Brevet FR2006155A1 — publié le 19691219

La présente invention concerne une canalisation sous-marine souple et plus particulièrement une canalisation souple qui peut servir soit de canalisation d'écoulement, soit de canalisation ascendante et qui comprend plusieurs conduites souples as-5 semblées sous une configuration hélicoïdale analogue à un câble» Jusqu'ici on utilise des canalisations sous-marines de deux types de "base. Un premier type consiste en la canalisation rigide à conduite unique, à parois massives, faite d'acier ou d'un autre métal quelconque. Un second type est constitué par 10 des canalisations souples contenant jusqu'à trois conduites individuelles, Les canalisations souples présentent certains avantages sur une structure rigide, en particulier pour l'opération de pose de canalisations où des efforts de flexion peuvent devenir trop grands pour des canalisations rigides» De même pour 15 des canalisations ascendantes d'une longueur allant jusqu'à 30 mètres environ, une canalisation souple peut supporter de grands déplacements latéraux sans subir d$6â!aut de la canalisation dû aux efforts de flexion» Au cas où deux ou trois conduites souples sont fabriquées 20 ensemble et fixées par intervalles donnés, d'autres problèmes se posent souvent» Si les dispositifs de fixation sont rigides et rapprochés les uns des autres, les canalisations individuelles ne peuvent pas àe déformer et incurver d'une façon irrégulière, mais doivent s'incurver et glisser sensiblement ensemble. 25 Ces mouvements de flexion provoquent une usure par frottement et un éraillement mutuels des conduites qui provoquent finalement des défauts sur une ou plusieurs conduites. Au cas où on utilise un dispositif de fixation souple largement espacé entre les canalisations, une faible résistance s'oppose aux déplace-30 ments par cisaillement longitudinaux et les canalisations souples peuvent s'incurver de façon irrégulière et ainsi provoquer des mouvements individuels dans des eaux agitées. Les dispositif de fixation sont soumis-, . dans ce cas, à un grand nombre de charges de tension périodiques et souvent il en résulte une avarie. 35 Comme mentionné ci-dessus, l'utilisation de canalisations sous-marines souples à plusieurs conduite? dans l'application de canalisations ascendante est limitée dans la technique antérieure à trente mètres environ. Un nouveau progrès dans la construction de canalisations sous-marines à plusieurs conduites est né-40 cessaire pour surmonter les problèmes décrits ci-dessus et pour 69 11278 2 2006155 permettre i1utilisation de plus de deux ou. trois conduites formant une canalisation". La présente invention réalise un tel progrès et- comprend une canalisation sous-marine souple à plusieurs conduites qui peut contenir un nombre plusieurs fois 5 plus grand de conduites individuelles et qui a l'aptitude d'être posée à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres ou dans l'application d'une canalisation ascendante pour fonctionner à cette profondeur. La présente invention fournit une canalisation sous-mari-10 ne souple à plusieurs conduites qui peut servir, soit de construction de canalisation ascendante, soit de canalisation d'écoulement. Dans l'application de canalisation ascendante, on peué inclure dans la construction un ou plusieurs réseaux de cables pour- fournir des possibilités de support de tension® La 15 construction de canalisation sous—marine comprend une série de conduites qui sont placées en configuration liélicoïdale autour d'un noyau droit ou. aligné axialement, qui peut être une conduite séparée ou un câble supportant la tension. Si le noyau consiste .en un tuyau d'acier- ou d'un autre métal capable de 20 supporter une tension, aucun autre câble n'est nécessaire. Dans le but de compléter la construction de canalisation totale, une substance de remplissage entoure les conduites en remplissant les espaces et en formant un état glissant entre les conduites tout en y ajoutant des caractéristiques isolantes. La couche 25 externe de la canalisation sous-marine est formée par une gaine protectrice souple qui groupe les diverses conduites enroulées en spirale autour du noyau. En tant que construction de canalisation ascendante, une-plus grande résistance à la tension est nécessaire dans la canalisation, étant donné qu'elle est soumi-JO se à une tension relativement élevée afin de réduire au minimum ses déplacements latéraux provoqués par des eaux tourmentées. Lorsque la canalisation est coixstruite sous la forme d?u-ne canalisation d*écoulement pour être posée sur la surface du fond sous-marin, il suffit que la canalisation offre une résis— 35 tance à la traction suffisante pour résister aux tensions qui y sont exercées pendant son opération de pose. Par conséquent, la présente invention-se propose de fournir une canalisation à plusieurs conduites sous-iaarine souple, perfectionnée: 40 - comprenant une série de conduites, canalisation qui 11278 , 2006155 peut servir, soit de canalisation ascendante, soit de canalisation d1écoulement ; -comprenant une série de conduites placées d'uue façon hélicoïdale -uteur d'un noyau central pour supprimer un déplacemerk 5 longitudinal accumulé des conduites lorsque la canalisation est soumise au cintrage ; - comprenant des câbles supportant la tension imposée à la canalisat: on quand on utilise cette canalisation comme canalisation ascendante fonctionnant à des profondeurs de plusieurs 10 centaines de mètres. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. 15 Sur le dessin : la figure 1 représente une série d'éléments longitudinaux soumis à un cintrage qui provoque un déplacement cumulatif des extrémités des éléments les unes par rapport aux autres et la figure 2 montre une série de conduites qui ont été po-20 sées sous une forme hélicoïdale soumise au cintrage suivant la présente invention et la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une canalisation sous-marine comprenant une série de conduites suivant la présente invention. 25 En se référant maintenant à la figure 1, on voit •une sé- -r.-ie d'éléments longitudinaux 10 qui sont dans 'une positi on cintrée» Cette vue a pour "but de montrer comment les extrémités des cléments individuels sont déplacées de façon cumulative les unes par rapport aux autres d'une distance A 1 dans cet état 30 cintré. L'élément le plus éloigné du centre de courbure est déplacé dans le sens longitudinal de la distance la plus grande. Dans une canalisation d'écoulement sous-marine ayant une série de conduites, au cas où ces conduites ont une orientation sensiblement parallèle les unes par rapport aux autres, ce déplace-35 ment cumulatif se produit périodiquement et en rythme avec le mouvement de l'eau dans laquelle la canalisation est placée. Au cas où une canalisation présente une série de conduites qui sont reliées les unes aux autres par intermittence, il se produ.it une grande déformation suc les raccords de liaison lorsque la 40 canalisation est cintrée et les éléments individuels s'usent BAD 69 11278 2006155 constamment les uns les autres pax" frottement à mesure qu'ils ■se déplacent les uns par rapport aux autre;.:. Si les liaisons intermittentes sont mises suffisamment en place pour permettre le mouvement individuel des conduite s séparées une conduite peut 5 incurver dans un sens tandis qus :me autre conduite incurve dans un autre sens et les points de fixation encaissent la tension résultant de cette action0 ' Au cas où une cajaali^auion sous-marine monotloc comprenant une série de conduites est exigée et où l'on désire que cette 10 canalisation sous-marine fonctionne comme une canalisation unique, les conduites individuelles étant reliées les unes aux autres, un groupement différent suivant la présente invention est représenté sur la figure 20 En se référant maintenant à la figure 2„ on voit une cana-15 lisation sous-marine 12 comprenant me série de conduites 13, 1s 15s 1® e"k 17 » '^es conduites 13 à 17 sont accolées suivant une configuration hélicoïdale pour former une canalisation mono-bloc unique 12 à plusieurs conduites. La canalisation 12 est représentée sous une configuration cintrée pour montrer 1* avanta-20 ge obtenu par cette configuration. Cn obtient ainsi l'avantage d'éliminer le déplacement longitudinal cumulatif des éléments les uns par rapport aux autres sous l'effet de la tension d'un état cintrée Par exemple, sur la partie supérieure de la "structure, la conduite 17 se trouve sur 1^ rayon externe de la canali-25 sation 12. En ce point, la conduite 17 est sous l'effet d'un effort de tension et il se produit une certaine amplitude de.déplacement longitudinal localo Un demi-tour de spirale plus loin, à savoir, sur le dessous de la canalisation 12, la conduite 17 est sous l'effet d'une force de compression, qui provoque tin dé— 30 placement longitudinal dans le sens opposé,» Par conséquent, sur toute la longueur de la courbure de la canalisation 12, la con- ne duite 17,'se déplace pas par rapport aux autres conduites. De la même façon, chaque conduite de la canalisation 12 subit la même succession de tension et de compression, des amplitudes de 35 ~ déplacements locaux variables se produisant dans les limites de la longueur de chaque spirale de la canalisation 12„ ' Une canalisation sous-marine peut être fabriquée suivant le procédé de la canalisation 12 et peut contenir un grand nombre de conduites souples de dimensions variables. Une telle 40 construction est représentée sur la figure suivante ^ , BAD ORIGINAL 69 11278 5 2006155 En se référant maintenant à la figure 33 on voit en coupe transversale une canalisation sous-marine 20 avec un noyau central 22, qui est représenté ici sous la forme d'une conduite et qui peut être un tuyau d'acier ou d'un autre métal ou un ty-5 pe quelconque de tuyau souple. Au cas où une résistance à la traction élevée de la canalisation 20 est exigée, au delà de celle fournie par un tuyau en'acier, le noyau 22 peut se composer d*un câble d'acier. Autour dû noyau 22 on enroule comme représenté plusieurs 10 conduites souples 24, qui peuvent avoir des diamètres différents Les conduites 24- peuvent consister en des tuyaux souples à pres~ sion élevée, ou en des tubes plastiques ou métalliques qui peuvent être utilisés pour transporter diverses substances. Pour le fonctionnement de la production de pétrole en partant de 15 sources sous-marines, il est souvent exigé de fournir un gaz sous pression par une conduite pour refouler le pétrole dans un trajet de retour par une autre conduite vers un réservoir placé à la surface. En même temps, les gaz brûlés peuvent Cemggrf. -d'être évacués et d'autres conduites sont disponibles dans ce 20 but. Une série de conduites formant une canalisation unique permet ces applications•plus d'autres applications quelconques que les circonstances peuvent exiger. Pour fournil? une résistance à la traction supplémentaire à la canalisation 20, on prévoit une série de câbles d'acier 26 25 situés près du noyau 22. Ces câbles peuvent ou non être exigés suivant la matière constituant le noyau 22. Au" cas où ils sont nécessaires, ces câbles fournissent la résistance nécessaire pour supporter des charges de tension exercées sur la canalisation 20 pendant qu'on la place, ou si la canalisation 20 est u-30 tilisée comme canalisation ascendante, les câbles 26 peuvent résister suffisamment à la tension pour que la canalisation 20 puisse être maintenue sur une ligne droite sensiblement verticale. D1autres conduites 28 sont représentées formant une partie 35 de la canalisation sous-marine 20. Ces conduites 28 peuvent êtm des conducteurs d*énergie électrique et/ou des guides de signaux de communication au cas où les circonstances l'exigent ainsi ou encore un accessoire de support d'amarre sous-marine par exempHa Toute la configuration (excluant les câbles 26 posés a-40 xialement) des conduites 24- et des conduites conductrices 28 69 11278 2006155 est placée, comme mentionné ci-dessus, autour du noyau 22 d'une façon liélicoïdale. Les espaces compris entre ces éléments longitudinaux sont représentés ici comme étant occupés par deux substances de remplissage séparées 30 et 31-• Un grand choix de 5 substances est disponible pour le constructeur d'une structure telle que la canalisation 20„ La substance de remplissage 31 peut être -un élastomère choisi parmi les chlorures de polyviny-le, les butyles, les néoprènes, ou les polypropylènes. Lorsque les conduites 24 sont enroulées hélicoïdalement autour du noyau 10 22, elles se noient dans la substance élastomère 31 qui forme un coussin amortisseur entre les conduites et réduit au minimum les effets du déplacement local et de mouvements qui subsistent encore pendant le cintrage de la canalisation» Une substance particulièrement avantageuse est le polypropylène sous une for— 15 me fibreuse. Les fibres augmentent notablement l'état glissant entre les conduites. La substance 30 peut être un élastomère provenant des groupes ci-dessus, mais qui a été mis sous la forme de mousse afin d'apporter de la flottabilité à la canalisation 20. 20 Une gaine plastique souple 32 entoure la matière - de remplis sage élastomère 30 et forme une surface lisse pour la canalisa-• tion 20. La gaine plastique peut également être prise dans les groupes d'élastomères décrits ci-dessus, mais elle doit être plus dense et avoir une surface plus tenace. La gaine 32 cons-.25 titue un moyen pour grouper fermement en faisceaux tout l'ensemble de conduites, câbles et conducteurs hélicoïdaux en même temps que la charge de remplissage environnante 30. Toutefois, on doit conserver présent à la mémoire qu'une canalisation sous-marine souple à plusieurs conduites peut fonctionner convenable-30 ment dans une circonstance quelconque sans ajouter de matière de remplissage élastomère 30 et de gaine protectrice souple 32„ Une configuration de conduite hélicoïdale peut simplement être -groupée en faisceaux par des frettes-intermittentes ou d'autres liens connus. 35 II "va de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement' limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs -sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 69 11278 7 2006155 SETEUICtlIOUS '1. Canalisation sous-marine souple caractérisée par le fait qu'elle comprend : une série de conduites posées sous une configuration héli-5 coîdale autour d'un noyau et un moyen pour grouper la série de conduites » 2. Canalisation suivant la revendication 12 caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen pour supporter des charges de tension, ce moyen étant situé axialement le long du noyau» 10 3° Canalisation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau est constitué par une conduitec 4. Canalisation suivant la revendication 23 caractérisée par le fait que le noyau consiste en une conduite0 5. Canalisation suivant la revendication 1, caractérisée 15 par le fait qu'elle comprend une charge de remplissage située autour des conduites et remplissant les interstices contenus dans le moyen de groupement en faisceaux, 6. Canalisation suivant la revendication 25 caractérisée par le fait qu'elle comprend une charge de remplissage située 20 autour des conduites et remplissant les interstices contenus dans le moyen de groupement en faisceaux,, 7» Canalisation suivant la revendication 3S caractérisée par le fait qu'elle comprend une charge de remplissage située autour des conduites et remplissant les interstices contenus 25 dans le moyen de groupement en faisceaux„ 8. Canalisation suivant la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend une charge de remplissage située autour des conduites et remplissant les interstices contenus dans le moyen de groupement en faisceaux,, 30 9« Canalisation sous-marine souple suivant la revendica tion 1 destinée à être appliquée comme canalisation d'écoulement ou canalisation ascendante, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un noyau situé axialement dans la canalisation, 35 une série de conduites placées sous une configuration hé licoïdale autour du noyau, une charge de remplissage située autour des conduites pour former un isolement entre celles-ci et ' une gaine protectrice entourant les conduites et la ma-40 tière de remplissage et pour compléter la construction de la BAD ORIGINAL 11278 8 2006155 canalisation., 10. Canalisation suivant la revendication 95 caractérisée par le fait que le noyau consiste en une conduite, le dispositif comprenant : 5 un moyen pour supporter des charges de tension, ce moyen étant situé axialement le long du noyau0 "1. Canalisation, suivant Ta revendication 9S caractérisée par le fait que le noyau se compose d'une conduite à résistance élevée à la traction. BAD ORIGINAL"