3 à 300 Prix d'un jacket installé millions de $ Les fondations Afin d'assurer une bonne assise lors de la mise en place, des planchers de stabilisation («mud-mat») en bois, acier ou aluminium sont prévus lors de la fabrication au niveau inférieur du jacket. Leur surface est fonction de la nature du sol superficiel rencontré. Cette fondation provisoire permet de mettre en place dans de bonnes conditions les fondations profondes définitives assurées par des piles. Ces dernières sont de trois types : - Les piles principales, installées dans les membrures du jacket sur toute leur longueur, supportent directement les jambes du pont recevant les superstructures et les modules. Lejacketest alors suspendu en tête sur les piles par l'intermédiaire d'un joint soudé. - Les piles insérées («insert piles») qui, lorsque elles sont jugées nécessaires par le calcul (augmentation de l'inertie de l'ensemble) ou par la géotechnique (difficulté de battage entraînée par un sol dur), sont installées à l'intérieur des piles principales (après forage) et liaisonnées avec celles-ci, soit par soudure en tête,

9 CINÉMA DE LANCEMENT

10 soit par bétonnage de l'espace annulaire si la pile insérée ne remonte pas jusqu'en surface. - Les piles périphériques («skirtpiles») qui sont disposées autour des jambes principales du jacket et ne remontent pas jusqu'à son sommet. La structure du jackettravaille alors comme une console encastrée dans le sol. L'installation des piles est une suite de manutentions : battage ou forage, aboutage de longueur de pile additionnelle jusqu'à ce que la pile atteigne la profondeur requise et la portance déterminée par le calcul. Elles sont solidarisées alors en partie basse du jacket dam les barillets des bouteilles évoquées plus haut, en utilisant la technique d'injection de béton ou d'expansion mécanique type Hydra-Lok. Les marteaux de battage utilisés sont de deux types : -A vapeur (et donc aérien), les énergies allant jusqu'à KNm, hydrauliques (le plus souvent sous-marin), qui évitent la mise en place de piles de raboutage et permettent d'avoir des piles verticales. La structure est alors prête à recevoir son pont et ses superstructures. Les délais d'installation sont très variables : si la phase de mise à l'eau est courte (quelques heures), la mise en place des piles est fonction de leur nombre, de la nature du sol, des conditions météo, des aléas de chantier, et elle varie de quelques jours à plusieurs semaines. Tendances pour l'avenir On se limitera à trois thèmes de réflexion : Economies liées à la limitation des travaux en mer Une fois le^c^installé, il faut poser à la grue les différentes parties de la superstructure, c'est-à-dire le pont de supportage des modules («Module Support Frame») et les modules, puis raccorder les modules entre eux (le «hook-up»). Ce travail, effectué offshore, est long, coûteux et dangereux. Plutôt que d'avoir une superstructure en plusieurs morceaux, on peut la concevoir en un seul bloc fabriqué et testé à terre. Si le poids de ce «pont intégré» de plusieurs milliers de tonnes est excessif pour pouvoir être posé avec les nouvelles barges de très grande capacité ou par les moyens de levage disponibles dans la zone concernée, il peut être posé sur le support par ballastage de la barge (le «mating»). Le support doit être adapté à cette méthode d'installation. En faible profondeur d'eau, dans les zones des deltas de l'indonésie par exemple, il n'est constitué que par des piles battues et reçoit un pont intégré équipé qui liaisonne les piles et assure la stabilité de l'ensemble ; en profondeur d'eau plus importante, comme au Moyen-Orient, \e jacket est conçu pour recevoir entre ses jambes la barge chargée du pont intégré : le niveau horizontal de contreventement supérieur est plus bas qu'à la normale, et l'espacement des jambes est plus important qu'à l'ordinaire. Le même principe pousse à étudier l'utilisation d'un jack-up non plus uniquement de forage, mais aussi de production, et définitivement installé sur des assises de faible hauteur «pilées» dans le sol. Comme souligné plus haut, le pont du jack-up arrive en flottaison tout équipé sur le site de production : les travaux en mer ne se limitent qu'à des travaux de fondation. Réduction des poids de structures Tout gain de poids est économiquement favorable. De ce fait découlent : la mise en œuvre d'aciers à très haute limite d'élasticité ( MPa), mais, malheureusement, les critères actuels à la fatigue ne sont pas avantageux, l'utilisation encore plus systématique des nœuds coulés, la réduction du nombre des anodes grâce à la mise en œuvre d'une peinture généralisée sur toute la plate-forme, hormis les soudures à inspecter, les planchers de stabilisation du jacket ew aluminium, les dispositifs pour réduire l'écran à la houle, notamment dû aux concrétions, les «inserts» dans les jambes avec bétonnage de l'annulaire «jambe-insert» afin d'améliorer la tenue aux chocs accidentels des bateaux dans la zone de marnage. Grandes profondeurs L'extrapolation du système traditionnel «jacket + piles + superstructures» semble avoir atteint sa limite avec le développement de Bull Winkle par 410 m de profondeur d'eau. Au-delà, trois options semblent possibles : Supprimer le support et développer le champ via des

11 systèmes sous-marins automatisés... Certains opérateurs, au Brésil par exemple, ont fait ce choix drastique. - Supprimer le moment d'encastrement en pied de plateforme et n'avoir qu'une articulation ou semi-articulation. C'est le principe des structures souples («compilant towers»). Elles sont plus élancées, beaucoup plus légères, et acceptent des déformations contrôlées mais non négligeables. Dans certains cas, l'effort en tête est repris par l'intermédiaire de câbles latéraux ancrés. Les efforts verticaux sont transmis à travers la structure réticulée à une embase fixe. Une seule plate-forme de ce type a été à ce jour construite. - Inverser le sens des efforts dans les jambes en utilisant une fois de plus le principe d'archimède pour réaliser une plate-forme à jambes tendues (TLP = Tension Leg Platform). Le pont est une sorte de caisson flottant, tiré vers le bas par des tirants travaillant en traction. Deux plates-formes de ce type existent, l'une en mer du Nord par 147 m de profondeur d'eau, l'autre dans le golfe du Mexique par 526 m de fond, et trois autres sont en cours de construction (l'une d'elles constituera le record du monde, avec 870 m de fond). BULL WINKLE : le record du monde pour les plates-formes fixes (installée en 1988 dans le golfe du Mexique) Poids du jacket Poids des piles Poids total installé Hauteur du jacket Hauteur totale y compris le rig de forage t t t 416m 492 m De notre trop courte revue, le lecteur aura retenu : - l'aspect multidisciplinaire de cette technique, - l'importance des ordres de grandeur (poids, dimensions, coûts), - la rapide évolution vers les grandes profondeurs d'eau. Dimensions du jacket à la base Diamètre des jambes Epaisseur maxi d'acier 122 m x 146 m 3 m 133 mm