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Mécanique appliquée

Plongée en profondeur pour les risers

Le riser est un composant clé du système de forage en mer, qui établit une liaison entre le support flottant et la tête de puits. Il est constitué d’un faisceau de tubes comportant une conduite principale prolongeant le puits et 5 lignes de sécurité et de service, intégrés en éléments de 23 m et assemblés les uns aux autres. Ce dispositif a montré son efficacité jusqu’à 3 000 m de profondeur d’eau.

Emmanuel Persent
Direction Mécanique appliquée
emmanuel.persent@ifpen.fr

Jean Guesnon
Directeur Expert
Génie mécanique des applications offshore
jean.guesnon@ifpen.fr

Le riser est soit connecté à la tête de puits pendant la production, soit non connecté lorsqu’il est manipulé. Or ces deux situations sont antagonistes, et le dimensionnement du riser doit les prendre en compte. On montre en effet que le poids nécessaire du riser pour assurer sa stabilité quand il est libre en pied devient un lourd handicap quand il est connecté. Cette difficulté peut être surmontée en intégrant les lignes périphériques de manière hyperstatique, c’est-à-dire en liant rigidement leurs extrémités au tube principal. Le partage des efforts qui s’ensuit entre les tubes permet un allègement important de l’ensemble et confère au riser une grande raideur axiale, bénéfique à son comportement dynamique.

Une étude paramétrique a permis de quantifier ces effets et d’évaluer l’élargissement du domaine opérationnel du riser en termes de profondeur d’eau et de forage. On estime notamment que le nouveau concept permettrait d’atteindre une profondeur d’eau de 4  200  m. La technologie du riser hyperstatique, brevetée par IFPEN, est en cours de développement.

L'étude de conception détaillée du riser a été réalisée pour répondre à un cahier des charges particulier et un programme d'essais de qualification de prototypes est prévu.

Accroissement du domaine opérationnel des risers exploitant l’intégration hyperstatique.
Le domaine en vert est celui des risers conventionnels, en rouge celui des hyperstatiques.

ligne de séparation orange

Publications

  • E. Persent, J. Guesnon, S. Heitz and D. Averbuch, New Riser Design and Technologies for Greater Water Depth and Deeper Drilling Operations
    >> Paper SPE/IADC 119519 (2009)
  • J. Guesnon, C. Gaillard, Method of dimensionning a drilling riser
    >> US Patent 7,630,866 (2009)

 

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