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1 1 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Introduction à
l’Offshore Pétrolier
Christian BERHAULT
Janvier 2013
Offshore Pétrolier
2 2 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
3 3 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Composants
4 4 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Reservoir
SCR
PLEM
Manifold
Touch Down Point
Flowline
FPSO
3000m
6000m
Current
4800m
Composants
5 5 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Exemple typique d’un champ
Mer profonde
400 m
2000 m
1000 / 3000 m
Offloading buoy
FPSO Mooring
lines
Production risers, water and
gas injection lines umbilical
Buoy mooring
lines
FPSO
mud line
Composants
6 6 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Architectures et Composants
pour assurer les fonctions :
• Supports de production et Ancrages
→ Production et traitement
→ Stockage (Storage)
→ Export (Offloading)
Architecture de champs
7 7 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Plate-forme fixe + Têtes de puit en surface
• Support flottant + Têtes de puits en surface
• Plate-forme fixe + Tête de puits sous marine
• Support flottant + Têtes de puits sous marine
Evolution des Systèmes de Production Profondeur
8 8 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Structure reposant au fond de la mer
– Réalisation en acier, ancrée au fond par des piles
– Réalisation en béton, stabilité assurée par le poids.
• Liaisons fond/surface par des tubes acier (Riser)
– Accrochés sur l’extérieur de la plate-forme
– Passant à l’intérieur de la plate-forme
Plateformes Fixes
9 9 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Alternative
– Riser rigide situé à l’intérieur d’un tube guide (“I”ou “J” tube) dont la fonction est la protection du riser contre les effets mécanique de l’environnement.
– Si l’annulaire tube guide /riser est rempli d’un fluide neutre, la protection contre la corrosion par l’eau de mer est assurée
– Riser flexible.
Plateformes Fixes
10 10 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Plateformes Fixes
11 11 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Plateformes Fixes
12 12 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Plusieurs types de support flottant sont utilisés
– Plate-forme ancrée façon chaînette
– Plate-forme à câbles tendus (Tension Leg Platform :TLP)
– Bateau ancré avec un touret tournant intégré
– Plate-forme cylindre ancrée (SPAR)
Supports Flottants
13 13 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Problèmes spécifique:
– La connexion au fond est fixe
– La connexion en surface est mobile.
– La mobilité de la connexion surface dépend du type de support, de la zone géographique, des conditions de mer, etc
– La liaison (Riser) doit accommoder cette mobilité, mais aussi supporter tout les efforts induits tout le long de sa longueur par les vagues et courants
Supports Flottants
14 14 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Supports Flottants
15 15 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Plateformes sur Lignes Tendues
16 16 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
TLP - Typhon
17 17 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
TLP Matterhorn
Wind
Waves
Current
18 18 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
19 19 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
SPAR Genesis
20 20 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
FPSO à Touret Intégré
21 21 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
FPSO à Touret Intégré
22 22 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
FPSO Girassol
23 23 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
FPSO Marlin
24 24 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Innovations
25 25 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Offloading operations
tandem
side by side
26 26 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Poste de déchargement / Offloading
27 27 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Architectures et Composants
pour assurer les fonctions :
• Lignes de production et annexes
→ Flowlines + manifold
→ Risers : fond / surface
→ Lignes d’injection : eau / gaz
→ Ombilicaux
Architecture de champs
28 28 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Nakita
29 29 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Un point de vocabulaire
Pipe : Terme générique désignant toute conduite pétrolière, ayant une fonction de transport de fluide.
Riser : Conduite assurant le lien entre le fond marin et la surface.
Pipeline / Flowline : Conduite posée sur le fond marin.
30 30 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Field 1 Overview
W T5
W T4
31 31 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Field 2 Overview
32 32 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Kizomba B : The Field development
33 33 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Tube acier (Rigide) tendu verticalement
• Tube flexible(Flexible) avec différentes configurations
• Tube acier configure en « chaînette »:
Steel Catenary Riser (SCR)
• Assemblage tube acier/flexible en « chaînette » :
Hybrid Catenary Riser (HCR)
• Assemblage tube acier tendu/flexible
Types de Risers
34 34 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers à brides
B.O.P.
Stockage de tubes
Risers rigides
35 35 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
• Nécessite d ’avoir un compensateur de pilonnement en sommet de riser
• Il existe un mouvement relatif Sommet de riser/Support flottant d ’ou nécessite d ’une liaison accommodante sur le support (Joint articule, flexible ,…)
• Le déplacement horizontal du sommet de riser impose une flexion à la connexion fond (problème de tenue en fatigue ou utilisation d ’articulation type « ball joint »)
Risers Rigides Tendus
36 36 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Rigides Tendus
37 37 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Rigides Tendus
38 38 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Caractéristiques des risers flexibles
– Assemblage de couches, non liées entre elles
• En acier pour la résistance mécanique
• En plastique pour les fonctions étanchéité
– Raideur radiale importante
– Raideur axiale importante
– Raideur en torsion importante
Risers Flexibles
39 39 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Caractéristiques des Risers Flexibles
– Faible raideur en flexion
– Capacité à se courber sans déformation permanente
– Capacité à se courber en conservant son diamètre
Ces caractéristiques sont obtenues grâce aux mouvements relatifs des différentes couches.
Risers Flexibles
40 40 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Utilisation de ces caractéristiques Ce produit est utilise pour les liaisons Fond-Surface en Offshore depuis environ 25 ans La diversité des supports flottants, leurs réponses à la mer, les zones géographiques d ’application, les schémas de développement des champs (positions relatives des têtes de puits et du support)…ont amené les Ingénieurs à imaginer des configurations de risers pour répondre à chaque fois aux impératifs de fonctionnement.
Risers Flexibles
41 41 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Flexibles
42 42 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
TM TM
1.STATIC BEHAVIOUR :
2.DYNAMIC BEHAVIOUR :
3.EASE OF INSTALLATION
4.ADAPTABILITY :
5.ECONOMIC PROFILE :
Risers Flexibles
43 43 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Flexibles
44 44 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Flexibles
45 45 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Flexibles
46 46 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Principe Un tube en acier a, par rapport au Flexible, les mêmes caractéristiques de raideur, sauf en flexion. Le niveau de déformation élastique en flexion est limité….mais, pour certaines applications, ne serait-ce pas suffisant? Le développement des champs pétrolier en mer dite « ultra profonde » (> a 1000m), et l ’utilisation de supports flottants à déplacements limités rend l ’utilisation de tube acier en configuration chaînette possible
Risers Rigides Caténaire
47 47 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Rigides Caténaire
48 48 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Steel Catenary Riser For Deep Water (3000m)
49 49 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Clamp-On
Buckle
Arrestors
Pipe-in-Pipe
Flowlines
Microporous
Insulation
World’s First
Reeled Steel
Catenary Riser
Risers Rigides Caténaire
50 50 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Nansen Spar
(EB 602 - 3678 fsw)
Boomvang Spar
(EB 643 - 3453 fsw)
Junction Assembly
PLEMs & Jumpers
(EB 599, 3090 fsw)
12” Nansen Banjo Oil Line
12” Nansen Seahawk Gas Line
( ~ 15 miles to Nansen)
16” Boomvang Banjo Oil Line
18” Boomvang Seahawk Gas Line
( ~ 4 miles to Boomvang)
Exxon Diana & East
Breaks Gathering P/L
Crossings
Shallow Water Facility (SWF)
(GAA244 - 380 fsw)
16” Banjo Oil Line
18” Seahawk Gas Line
~ 38 miles to SWF
Amoco &
Panaco P/L
crossings
Risers Rigides Caténaire
51 51 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers Rigides Caténaire
52 52 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Principe : Combiner la technique tube tendu avec celle du flexible
– La partie Fond est fixée au sol part un joint articulé total
– Elle est maintenue tendue par des flotteurs fixes sur sa longueur et/ou a son sommet
– Son extremitée haute s’arrete a une profondeur ou l’effet des vagues est réduit ,Typiquement 300m
– La liaison entre le sommet du tube tendu et le support flottant est assurée par du flexible en chaînette
Configurations Hybrides (HCR)
53 53 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Configurations Hybrides (Riser Tower)
54 54 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Configurations Hybrides (Riser Tower)
55 55 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Flexibles jumpers
(dynamic bundles)
Buoyancy tank
(air cans)
Taper joint (or
hinge connection)
Riser bundle
(integral/non integral)
Spools (jumpers)
Flexjoint
(taper joint)
Core pipe
(tether)
HYBRID RISER TOWER TERMINOLOGY
56 56 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Kizomba B : Scope of Field Development
Design and Procurement of :
• 5 SHRs : 2x12" Production + 2 x Water Injection (10"+12") + 1x8" Test Production
• 8 Flowlines : 26km of 12"PIP + 13km of 8" Test + 13km of 12" WI + 7km of 10" WI
• 2 Export Risers : 20" in W shape between FPSO and Oil Offloading Buoy
• 8 Fluid Transfer Lines : 4" to 16" + 1 Power Umbilical : 450 m.
• 1 SPM Buoy with its mooring system
• FPSO Mooring System : Suction piles and Mooring legs (excl. Design)
Installation of :
• Umbilicals in Lazy Wave from FPSO to Drilling Centers
• Infield umbilical from Drilling Center S to SE
• Manifolds and their foundation (suction piles)
• Tree-Manifold Jumpers and PLET-Manifold Spools
• SDUs and their Suction Piles
• Umbilical Flying Leads
57 57 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Single Pipe Riser
or PIP & GL
Foundation
Bend Stiffeners
FPSO
Flexible Jumper
Rigid Jumper
PIP or WI Flowline
Buoyancy can
Roto-joint
(not to Scale)
All Risers are based on the Single Hybrid Riser Concept
SHR
58 58 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Girassol
FPSO
Riser tower
Export line
Offloading buoy
Flowlines
Jumper
Gaz lift
59 59 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Girassol
60 60 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Girassol
61 61 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Architectures et Composants
pour assurer les fonctions :
• Supports d’intervention
→ Forage
Architecture de champs
62 62 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Riser de forage
Boue de forage
Riser externe
Train de tige
Outil de forage
63 63 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Mode connecté Mode déconnecté
Couplage
riser-fondation
Tensionnement
Poids
Riser de forage
64 64 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Riser de forage - fondation
Mode connecté
60 m
600 m
30’’ battu
20’’ foré et cimenté
Sollicitations dynamiques
65 65 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Risers à brides
B.O.P.
Stockage de tubes
Risers de forage
66 66 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Forage d’exploration
67 67 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Forage d’exploitation
68 68 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Work Over SPAR
NEPTUNE/ORYX (Water Depth :590m)
W.O rig :tie backs,completions...
SS BOP stack &
LP riser
Buoyancy tanks added on prod risers for tension
Spar anchoring
Dypo or semi anchored
(Push over drilling mode)
2 lines of 8 slots are used
for easier positioning
16 slots platform
Hull:215m high
22 m diameter
12 900 t(hull only)
removable
Spar shown excentered by 80 m
from well pattern
69 69 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
DRILLING SPAR GENESIS/CHEVRON
(790 m Water Depth)
Buoyancy tanks added on prod risers for tension
Spar anchoring
(14 lines)
SS wellheads on a 42.7 m
m partern diameter
20 drilling slots + 2 exports
Hull:215m high
37 m diameter
27 000 t(spar hull)
Central drilling riser
& surface BOP stack.
Rectangular
Well bay of
5x5 wells &
58 ftx 58 ft at
surface.
Moon pool in central position
Riser
Keel
joint
Wells spaced out at
20 ft distance
70 70 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Forage – Jack-up
71 71 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Architectures et Composants
pour assurer les fonctions :
• Supports d’intervention
→ Transport et remorquage
→ Installations
→ Assistance
Architecture de champs
72 72 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Marine Operations
73 73 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Installation structures sous-marines
74 74 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
OFFSHORE: marine operation - deck mating – load transfert
75 75 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Thunderhorse
Dunbar
76 76 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
GIRASSOL SURFACE TOW
WAVES FISH TAILING
TOW DIRECTION
Girassol – Riser Tower
Core pipe
(tether)
77 77 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Hurricane Denis
Genesis
78 78 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Oil and gas offloading
terminal
•Wave agitation
•Design of fenders
•Design of mooring
systems
•Operational limits
•Berthing
•Keel clearance
•Mooring failure
•Ship crossing
79 79 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Tender Ships
80 80 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
81 81 Introduction à l’Offshore – Centrale Nantes Janvier 2013
Architectures et Composants
pour assurer les fonctions :
• Interventions sous-marines
→ Survey en installation
→ Survey en production
→ Travaux sous-marins
Architecture de champs
