Brevet FR2242627A1 — publié le 19750328

La présente invention qui concerne les canalisations sousmarines a été conçue pour perfectionner la préparation, le montage et la pose de celles-ci. On va décrire ci-après des techniques connues de conception, de montage et de pose de telles canalisations (que l'on appellera la canalisation, pour des raisons de simplicité, dans la suite) et, dans ces techniques connues, la canalisation a une flottabilité globale négative, lorsqu'elle devient opérationnelle. Lorsque la canalisation doit transporter des gaz, on obtient en général la flottabilité négative en l'enrobant de béton On peut résumer les techniques connues de la façon suivante. a) On assemble des tuyaux séparés sur la terre ferme, on leur confère une flottabilité négative, puis on les met en position suivant le fond de la mer ou d'une rivière (ou dans une tranchée creusée préalablement) où la canalisation achevée repose finalement. Ce procédé se limite en général à des longueurs de canalisation-relativement courtes, de l'ordre de 18,5 km au maximum. b) On assemble des tuyaux séparés à terre pour former des séries d'environ 900 m de long, on les rend flottants et on les amène en position en les faisant flotter. On réunit alors cette série à l'extrémité de la série précédente, en général à la surface. On supprime alors la flottabilité en faisant couler la canalisation pour lui faire prendre sa position finale. Ce procédé exige des conditions de surface calmes et l'utilisation de différents moyens pour supprimer la flottabilité selon un programme prédéterminé e Par conséquent, de profondes restric- tions limitent ce procédé. c) On fixe des tuyaux séparés a l'extrémité de la canalisation située du cSté de la mer. On effectue ce travail à partir d'un chaland de pose, et, à mesure que l'on ajoute des tronçons, on fait avancer le chaland de pose, pendant que l'on fait descendre la canalisation au fond de la mer. Ce procédé présente des difficultés lorsque les conditions météorologiques se détériorent, mais c'est celui que l'on applique en général en pleine mer. On considère que ce procédé ne peut Qtre appliqué que pour une profondeur limitée. d) On assemble des tuyaux séparés à terre et on les enroule sur un dispositif d'enroulement se trouvant sur le chaland de pose. On remorque le chaland à l'emplacement où l'on déroule la canalisation le long du trajet. Ce procédé n'a pas encore été appliqué à des tuyaux de plus de 25,5 cm de diamètre environ, à cause de la limitation du rayon de courbure admissible. Dans tous les cas (sauf dans le cas a), pendant la pose, la canalisation subit un cintrage qui est un inconvénient inhérent. Dans tous les cas, on pose la canalisation sous tqn- sion pour supprimer la possibilité de bouclage par cintrage. Dans tous les procédés ci-dessus, on applique des forces pour se rendre mature de la pose des tuyaux ou pour les déplacer, au moyen de treuils maintenus sur le chaland ou à terre. Selon l'invention, la canalisation est formée à partir de tronçons de tuyau raccordés bout à bout à terre, ladite canalisation ayant une flottabilité globale positive et étant propulsée vers la mer à partir de la ctte sous forme de tronçon continu, pour etre posée à un emplacement désiré par rapport au fond de la mer, ladite canalisation comprenant des moyens de support de canalisation de flottabilité variable avec au moins une chambre de flottaison reliée au chaland et reliée à l'extrémité de tête de la canalisation, lesdits moyens de support fournissant des moyens par lesquels des ancres appliquées progress#ve- ment aux moyens de support sont fixées progressivement au fond de la mer, selon le contour de ce fond, par variation de la flottabilité des dits moyens de support sous l'action de moyens de commande se trouvant sur le chaland, ladite canalisation entrant progressivement en contact avec les ancres et se maintenant à l'écart du fond de la mer, grace à sa flottabilité, les ancres communiquant une flottabilité négative à la canalisation pour la positionner par rapport au fond de la mer et comprenant chacune un poids et des rouleaux situés à distance au-dessus de ce poids, lesdits rouleaux entrant en contact avec la canalisa- -- tion, de façon que cette dernière puisse entre propulsée vers la mer au-delâ des poids d'ancres appliqués, lesdits moyens de commande comprenant des commandes de la ou des chambres de flottaison agencées pour modifier sélectivement leur degré de flottabilité, et des moyens de propulsion placés à terre et reliés à la canalisation pour exercer une poussée continue contre les moyens de support pour les déplacer, ainsi que la canalisation, vers la mero La description détaillée qui suit et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs1 feront bien comprendre comment leinvention peut etre réalisée.Dans les dessins annexés lesvfigures 1 à 5 sont des vues schématiques représentant le déplacement de la canalisation et de ses moyens de support vers la mer à partir de la cote, et l'application ancres aux moyens de support et au fond de-la mer, devant entrer ensuite en contact avec la canalisation pour la positionner par rapport au fond de la mer; la figure 6 est une vue détaillée fragmentaire d'un type de moyens de support de la canalisation, soudés par une extrémité à l'extrémité de teste de la canalisation; la figure 7 est une vue détaillée de l'un des moyens de commande des moyens-de support de la canalisation;; les figures 8 à 10 sont des vues détaillées de différents types d'ancres pour la canalisation; la figure Il est une vue détaillée de l'application de poids d'ancre à la canalisation; la figure 12 est une vue schématique des agencements de soudage d'un nouveau tronçon de tuyau à l'extrémité de queue du dern#ier tronçon de canalisation, et de l'agencement de propulsion de la-canalisation vers la mer; les figures 13 et 14 sont d'autres vues des moyens dé soudage de tuyaux et de propulsion représentés à la figure~12. Dans les modes d'exécution représentés, les moyens de support de la canalisation comprennent plusieurs chambres de flottaison contigues, et l'on se réfère égaLement a l'utilisa- tion d'air comprimé pour les moyens de commande et de propulsion de la canalisation vers la mer. L'invention n'est pas limitée à ces modes d'exécution, pour les raisons suivantes a) Les moyens de support de la canalisation sont représmn- tés ici pour montrer qu'ils peuvent prendre différentes formes "incurvées" pour appliquer les ancres- dans les positions désirées sur le trajet proposé de la canalisation, indépendamment du contour du fond de la mer; ; b) L'invention ne se limite pas à l'utilis tion d'air comprimé, du fait que l'on peut le remplacer par d'autres fluides sous pression. Comme on l'a représenté, les moyens de support, dési#nés par la référence générale 1, comprennent plusieurs tuyaux désignés par la référence générale 2, reliés ensemble et à une canalisation 3. La canalisation 3 doit avoir une flottabilité positive. Le degré de flottabilité est ajusté, par exemple, par enrobage à terre de la canalisation, par du béton. Le nombre de tuyaux raccordés 2 requis dépend de la profondeur d'eau maximale dans laquelle on doit poser la canalisation et des contraintes admissibles dans les#parois de la chambre à décrire. L'extrémité de queue des moyens de support 1 est fixée à la canalisation 3, pour souder celle-ci à l'extrémité des moyens de support 1.Elle comprend au moins une et éventuellement plusieurs cloisons 4 conformées et espacées comme il convient pour assurer une jonction étanche efficace entre les extrémités respectives des moyens de support 1 et de la canalisation 30 Si une cloison 4 se fracture ou cède autrement, les autres jouent le rôle de cloisons de soutien pour assurer une jonction efficace.Comme on l'a représenté, chaque section de tuyau 2 à moyens de support comprend des. groupes de flottabilité variable comprenant an corpartimept à eau 5 dans lequel se trouvent des ouvertures, une première cloison 6 à l'une des extrémités du compartiment, une seconde cloison 7 isolant hermétiquement l'autre extrémité du compartiment à eau i de l'une des extrémités d'un compartiment air-eau 8, et une troisième cloison 9 isolant l'autre extrémité du compartiment- air-eau 8. Un tuyau à eau flexible 10 sur lequel se trouve un poids 11 est placé dans le compartiment air-eau 8 et il est monté dans un orifice de la cloison 7 destiné à assurer la communication avec le compartiment à eau 4.Un tuyau à air flexible 13 comportant un flotteur 14 est également placé dans le compartiment air-eau 8. il est monté dans un orifice pratiqué dans la cloison 9 et le tuyau à air i3 est relié par des moyens de commande à décrire à une source d'alimentation en air sous pression, ces deux derniers éléments étant portés par un chaland B. Les moyens de support 1 du modedtesécution repré- senté comprennent aussi plusieurs compartiments étanches à l'air 12 consistant en des sections de tuyau interposées entre les cloisons 6 et 9 des élEmewts flottants décrits 5 et des éléments flottants appelés dans la suite chambres de flottaison.Un tuyau à air séparé 13 est relié à chaque compartiment 8, de façon qu'en augmentant ou en diminuant la pression d'air dans chaque compartiment 8, on puisse faire varier la flottabilité des différentes chambres de flottaison sur la longueur des moyens de support 1, en modifiant ainsi sa forme. Il est donc possible de reproduire à une station de commande, ctest-à-dire sur le chaland B, la forme voulue des moyens de support 1. On fait varier la forme des moyens de support 1 comme il le faut sur leur longueur, selon la tendance générale du fond de l'océan F, sans tenir compte du contour actuel de celui-ci. On y parvient en réglant à la station de commande sur le chaland B la pression régnant dans chaque chambre de flottaison variable, et en ajustant la flottabilité de chacune des dites chambres 2. Des tubes manométriques soudés i6 sont reliés chacun à un compartiment 8 et sont chacun au niveau d'une sonde de profondeur 17. Une source d'air comprimé 18 est reliée par un régulateur de pression 19 et des soupapes 20 à l'atmosphère et par le régulateur 19 et des soupapes 21 aux différents tubes manométriques 16 par des conduites 22 et aux compartiments 8 par des conduites 23. Cet ensemble de commande se trouve sur le chaland B et il permet de déterminer la position en profondeur exacte de n'importe quelle partie des moyens de support 1, et l'on peut également interpréter ces résultats pour donner à l'opérateur les instructions nécessaires pour modifier la forme des moyens de support t afin de la rapprocher de celle que l'on désire, de façon à obtenir une protection contre les contraintes excessives. Les ancres constituent des points d'amarrage pour la canalisation 3 et elles peuvent prendre différentes formes. Dans chaque cas, elles comprennent chacune des rouleaux 24 supportés par un étrier 25 qui porte, à son tour un poids d'ancre W sous forme de bloc. Les rouleaux 24 se trouvent au-dessus du poids W, et ils entrent en contact avec la canalisation nettement audessus du centre horizontal de celle-ci, et la canalisation franchit librement les rouleaux.Le poids W peut entre relié de façon souple ou rigide à l'étrier 25 et, s'il lui est relié de façon flexible, on prédétermine la distance entre l'étrier 25 et le bloc d'ancre W d'après le profil du fond de la mer, et l'on place les étriers 25 en position par rapport à la cete au moyen d'un câble d'amarrage C dont une extrémité est fixée sur ou au voisinage de la côte, comme on l'a indiqué en AP, et en le déroulant d'un enrouleur 26 porté par le chaland B. Lorsque on préfère enrober la canalisation 3 de béton, par exemple, on applique l'enrobage à terre pour obtenir avec précision le degré de flottabilité désiré de la canalisation 3. On fabrique les moyens de support 1 à terre, on les met à l'eau et leur extrémité située du c#té de la mer est reliée de façon souple au chaland B. Le chaland B est le quartier général des opérations au large et il fait placer la canalisation 3 pendant toute l'opération. On prédétermine la position du chaland B par radio, par exemple, et; pour qu'il garde sa position, il est aidé, par exemple, par un remorqueur T. On ancre un câble d'amarrage C, comme on l'a expliqué, sur ou au voisinage de la cote, et on l'enroule à partir du chaland B. Les moyens de support 1 et ensuite la canalisation 3 et le chaland B avancent, le cible d'amarrage C se déroule sous tension et, en des positions prédéterminées, les ancres y sont fixées et vissées aux moyens de support. A mesure que la canalisation avance, elle passe par les ancres qui ont déjà été mises en position par les moyens de support et fixées en position par le cible d'amarrage. D'autres ancres sont placées à intervalles prédéterminés pour entrer ensuite en contact avec la canalisation 3. La flottabilité des moyens de support 1 est supérieure à celle des ancres, mais, une fois fixées à la canalisation 3, les ancres vainquent la flottabilité de la canalisation 3. Par conséquent, à mesure que la canalisation 3 progresse, il faut refouler par pompage une certaine quantité d'eau dans les moyens de support 1, pour leur donner la courbure désirée pour placer les ancres. Ainsi, la canalisation ne subit pas de cintrage excessif ni des changements brusques de direction comme dans les techniques connues0 Les rouleaux 24 permettent à la canalisation 3 de franchir les ancres et la canalisation 3 est maintenue dans sa position désirée. On suit cette technique jusqu'à ce que l'on se rapproche d'une structure située au large, en ajoutant un supplément d'eau aux moyens de support 1, selon les nécessités, pour tenir compte de la profondeur croissante. La poussée déplaçant la canalisation 3 vers la mer maintient toujours à l'extrémité de la canalisation 3 située au large cette canalisation sous tension et, de plus, pratiquement toute la forte flexion est appliquée aux moyens de support S pendant cette opération de pose. A mesure qu'on s'approche de la structure située au large, on augmente ltécartement des ancres et, pour contrebalancer cela en partie, on ajoute davantage d'eau aux moyens de support i. Lorsque ltextrémité de la canalisation 3 a atteint son emplacement désiré, on supprime la pression régnant dans la canalisation, et on pompe liteau contenue dans les moyens de support 1 pour les faire flotter.. L'ancrage le long de la dernière partie de la canalisation 3 ne convient pas pour équilibrer cette flottabilité, de sorte #que la canalisation 3 vient à la surface où on peut la fixer à la structure située au large si elle est achevée, ou au chaland B. On déconnecte alors les moyens de support i, et on relie une colonne montante (non représentée) à l'extreeité de-la canalisation 3, et on ajoute des ancres suppléinentaires. On laisse alors la canalisatioa 3 s'enfoncer jusqu'au fond F de la mer, à mesure-que la colonne montante s'étend. On place alors du béton autour de l'extrémité de la canalisation 3, pour former le bloc de poussée opérationnel nécessaire. On applique le mode opératoire suivant pour obtenir dans la canalisation 3 la pression qui exerce la poussée provoquant le déplacement vers la mer. On fait passer le premier tronçon 27 de canalisation 3 sur un piston de type à rondelle creuse 28 qui tient compte des irrégularités de l'alésage du tuyau. Le piston 28 est maintenu en position par un tube creux 29 traversant le tuyau 27 jusqu'à une butée 30. L'extrémité de tête du premier tronçon de tuyau 27 est fixée à l'extrémité de queue des moyens de support 1, et cette fixation comprend la ou les cloisons 4 décrites précédemment. On obtient la pression à l'intérieur de la canalisation 3 en comprimant de l'air, du gaz ou un autre fluide, et elle est refoulée par la pompe 31 dans la canalisation 3 par le tube 29. et le piston 28 vers la ou les -cloisons 4 qui ramènent la #poussée du piston 28 sur la butée 30s Du fait qu'il existe une très forte poussée dans ce tube 29, il est préférable qu'il soit supporté à intervalles réguliers par des tripodes (non représentés) situés dans la canalisation 3. A mesure que le soudage et les opérations par rayons x progressent (cf tigure 12), le tronçon suivant de canalisation 32 est placé sur un transporteur 33 derrière la butée 30. Un prolongement 34 du tube 29 est inséré dans ce tronçon suivant 32 et fixé au tube 29 à l'intérieur du tronçon initial 27. La poussée est alors absorbée par ce tube prolongé 34 et la butée 30 est alors retirée. Cela permet au secbnd tronçon 32 de tuyau de monter au niveau du tronçon initial 27. Lorsque le second tronçon de tuyau 32 a franchi la-butée 30, la butée 30 est remplacée par une butée 35 et la poussée est de nouveau absorbée par cette butée 35, tandis que le prolongement de tube 34 est retiré.Par deux points de raccordement par tuyaux flexibles 36 et 37, une pression continuelle peut titre appliquée à la canalisation 3. On répète ces opérations, jusqu'à ce que toute la longueur de la canalisation 3 soit réalisée. Les avantages de l'invention consistent en ce que la plus grands partie du travail nécessaire pour poser la canalisation a lieu à terre et n'est pas soumise aux caprices du temps. Le chaland de pose situé au large B n'a pas besoin de moyens d'ancrage et ce chaland peut se déplacer librement par rapport à la canalisation 3; si le temps se détériore au cours de la pose, des remorqueurs et des chalands peuvent venir pour offtir un abri et libérer les moyens de support i, puis les récupérer lorsqu'on recommence à poser la canalisation. De plus, il est clair que les moyens de support 1 peuvent$ jouer d'autres elles que ceux décrits ici en ce qui concerne la pose effective d'une canalisation 3. Par exemple, on peut utiliser ces moyens 1 pour faire monter une canalisation 3 ou pour la faire descendre et la positionner; on peut aussi modifier leurs caractéristiques de construction pour satisfaire à à'autres conditions. REVENDICATIONS 1.- Canalisation sous-marine formée à partir de tronçons de tuyau raccordés bout à bout, caractérisée en ce qu'elle a une flottabilité globale positive et est propulsée vers la mer à partir de la ctte sous forme de tronçon continu pour etre posée à un emplacement désiré par rapport au fond de la mer, en ce qu'elle comprend des moyens de support de canalisation de flottabilité variable avec au moins une chambre de flottaison reliée au chaland et reliée à l'extrémité de tête de la canalisation, lesdits moyens de support fournissant des moyens par lesquels des ancres appliquées progressivement aux moyens de support, sont fixées progressivement au fond de la mer, selon le contour de ce fond, par variation de la flottabilité des dits moyens de support, sous l'action de moyens de commande se trouvant sur le chaland, ladite canalisation entrant progressivement en contact avec les ancres et se maintenant à l'écart du fond de la mer grâce à sa flottabilité, en ce que les ancres donnent une flottabilité négative à la canalisation pour la positionner par rapport au fond de la mer et comprennent chacune un poids et des rouleaux situés à distance au~dessus de ce poids, lesdits rouleaux entrant en contact avec la canalisation, de façon que cette dernière puisse- #tre propulsée vers la mer audelà des poids d'ancres appliqués, lesdits moyens de commande comprenant des commandes de la ou des ch-ambres de flottaison agencés pour modifier sélectivement leur degré de flottabilité, et en ce que des moyens de propulsion sont situés à terre et reliés à la canalisation pour exercer une poussée continue contre les moyens de support, pour les déplacer, ainsi que la canalisation, vers la mer. 2.- Canalisation sous-marine selon la revendication l, caractérisée en ce que la chambre de flottaison comprend un compartiment à eau dans lequel sont pratiquées des ouvertures, un compartiment air-eau étanche, une première cloison à l'une des extrémités du compartiment à eau; une seconde cloison isolant hermétiquement l'autre extrémité du compartiment à eau de l'une des extrémités du compartiment air-eau, une troisième cloison isolant l'autre extrémité du compartiment air-eau, un tuyau à eau placé dans le compartiment air-eau et monté dans un orifice de la première cloison, ledit tuyau à eau communiquant avec le compartiment à eau, et un tuyau à air relié à une extrémité, par l'intermédiaire des moyens de commande, à une source d'alimentation en air comprimé se trouvant sur le chaland, et dont l'autre extrémité pénètre, par un orifice de la troisième cloison, dans le compartiment air-eau, lesdits moyens de commande comprenant des indicateurs de profondeur pour la chambre de flottaison, de façon que l'on puisse connattre la position en profondeur de la chambre de flottaison par rapport au fond de la mer et qu'on puisse la faire varier en envoyant de l'air dans le compartiment air-eau ou en en retirant. 3.- Canalisation sous-marine selon la revendication 2, caractérisée en ce que plusieurs des chambres de flottaison sont fixées bout à bout à des tronçons de tuyau formant des compartiments séparés étanches à ltair, ces compartiments étanches se trouvant entre une extrémité dudit compartiment air-eau de la chambre de flottaison considérée et une extrémité de la chambre à eau de la chambre de flottaison suivante, chaque compartiment air-eau comportant un tube à air et un tube à eau qui y pénètre. 4.- Canalisation sous-marine selon la revendication 1, caractériqée en ce que les moyens de commande comprennent un tube manométrique soudé pour chaque chambre de flottaison et une sonde de profondeur correspondante, et en ce que la source d'air comprimé est reliée-par un régulateur de pression et des soupapes de commande à l'atmosphère et par le régulateur de pression et les soupapes de commande à chaque tube manométrique et à la chambre de flottaison. 5.- Canalisation sous-marine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ancres comprennent chacune un étrier sur lequel sont montés des rouleaux, ces rouleaux entrant en contact avec la canalisation nettement au-dessus de l'axe horizontal de la canalisation, ledit étrier supportant un poids d'ancre à une profondeur désirée, les ancres étant chacune reliées à un câble d'amarrage fixé à une extrémité sur la terre ferme et enroulé à partir du chaland. 6.- Canalisation sous-marine selon la revendication i, caractérisée en ce que les moyens de propulsion de la canalisation comprennent un piston monté dans le dernier tronçon à terre de la canalisation et un premier tube relié à l'une de ses extrémités au piston et le traversant, et dont l'autre extrémité (libre) sort du dernier tronçon, un second tube pouvant etre relié à i1 extrémité libre du premier tube, deux butées séparées, un transporteur pour ledit dernier tronçon de tuyau de la canalisation au moins et pour un nouveau tuyau à raccorder au dernier tronçon de tuyau, et une source d'air comprimé pouvant titre reliée sélectivement aux tubes. 7.- Procédé de formation et de pose d'une canalisation sous-marine de façon continue, caractérisé en ce que lton raccorde des tronçons de tuyau à terre bout à bout et que l'on fixe des moyens de support de tuyau de flottabilité variable à l'extrémité de tette du tronçon de tuyau de tête, on relie les moyens de support de tuyau à des moyens de réglage de profondeur portés par un chaland situé au large, on modifie la profondeur des moyens de support de tuyau par les moyens de commande et l'on applique progressivement des ancres aux moyens de supports on applique progressivement les ancres au fond de la mer à intervalles désirés au moyen d'un cible fixé à l'une de ses extrémités à terre et enroulé à partir d'un enrouleur se trouvant sur le chaland, on propulse les moyens de support de tuyau et la canalisation vers la mer par des moyens de propulsion situés à terre, la canalisation entrant progressivement en contact avec les ancres appliquées. 8.- Procéda de formation et de pose d'une canalisation sous-marine, selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on soude un nouveau tronçon de tuyau à 1 t extrémité du dernier tronçon de tuyau de la canalisation formée, on examine aux rayons X cette soudure, on supprime la soudure si elle est défectueuse et l'on ressoude les tronçons de tuyau, on exaiaine aux rayons X la nouv#elle soudure, on enrobe la canalisation formée avant que ladite canalisation quitte la côte. 9.- Procédé de formation et de pose d'une canalisation sous-marine, selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on ajuste la vitesse de la canalisation mobile à une valeur correspondant à l'accomplissement de n'importe laquelle des opérations selon la revendication 8.