Plate-forme pétrolière - Définition et Explications

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Les critères de conception

Fonctionnalités

Une plate-forme pétrolière est conçue pour répondre à différents besoins :

  • forage (mais pas obligatoirement bien sûr, car il existe actuellement des organes spéciaux pour le forage) ;
  • production ;
  • habitation (qui dépend de plate-forme effectivement) ;
  • stockage (bien que certaines acheminent vers des organes de stockage après pompage).

En fonction de la profondeur d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et des règles de sécurité, ces fonctions peuvent être regroupées sur une même plate-forme ou séparées sur plusieurs plates-formes reliées entre elles par des passerelles.

Procédés

Une fois le pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) amené à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...), il faut séparer les phases liquides et gazeuses, enlever l'eau de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...). Une fois le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) et le pétrole séparés, il faut les rendre propres au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) par pipeline ou par tanker pour les acheminer vers une raffinerie.

Le coût d'une usine en pleine mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) est tel qu'on préfère souvent effectuer un traitement limité sur le pétrole ou le gaz extrait uniquement destiné à le rendre transportable jusqu'à la côte, où on construit une usine de raffinage plus développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) à moindre frais.

Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...)

Un des critères dominants dans la conception de la plate-forme est l'environnement dans lequel elle se trouve. Le milieu marin est par nature hostile, en raison de son instabilité (marées, tempêtes, courants, vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...)...) et de la corrosion qu'il provoque. L'environnement va surtout influer sur la conception de la structure porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est...) de la plate-forme (que ce soit une plate-forme posée sur le sol ou flottante). La structure porteuse de la plate-forme doit, outre le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) des « topsides », transmettre au sol les efforts induits par son environnement.

  • Environnement marin
La houle (La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. C'est une oscillation sinusoïdale...), le courant et le vent induisent des efforts horizontaux sur les plates-formes fixes et des mouvements et accélérations sur les plates-formes flottantes. La houle induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) également des efforts verticaux sur les plates-formes.
L'eau salée est une source de corrosion pour les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) (et notamment l'acier) utilisé dans la plate-forme.
  • Conditions sismiques
La plupart des sites producteurs de pétrole sont situés en zone à fort risque sismique. La plate-forme, quand elle est fixe, doit alors pouvoir survivre à ces événements.
  • Sol
Le sol joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle très important dans la conception d'une plate-forme fixe. La plate-forme repose sur le sol et doit donc comporter des fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre...). Dans le cas d'une plateforme flottante, le sol est moins important car il ne sert qu'à l'ancrage.

Durée de vie (La vie est le nom donné :)

La durée de vie moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) est de l'ordre de 20 à 30 ans. Elle est directement liée aux critères économiques du champ (retour sur investissement...).

Pour améliorer la durée de vie économique, on fait souvent appel au développement de gisements satellites (Satellite peut faire référence à :). Quand le gisement pour lequel une plate-forme a été construite voit sa production décliner fortement, les moyens dont elle dispose pour traiter le pétrole se retrouvent surdimensionnés. De plus, il devient difficile de rentabiliser les coûts d'exploitation. On peut alors rattacher à la plate-forme des petits gisements voisins, en général trop petits pour justifier une plate-forme dédiée.

Les différents types de plates-formes

Le choix entre les différents types de plates-formes se fait en fonction de leur rôle ainsi que l'environnement (profondeur d'eau, conditions marines...).

Une plate-forme est généralement composée de deux parties distinctes :

  • les « topsides » (partie utile en surface), constituée de modules préfabriqués
  • la structure porteuse : partie servant à maintenir la partie utile au-dessus de l'eau, réalisée en treillis tubulaire métallique, (jacket) ou constituée de colonnes en béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de...).

Les plates-formes fixes

La plupart des plates-formes fixes sont utilisées en mer peu profonde (<300 m). Différentes techniques de construction existent, comme par exemple :

  • jacket-deck
  • plate-forme gravitaire
  • compliant tower
  • îles artificielles

Ces plates formes s'appuient sur le fond et peuvent donc être reliées de façon rigide aux têtes de puits et aux pipelines.

Les unités flottantes

Les plates-formes flottantes sont essentiellement utilisées pour l'exploitation de champs pétroliers dans les grands fonds (supérieurs à 300 mètres environ). Lorsque la plate-forme est flottante, les installations de tête de puits lui sont reliées par des conduites flexibles.

  • FSO = Unité flottante de stockage et embarquement (Floating Storage and Offloading). Il s'agit en fait d'un tanker transformé, qui stocke du pétrole (venant d'autres plates-formes, ou parfois de production onshore) et charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) les pétroliers de commerce.
  • FPU = Unité flottante de production (Floating Production Unit). C'est une barge qui reçoit le pétrole et le gaz du fond pour les traiter (séparer l'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à...), le gaz et l'eau par exemple) avant de les envoyer vers une unité de stockage (FSO) ou vers un pipeline d'exportation.
  • FPSO (FPSO est l'acronyme de Floating Production, Storage and Offloading [unit], soit littéralement...) = Unité flottante de production, stockage et de déchargement (Floating Production Storage and Offloading) : similaire à un FSO, mais intégrant aussi la production. C'est une solution en vogue pour le développement des gisements en eau profonde. Les FPSO présentent deux avantages majeurs : ils n'ont pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'infrastructures fixes (comme des pipelines) et sont redéployables (lorsque le gisement est épuisé, ils peuvent être repositionnés sur un autre).
  • TLP, SPAR, Semi-Submersibles : il s'agit là de plates-formes plus classiques, en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) qu'elles n'intègrent que la production et sont reliés à des pipelines pour l'exportation du gaz et/ou du pétrole produit. Les TLP (tension leg platforms) possèdent un excès de flottabilité (Dans un liquide, les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les corps ont une flottabilité...) et sont maintenues en place par des câbles tendus les reliant au fond. Les plates-formes semi-submersibles s'enfoncent dans l'eau en remplissant des ballasts, ce qui les rend peu vulnérables à la houle. Les SPAR reposent sur un énorme flotteur cylindrique.
  • Pour des gisements importants, on combine parfois plusieurs solutions : par exemple, une plate-forme TLP qui produit le pétrole et une FSO pour stocker et exporter le pétrole.

Les plates-formes mobiles

  • Plates-formes auto-élévatrices (jack-up) : ce sont des plates-formes composées d'une coque et de jambes. La coque leur permet de se déplacer par flottaison et supporte les utilités. Les jambes sont équipées de crémaillères leur permettant de se lever ou de s'abaisser le long de la coque. De cette façon ces plates-formes peuvent se déployer à de multiples endroits tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en ayant un appui sur le sol. Ce concept est limité à des profondeurs d'eau de l'ordre d'une centaine de mètres. La majeure partie des plates-formes auto-élévatrices sont des plates-formes de forage et sont utilisées pour de l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) ou pour le forage de puits autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de plates-formes qui ne sont pas équipées d'engin de forage. Il existe aussi quelques-unes de ces plates-formes qui servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de boatel, hôtel (Un hôtel est un établissement offrant un service d’hébergement payant,...) flottant permettant de loger des équipes qui travaillent en mer.
  • Semi-sub : ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) composé de 3 parties distinctes : le flotteur qui se trouve immergé, les poutres à mi-eau et le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours...) qui doit se trouver plus haut que la « vague centenaire ». Cet ensemble en équilibre comme un ludion fonctionne grâce à des pompes à eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) qui maintiennent en permanence l'équilibre vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en...), et des hélices multi-directionnelles ou des ancres qui maintiennent le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre...) horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la...) au-dessus du puits. Ce type de plate-forme est utilisée pour des profondeurs allant de 100 à 1000 mètres, ou pour des zones ou le fond marin ne permet pas de poser les pieds d'un jack-up que ce soit vase molle ou rochers déstabilises
  • Swamp-barge : bateaux à fond plat que l'on « coule » sur place en remplissant les caissons d'eau de mer. Après forage, on vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) les caissons et le bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer,...) peut aller forer ailleurs. Sert dans de très faibles profondeurs, entre 1 et 7 mètres, ce qui lui vaut le nom de swamp, marais (En géographie, un marais est un type de formation paysagère, au relief peu...) en anglais
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