Un système d'amarrage à point unique permet au FPSO de tourner autour d'un point de base désigné, créant ainsi un effet de girouette. La proue du FPSO est ainsi toujours orientée dans la direction de la charge externe nette minimale, ce qui réduit la force d'amarrage totale requise par le système. Les systèmes d'amarrage à point unique sont largement utilisés car ils s'adaptent à une large gamme de profondeurs d'eau, peuvent amarrer de très grands FPSO et sont capables de fonctionner dans des conditions de mer difficiles. Les systèmes d'amarrage à point unique remplissent principalement deux fonctions : premièrement, le positionnement et l'amarrage, en fixant le FPSO sur le site d'exploitation du champ pétrolifère grâce à la force d'amarrage fournie par un point unique, servant de terminal offshore pour le transport du pétrole brut raffiné ; deuxièmement, servant de point de connexion crucial entre le système de production sous-marin et le FPSO, assurant le transfert des fluides, la transmission de l'énergie et du contrôle optique vers le système de production sous-marin. Il peut également transférer les fluides de tête de puits du champ pétrolifère au FPSO pour traitement.
SOFEC Système d'amarrage à point unique
SBM (système d'amarrage à point unique séparable)
Certains systèmes d'amarrage à point unique disposent également d'une fonction de largage d'urgence, qui permet de se déconnecter du système d'amarrage et d'évacuer vers une zone sûre dans des conditions de mer extrêmement difficiles. Toutefois, la reconnexion de ce système est soumise à des exigences strictes en matière de conditions de mer et n'est pas adaptée à une utilisation dans des zones maritimes où les conditions de mer sont difficiles la plupart du temps.
Les sociétés de conception et de service d'amarrage à point unique (SPM) de renommée mondiale comprennent SBM, Bluewater, SOFEC, APL, Prosafe et BW Offshore. La société CNOOC Engineering de mon pays a également achevé la construction d'un système d'amarrage à point unique flottant.
Système d'amarrage à point unique de type bouée
Les bouées sont ancrées dans des eaux éloignées de la côte et servent de points d'amarrage pour les pétroliers qui chargent et déchargent des gaz ou des liquides, ainsi que de points de connexion entre les systèmes de collecteurs sous-marins. La fonction première des bouées est de transporter les ressources pétrolières et gazières depuis la terre ferme ou les fonds marins jusqu'aux pétroliers amarrés.
Système d'amarrage des bouées
Apparence de la bouée
Les bouées sont généralement constituées de plusieurs compartiments étanches. Même si l'un d'entre eux est endommagé par un impact externe, les autres compartiments peuvent encore fournir une flottabilité suffisante.
Il existe généralement deux types de bouées : les bouées à plateau tournant et les bouées à tourelle.
Côté gauche : Type de tourelle ; côté droit : Type de plateau tournant
Les bouées à plateau tournant permettent à la partie supérieure de tourner librement, ce qui place le FPSO dans une position de contrainte minimale. Elles n'ont pas de compartiment supérieur.
SBM
Les bouées à tourelle, développées et conçues par Bluewater, se composent d'une tourelle et de bouées de pont. Les bouées tournent autour de la tourelle, ce qui permet de leur donner une forme carrée.
Système d'amarrage à point unique de type bouée Bluewater
Les systèmes courants d'amarrage de bouées comprennent : les systèmes d'amarrage de bouées à chaîne (CALM) et les systèmes d'amarrage à patte unique (SALM). Les systèmes d'amarrage à bouées assistées par chaîne sont couramment utilisés sur les pétroliers-navettes et les FSO, et constituent la méthode la plus économique et la plus efficace pour l'amarrage et le chargement/déchargement des pétroliers. Les systèmes d'amarrage à une seule jambe sont similaires aux systèmes d'amarrage à bouées assistées par chaîne, mais sont généralement utilisés sur les pétroliers-navettes ou les FSO, et non sur les FPSO.
Schéma du système d'amarrage à une jambe d'ancrage
Système d'amarrage à point unique de type tourelle
Le système d'amarrage à point unique de type tourelle a évolué à partir du système CALM, mais comme les FPSO ont un poids et une flottabilité beaucoup plus importants que les bouées, ils offrent des performances supérieures en termes de mouvement et de répartition des contraintes. Actuellement, plus de 70% de FPSO dans le monde utilisent des systèmes d'amarrage à point unique de type tourelle, répartis dans le nord de la mer du Nord, la mer de Norvège, le golfe du Mexique et la mer de Chine méridionale. Le système d'amarrage à point unique de type tourelle intègre l'amarrage, la transmission du gaz, de l'hydraulique et de l'électricité, ce qui rend sa conception complexe et exige une grande stabilité. Actuellement, les systèmes à tourelle sont principalement divisés en deux types : les systèmes d'amarrage à tourelle interne et les systèmes d'amarrage à tourelle externe.
Système d'amarrage interne de la tourelle
Le système d'amarrage à tourelle interne est le système d'amarrage le plus répandu pour les FPSO, communément utilisé dans les zones d'eaux moyennes et profondes. Les systèmes d'amarrage à tourelle interne sont généralement situés à l'avant, et leurs caractéristiques sont les suivantes : le diamètre de la tourelle peut être conçu pour être très large, laissant suffisamment d'espace pour les équipements et les collecteurs ; la tourelle interne est encastrée dans la coque, offrant une bonne protection, mais sa position affecte “l'effet de girouette” du FPSO.”
Système d'amarrage à tourelle interne en cours de construction
Les systèmes d'amarrage à tourelle interne sont de deux types : passifs et actifs.
Les systèmes d'amarrage passifs à tourelle interne se réfèrent aux FPSO sans puissance de propulsion ; le système de tourelle permet au FPSO de tourner à 360 degrés autour de son centre. Actuellement, la plupart des tourelles internes dans le monde sont de type passif.
Systèmes d'amarrage passif à tourelle interne
Les systèmes d'amarrage actifs à tourelle interne sont généralement situés au tiers avant de la coque. En raison de leur proximité avec le milieu de la coque, ils réduisent efficacement les forces d'amarrage et les dommages dus à la fatigue des colonnes montantes. Cependant, cette méthode d'amarrage a un faible “effet de girouette”, nécessitant l'assistance de l'hélice pour ajuster l'étrave, et est principalement utilisée en mer du Nord.
Systèmes d'amarrage actif à tourelle interne
Le système d'amarrage actif étant situé près du milieu du navire, les quartiers d'habitation peuvent être placés à l'avant, ce qui place la zone de concentration du personnel au vent des oléoducs et gazoducs et de la rampe de combustion, améliorant ainsi considérablement la sécurité du FPSO.
Cependant, en raison de la grande taille des FPSO, les besoins en énergie auxiliaire sont importants et les exigences de fiabilité du système de propulsion sont élevées. Les risques de défaillance du système de propulsion doivent être pris en compte lors de la phase de conception.
Composants du système interne de la tourelle SOFEC
Principaux éléments de la tourelle :
Le système d'amarrage interne de la tourelle se compose principalement de quatre parties :
Tourelle et manchon: Relié par des roulements, le FPSO peut tourner librement.
Tourelle de différents fabricants
Construction de la tourelle
Le roulement reliant la tourelle et le manchon
Disposition des ancres: Les ancrages peuvent être disposés en fonction des conditions réelles.
Diagramme d'ancrage
Plateau tournant: La plaque tournante est une plate-forme structurelle située au sommet de la tourelle, qui accueille divers équipements tels que les treuils pour la tension des chaînes d'ancrage, les treuils des élévateurs et les installations de contrôle électrique.
Système de transfert de liquide: Le système de transfert de liquide est au centre de tout le système d'amarrage de la tourelle. Les pipelines sous-marins et les risers doivent l'utiliser pour transporter le pétrole brut vers le FPSO. La tourelle interne du submersible (STL) est amarrée au fond de la mer par des bouées coniques. Lors de l'installation, elle doit être soulevée dans l'espace conique réservé dans la coque et verrouillée hydrauliquement.
Tourelle interne immergée
Production en tourelle immergée (STP)
Système d'amarrage externe de la tourelle
Le système d'amarrage à point unique de la tourelle externe (ETS) fonctionne sur le même principe que le système d'amarrage à point unique de la tourelle interne, la principale différence étant que le dispositif d'amarrage est installé à l'extérieur de l'étrave.
Système d'amarrage externe de la tourelle
Les systèmes d'amarrage à tourelle externe réduisent les contraintes nécessaires sur la coque et peuvent être installés à quai, alors que les systèmes d'amarrage à tourelle interne doivent être installés en cale sèche. En outre, le nombre de colonnes montantes nécessaires pour les tourelles externes est nettement inférieur à celui des tourelles internes.
Installation d'un système d'amarrage à tourelle externe pour le FPSO
En général, les FPSO convertis sont adaptés à l'utilisation de systèmes d'amarrage à tourelle externe.
Systèmes d'amarrage à point unique de type tour
Les systèmes d'amarrage de type tour sont fixés au fond de la mer par des structures de tour rigides, servant de points d'ancrage permanents pour les pétroliers qui chargent et déchargent du pétrole et d'autres produits. Leurs principales caractéristiques sont les suivantes : le pétrolier est relié à la tour par une structure permanente en forme de fourche ou par des câbles d'amarrage ; plusieurs systèmes d'élévateurs peuvent être installés ; la construction est simple et rentable. Ils conviennent aux eaux peu profondes à moyennement profondes. Les systèmes d'amarrage à point unique de type tour les plus courants comprennent le système à étrier, les systèmes d'amarrage à tour immergée et les systèmes de câbles d'amarrage.
Système d'étrier
Le système à étrier est le type le plus courant de système d'amarrage à la tour.
Système d'étrier
Les systèmes d'amarrage à tour immergée sont similaires aux types d'amarrage à tour conventionnels, sauf que la tour est complètement immergée sous l'eau, sans être affectée par les variations des vagues et des marées.
Les systèmes de tour d'amarrage à câbles sont similaires aux systèmes de tour d'amarrage conventionnels, sauf que les câbles d'amarrage remplacent la structure en forme de fourche, ce qui réduit la complexité et augmente l'économie.