Introduction à une plate-forme Jack Up

Un Jack Up est un type de plates-formes de forage offshore. Il est composé d’une coque, de jambes et d’un système de levage et une plate-forme jack up peut être remorquée jusqu’au site offshore, puis abaisser ses jambes dans le fond marin pour soulever la coque, fournissant un pont de travail stable suffisamment solide pour faire face aux charges environnementales requises.

Un autre avantage des plates-formes Jack Up est qu’elles peuvent fonctionner à des vitesses de vent élevées et avec des hauteurs de vagues importantes, ainsi que dans des profondeurs d’eau atteignant 500 pieds. Étant donné que le Jack Up sera finalement soutenu par le fond marin, ils sont généralement préchargés à leur arrivée sur le site prévu pour simuler le type de charges de jambe auxquelles ils seront exposés. Cela garantit qu’une fois la plate-forme entièrement montée et en fonctionnement, le fond marin sera en mesure de fournir une base solide pour la plate-forme.

L’industrie offshore a fait un usage important des plates-formes Jack Up depuis plus de 60 ans maintenant. Ils sont particulièrement utiles pour le forage d’exploration car ils sont relativement faciles à installer et fournissent également de nombreuses zones de production, d’hébergement et de maintenance. Au fil des ans, les Jack Ups ont été poussés à leurs limites en termes de ce qu’ils peuvent faire. Cela comprend leurs limites de charge sur le pont à la fois à flot et en hauteur, leurs limites environnementales et de forage, ainsi que les limites du sol ou des fondations. En repoussant ces limites, les entreprises de forage ont pu explorer des eaux plus profondes, forer des réservoirs profonds dans des conditions difficiles et même forer dans des zones où les sols et les fondations sont instables.

Composants des Plates-formes Jack Up

Chaque unité Jack Up est composée de trois composants principaux: la Coque, les Jambes et les Semelles, et l’Équipement utilisé sur le Jack Up. Chacun de ces composants sera décrit ci-dessous, et leurs fonctions seront également expliquées.

Coque

Tout comme la coque d’un bateau, la coque d’une unité Jack Up est étanche et abrite ou soutient l’équipement, les systèmes et le personnel nécessaires pour effectuer des opérations normales. Pendant que le Jack Up est à flot, la coque fournit également la flottabilité nécessaire pour empêcher le Jack Up de couler. Les paramètres de la coque peuvent varier en fonction des différents modes de fonctionnement de l’unité.

Figure 1 – Coque

En règle générale, plus la longueur et la profondeur de la coque sont grandes, plus la charge sur le pont et l’équipement que l’unité de levage peut transporter sont variables. Cela est particulièrement vrai lorsqu’il est en mode à flot, car il y a un espace de pont accru et une flottabilité supplémentaire. Les coques plus grandes ont un autre avantage en ce qu’elles offrent un plus grand espace à l’intérieur et à l’extérieur pour accueillir la tuyauterie et les machines, et permettent des zones de travail dégagées. Les coques plus grandes peuvent également avoir une plus grande capacité de précharge, ce qui permet une plus grande flexibilité lors des opérations de préchargement.

Il y a cependant quelques inconvénients aux coques plus grandes. Ils sont souvent soumis à des charges de vent, de courant et de vagues plus élevées. En plus de cela, comme une coque plus grande augmente le poids du vérin, ils nécessiteront des vérins élévateurs supplémentaires avec une plus grande capacité afin d’élever et de maintenir l’unité en toute sécurité. Enfin, un poids supplémentaire a un impact sur la période naturelle du Vérin lorsqu’il est en mode surélevé.

Un autre facteur qui a un impact direct sur la quantité de charge variable sur le pont pouvant être transportée, ainsi que sur la stabilité à flot, est le tirant d’eau de la coque. Il s’agit de la distance entre la ligne de flottaison à flot et la ligne de base de la coque. Le tirant d’eau de la coque a une relation opposée avec le franc-bord de la coque, qui fait référence à la distance entre la ligne de flottaison à flot et le pont principal de la coque. Par conséquent, à mesure que le tirant d’eau d’un vérin augmente, le franc-bord diminue de la même quantité.

Avec deux Jack Ups avec des coques identiques, celui avec le tirant d’eau le plus profond pèsera plus. Ce poids supplémentaire pourrait provenir du poids du navire léger ou de la charge de pont variable. D’autre part, l’unité avec le tirant d’eau plus profond souffrira d’une stabilité à flot réduite par rapport à son homologue moins profond. Cependant, le facteur le plus influent sur la stabilité à flot d’une unité Jack Up est son franc-bord. Si la longueur de coque et de jambe de deux vérins est identique, celui avec un franc-bord plus grand aura la stabilité à flot la plus élevée.

Jambe et semelle

Les pieds et semelles d’un Jack Up sont en acier et servent à soutenir la coque lorsque l’unité est surélevée et offrent la stabilité nécessaire pour résister aux charges latérales. Les semelles sont utilisées pour augmenter la surface d’appui du sol, ce qui signifie que le vérin peut être utilisé dans des zones où la résistance du sol est inférieure à celle d’une zone d’appui plus petite. Les jambes et les semelles ont de multiples caractéristiques qui affectent la façon dont l’unité réagit en mode élevé et en mode à flot, et il est donc important de comprendre ces caractéristiques.

Figure 2 – Jambes

Les jambes d’une unité Jack Up peuvent s’étendre jusqu’à 500 pieds au-dessus de la surface de l’eau lorsque l’unité est remorquée, même lorsqu’elles sont complètement rétractées. Les jambes plus grandes et plus longues ont généralement le plus grand impact sur la stabilité à flot d’une unité de levage. En raison à la fois de la grande zone de vent des jambes et du poids lourd qui provoque un centre de gravité élevé, la stabilité à flot sera affectée négativement. Les unités avec des jambes plus grandes seront moins stables que les autres unités avec la même configuration de coque et le même tirant d’eau.

Lorsque l’appareil est en mode surélevé, ses jambes seront affectées par les vagues, le vent et les charges de courant. Outre les conditions environnementales, l’ampleur de ces charges est le résultat de la profondeur de l’eau, de l’entrefer (la distance entre la ligne de base de la coque et la ligne de flottaison) et de la profondeur à laquelle les semelles pénètrent dans le fond marin. Une règle générale est que plus les jambes et les semelles sont grandes, plus le vent, les vagues et le courant exerceront une charge sur elles.

Selon leur conception et leur taille, les différentes jambes présenteront différentes quantités de rigidité latérale. Il s’agit de la quantité de charge nécessaire pour produire une déviation unitaire. Cette rigidité diminue à mesure que la profondeur de l’eau augmente, et à des profondeurs plus élevées, la rigidité en flexion (la surface de la corde et l’espacement) a un impact beaucoup plus important que la rigidité en cisaillement (entretoise). La rigidité des jambes est directement liée à la rigidité du vérin lorsque l’unité est en mode surélevé, ce qui affecte la quantité de balancement de la coque et la période naturelle de l’unité de vérin.

Équipement de plate-forme de forage

Chaque unité Jack Up aura besoin de certains équipements pour remplir son objectif. Cet équipement aura donc un effet sur la taille de la coque et le poids léger du gréement global. L’équipement utilisé sur les plates-formes élévatrices peut être divisé en trois grandes classifications: L’Équipement marin, l’Équipement de mission et l’Équipement élévateur.

L’équipement marin est tout ce qui n’est pas directement lié à l’équipement de mission. Cette catégorie d’équipement marin englobe donc tous les équipements que l’on peut s’attendre à trouver sur un véhicule de mer ordinaire, tels qu’un moteur diesel, des tuyauteries d’huile, des équipements électriques, des canots de sauvetage, des radars et sonars, des équipements de communication, etc. Bien que tous ces équipements ne soient pas directement liés à la mission du gréement, ils sont néanmoins essentiels pour soutenir le personnel à bord du gréement et lui permettre d’opérer seul en mer. L’équipement marin est généralement classé comme faisant partie du poids léger du gréement.

Figure 3 – Équipement de mission

Comme mentionné ci-dessus, l’Équipement de mission couvre tout ce qui se trouve à bord de la plate-forme Jack Up qui lui permet de terminer sa mission. Naturellement, cela variera en fonction de ce qu’est exactement cette mission, ainsi que de la prise individuelle. Par exemple, deux plates-formes de levage qui étaient toutes deux utilisées pour le forage d’exploration pourraient ne pas utiliser exactement le même type d’équipement. L’équipement de mission couvre des choses comme les grues, les pompes à boue et la tuyauterie, les derricks, les systèmes de contrôle de forage, l’équipement de détection de gaz et les alarmes, etc. Contrairement à l’équipement marin, l’équipement de mission n’est pas toujours classé comme faisant partie du poids du navire léger, car certains outils comme les unités de ciment peuvent ne pas toujours être situés à bord du Jack Up lui-même. Enfin, l’équipement de levage couvre tout ce qui est impliqué pour permettre au Vérin de soulever, d’abaisser et de verrouiller ses jambes et sa coque.

Mitchell, R.F., Miska, S.Z. et Aadnoy, B.S. (2012) Fondamentaux de l’ingénierie du forage. Richardson, TX: Société des Ingénieurs pétroliers.

Bork, K. (1995). La plate-forme rotative et ses composants. Austin : Service de vulgarisation pétrolière. Division de la formation continue. Université du Texas à Austin.

Davis, L. (1995). Rotatif, kelly, pivotant, pince et entraînement supérieur. 1ère éd. Austin : Service de vulgarisation pétrolière. Division de la formation continue. Université du Texas à Austin.