Structures en acier offshore : un aperçu complet
Les structures offshore servent d'infrastructures essentielles pour l'exploration et l'extraction des réserves de pétrole et de gaz naturel offshore. La hausse des prix mondiaux du pétrole en 2008 a entraîné une augmentation des projets de structures offshore. Une structure offshore est un hybride de conception de structure en acier, de conception portuaire et de construction.
Les premières structures offshore ont été construites en bois, la première structure de forage pétrolier offshore connue ayant été établie en 1887 près de Santa Barbara, en Californie. Cette structure était un quai en bois de base équipé d'un anneau de forage pour puits verticaux dans le fond marin. Les développements ultérieurs comprenaient des projets plus complexes soutenus par des piliers en bois, tels que ceux de Caddo Lake, en Louisiane (1911), et de Maracaibo, au Venezuela (1927). Finalement, les chercheurs ont réalisé que la durée de vie de ces premiers projets dans les lacs et les océans était limitée en raison de l’attaque des organismes marins.
Il existe diverses applications des structures offshore telles que les navires offshore, les plates-formes de forage (ponts, estacades, ponts, quartiers d'habitation, patins de traitement), les rampes Ro-ro, les poupées, les pontons, les ducs d'Albe, les passerelles et les structures sous-marines.
Le navire offshore sert à des fins opérationnelles telles que l'exploration pétrolière et les travaux de construction en haute mer. Elle assure non seulement l'exploration et le forage pétrolier, mais également la fourniture des fournitures nécessaires aux unités d'excavation et de construction situées en haute mer.
Il existe quatre principaux groupes de navires offshore:
Navires d'exploration et de forage pétrolier.
Navires de soutien offshore
Navires de production offshore
Navires de construction/à usage spécial.
Historiquement, le navire offshore a été spécifiquement conçu pour soutenir l'industrie pétrolière et gazière offshore dans les années 1950. Cela a marqué la création de l’industrie des “bateaux de travail”. Au fil des années, diverses innovations avancées ont été apportées aux navires offshore. Il existe divers facteurs impliqués dans la construction de navires offshore. Le premier est le matériau principal utilisé, qui est l'acier. Deuxièmement, il faut tenir compte de la conception, car celle-ci dépend de l’endroit où elle sera utilisée, par exemple s’il s’agit d’un navire d’exploration pétrolière qui comprend des navires de forage, des navires autoélévateurs, des navires semi-submersibles, des barges offshore et des plates-formes flottantes.
Chaque navire a une conception spécifique qui répond aux exigences opérationnelles. Viennent ensuite les calculs mathématiques spécialisés effectués par les ingénieurs pour déterminer la taille optimale de la flotte et la composition des navires, ainsi que les itinéraires et les horaires hebdomadaires d'entretien des installations offshore. Ce ne sont là que quelques descriptions de la construction, puis, bien sûr, il y a des étapes plus détaillées et plus complexes qui nécessitent une expertise en architecture navale et en ingénierie marine.
Dans les structures offshore, il existe des installations complexes utilisées pour l’extraction du pétrole et du gaz de la croûte terrestre.
Certains des composants sont :
Bridges - ce sont les voies de circulation du personnel et des équipements permettant de transférer les matériaux et de faciliter la communication entre les différentes parties de l'installation offshore. Il existe des interfaces telles que des interfaces électriques, d'instrumentation et de tuyauterie d'une plate-forme à une autre.
Booms - Ces dispositifs sont utilisés dans les opérations de lutte contre les déversements d'hydrocarbures pour contenir et détourner le pétrole des zones sensibles. Ils peuvent également faire partie de systèmes de levage et de manutention.
Decks - Il s'agit de la surface plane au sommet de la structure où se trouvent la plupart des installations. On y trouve la zone de forage, les installations de traitement et les locaux d'habitation.
Quartiers d'habitation - c'est ici que vit l'équipage. On y trouve des dortoirs, des salles à manger, des installations de loisirs et parfois aussi des installations médicales.
Skids de processus - ce sont des unités pré-assemblées qui ont un système de processus ou une partie d'un système de processus. Ils sont souvent utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière pour une installation et un fonctionnement plus faciles et plus légers. Il peut s’agir de systèmes de séparation pétrole-gaz, de traitement de l’eau, d’injection de produits chimiques, etc.
Le RoRo - abréviation de roll-on / roll-off - ce sont les navires utilisés pour transporter des marchandises à roues telles que des voitures, des camions et des machines lourdes qui sont sorties et mises en place à l'aide de leurs propres roues ou d'un véhicule à plate-forme. Le navire RoRo, souvent appelé rampe RoRo, est conçu pour accueillir le poids et la dimension des différents véhicules.
La conception des rampes RoRo suit un code de pratique spécifique tel que la norme britannique BS 6349-8:2007, qui fournit des lignes directrices pour les rampes RoRo. Il se compose généralement d'une passerelle métallique aux dimensions adaptées à chaque cas. Il est relié au sol et entraîné par un mécanisme qui lui permet d'atteindre une position de contact appropriée avec le bateau. Certains défis auxquels sont confrontés les ingénieurs lors de la fabrication de ces rampes sont l'environnement marin difficile, donc un entretien régulier de ces derniers et des matériaux résistants à la corrosion sont nécessaires pour assurer la longévité des rampes.
Les têtes de pont font référence à la structure en béton située au sommet d'un ensemble de palplanches qui les maintiennent ensemble. Ils doivent être suffisamment robustes pour résister à l'environnement marin difficile et aux charges dynamiques imposées par les vagues, le vent et les courants.
Les structures offshore de type ponton, également appelées très grandes surfaces flottantes (VLFS), sont des îles artificielles utilisées à de multiples fins, notamment des aéroports flottants, des ponts, des brise-lames, des jetées et des quais, des installations de stockage (pétrole et gaz naturel), des centrales éoliennes et solaires, et même des habitations. Son élément de base est une structure en forme de boîte, reposant sur la surface de l'eau, destinée à être déployée dans des eaux calmes telles qu'une crique, un lagon ou un port. Elle est soutenue par la flottabilité à la surface de la mer.
Des matériaux composites acier-béton peuvent être utilisés pour construire cette structure flottante. Les exigences de sécurité et de résistance, les conditions de fonctionnement, etc. doivent être prises en compte. La structure offshore du ponton utilise un système d'amarrage pour le maintenir en position. Ces systèmes utilisent une combinaison de chaînes d’ancre lourdes et de câbles métalliques attachés aux ancres au fond marin.
Dans le contexte des structures offshore, le dauphin est un groupe de pieux disposés ensemble pour servir à diverses fins. Il agit comme un point dur protecteur le long du quai, de la voie navigable ou du rivage, car il constitue le point de stabilisation du quai, du pont ou de structures similaires, comme point d'amarrage et base des aides à la navigation. Il contient généralement plusieurs pieux enfoncés dans le fond marin ou fluvial, reliés au-dessus du niveau de l'eau pour fournir une plate-forme ou un point de fixation. Les dauphins sont également utilisés pour se protéger contre d'éventuels impacts de navires. Un exemple notable de l'utilisation d'un dauphin est la protection du pont Sunshine Skyway à l'embouchure de la baie de Tampa.
La passerelle est un système d'accès spécialement conçu qui peut fournir aux travailleurs un accès sûr et stable aux installations offshore. Il relie le navire ou la plate-forme au rivage ou à un autre navire, permettant un accès sûr au personnel, à l'équipement et aux fournitures. Ils sont conçus pour contrer les mouvements de balancement multidimensionnels du navire et maintenir l'objet de transfert stable. L'un des projets réussis a été le modèle dynamique d'une passerelle offshore sous charge dynamique présenté dans le Journal of Marine Science and Engineering. Il y a eu un examen approfondi de l'équation pour réaliser le modèle mathématique qui a été vérifié par simulation conjointe.
Les structures sous-marines sont des constructions sous-marines installées sur le fond marin pour la fondation, le soutien et la protection des équipements de traitement du pétrole et du gaz sous-marins. La conception et l'analyse de ces derniers impliquent l'analyse structurelle, la tuyauterie et l'analyse par éléments finis. Dans une étude de cas, les inventeurs ont utilisé des véhicules télécommandés (ROV) pour moderniser l'infrastructure sous-marine dans des profondeurs d'eau de 450 pieds au large de Trinité-et-Tobago. Toutes les installations ont des calculs complexes documentés pour analyse.
Tous ont une histoire ou une origine qui a maintenant conduit à diverses innovations. ESC Steel Structure est l'une des entreprises qui permettent de créer de tels projets capables de résister à l'environnement marin difficile. En fait, nous sommes à la fois prêts et expérimentés en matière de conformité aux normes internationales telles que les normes DNV, NACE, ISO, ANSI, ASME, BS, ASTM et AWS. Ils ont également divers projets qui prouvent la robustesse des matériaux et de l'installation qu'ils ont réalisés
ESC Steel Structures est un leader mondial spécialisé dans la fabrication de structures offshore lourdes, au service de diverses industries, notamment la marine générale, les énergies renouvelables offshore et le pétrole et le gaz. Le groupe principal d'ingénieurs de l'entreprise offre collectivement une richesse de connaissances et d'expérience, fournissant des structures en acier de grande valeur avec un service excellent et professionnel. Leurs applications couvrent les navires offshore, les plates-formes de forage, les rampes Ro-ro et les structures sous-marines, démontrant ainsi leur polyvalence et leur adaptabilité.
L'utilisation des matériaux d'ESC Steel Structures dans la fabrication de structures offshore offre plusieurs avantages. Leurs matériaux sont connus pour leur grande résistance et leur durabilité, ce qui les rend idéaux pour les structures offshore qui doivent supporter des environnements difficiles. Les matériaux des structures en acier ESC sont résistants à la corrosion, ce qui est crucial étant donné que les structures offshore sont constamment exposées à l'eau salée. L’utilisation de leurs matériaux peut conduire à des économies significatives en termes de coûts de maintenance et de réparation, contribuant ainsi à la viabilité économique des structures offshore.
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