Brevet FR2229538A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne un corps allongé flexible muni d'au moins une nappe d'armature, dont le poids par unité de 102gueçr est réduit par r & port aux corps allongés flexible selon l'art antérieur présentant une résistance méea- nique comparable Ce corps allongé pourra, par exemple, être à se. ion pleine (arbre flexible ou câble, ou autre tubulaire pour constituer une conduite flexible En particulier Fais sans que cette application soit limitative, la présente invention se rapporte à une conduite armée étanche utilisable comme colonne de forage lors de la mise en oeuvre de la technique dite de '-flexoforage", dans laquelle le trépan est dlrettenent accouplé à un moteur de fond à l'extrémité inférieure de la colonne de forage. Les conduites utilisables pour cette technique ccmprennent une ame tubulaire souple et tanche pouvant êtr^ constituée en élastomère ou matière plastique, au moins une armature métallique de résistance à la pression et au moins une armature de résistance aux efforts de traction etlou de torsion appliqués à la conduite, ces conduites comportant, en outre, une ou plusieurs gaines d'étanchéité. Les armatures sont constituées par. des enroulements hélicotdaux, ou par des anneaux, de fils, torons, barres ou profiles métalliques. Les conduites ainsi réalisées présentent un certain nombre d'inconvénients dont les principaux sont le poids par unité de longueur très élevé et la sensibilité des armatures a la corrosion. La présente invention élimine ces inconvénients en fournissant, en particuler, de nouvelles conduites ayant; pour un poids plus réduit et une fabrication plus aisée, des caractéristiques de résistance mécanique comparables a celles des conduites selon l'art antérieur, ces nouvelles conduites comportant au moins une nappe d'armature formée d'au moins un élément profilé constitué d'une matrice en résine armée par un renfort filamentaire, ce renfort étant constitué de filaments sensiblement parallèles, à haut module d'élasticité, n'ayant subi qu'une torsion faible ou nulle. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en se référant au dessin annexé où - la figure 1 représente une conduite flexible armée, - la figure 2 est une section d'un élément de renforcement allongé enroulé en hélice pour constituer une armature de cette conduite. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, donné à titre purement illustratif et qui ne saurait donc en rien limiter l'invention, l'amie tubulaire 1 assurant ltétarchéité interne de la conduite est constituée en un matériau élas- tique capable de résister aux actions chimiques et mécaniques du fluide circulant dans la conduite. L'armature 2 de résistance à la pression qui entoure l'âme 1 est, par exemple, constituée par l'enroulement hélicoidal, à faible pas, d'une bande métallique auto-agrafable ayant une section en forme de S ou de Z. La gaine 3 qui, dans cet exemple, enveloppe l'armature 2 est constituée en un matériau élastique. Outre l'isolement électrique de l'armature 2, la gaine 3 facilite le glissement relatif des armatures 2 et 4 l'une par rapport à l'autre et forme, de plus, une gaine de sécurité pour l'étanchéité de la conduite vis-àvis du milieu extérieur. L'armature 4 de résistance aux efforts de traction etjou de torsion est formée, de préférence, par deux nappes 5 et 6 d'éléments allongés de renforcement, tels que bandes ou barres métalliques rigides 7 préformées. Ces deux nappes sont enroulées hélicotdalement, en sens inverses, avec un grand pas d'enroulement. La nappe 5 repose éventuellement sur une couche de séparation 7 placée autour #de la gaine 3, et la nappe 6 repose éventuellement sur une couche de séparation.8 placée autour de la nappe 5. Ces couches peuvent être constituées par.l'enroulement hélicoidal d'une bande très fine (quelques centièmes de millimètre) d'un matériau tel que celui-ci n'adhère pas sur les matériaux voisins. Le matériau de la couche 7 ne doit pas adhérer sur le matériau de la gaine 3,ni sur le matériau d'étanchéité de la nappe 5. Le matériau de la couche 8 ne doit pas adhérer sur le matériau d'étanchéité des nappes 5 et 6. Les couches 7 et 8 peuvent être, par exemple, constituées de polytéréphtalate d'éthylène glycol ou de polyéthylène haute densité. La présence des couches 7 et 8 se justifie lors que le degré de flexion de la conduite en service nécessite une liberté relative importante entre la gaine 3 et la nappe 5, d'une part, et entre la nappe 5 et la nappe 6, d'autre part. L'une au moins des nappes d'armature 2, 5 et 6 est constituée par l'enroulement hélicotdal d'un élément allongé de renforcement (fil, bande, barre ou profilé) non métallique, formé d'une matrice en résine armée par un renfort filamentaire, ce renfort filamentaire étant constitué de filaments sensiblement paral lèles, à haut module d'élasticité, n'ayant subi qu'une torsion faible ou nulle. La figure 2 illustre, à titre d'exemple non limitatif, une section d'un tel élément allongé pouvant constituer l'armature 2 de résistance à la pression (cette section en Z permet un agrafage des spires successives de l'enroulement 2). Des formes de section différentes peuvent étire adoptées pour les éléments allongés enroulés en hélice qui constituent les nappes d'armature 2, 5 et 6. Par ailleurs, il serait possible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser une armature constituée d'une succession d'éléments de renforcement annulaires, les anneaux formant l'armature étant constituées d'une matrice en résine dans laquelle sont noyés des filaments. Bien que, seule, l'armature 2 de résistance à la pression soit ici considérée, il doit être entendu que l'invention est également applicable à la réalisation des nappes d'armature 5 et 6 de résistance à la traction et/ou au couple. La matrice 9 peut être une résine thermodurcissable de type résine formophénolique, polyester insaturé ou résine époxyde, cette liste n'étant pas limitative, ou d'une résine thermoplastique dont la température de transition vitreuse est supérieure d'au moins 300C à la température d'utilisation de la structure, telle que, par exemple, les résines de type polyoxyde de phényle ou polysulfone, cette liste n'étant pas limitative. Le renfort filamentaire 10 peut être constitué de fibres à haut module d'élasticité mises en oeuvre sous forme de filaments continus et/ou de tissu et/ou de feutre, ou matelas de fibre-s coupées. Les filaments du renfort peuvent être des fils de verre, des fibres organiques de module d'élasticité au moins égal à 700.000 bars, notamment des fibres de carbone, etc.. ou encore des fils métalliques. La teneur en filaments sera de préférence élevée (supérieure à 30% en volume),de façon à obtenir un module d'élasticité et une résistance aussi élevés que possible. Les filament sont traités en surface par un produit qui permet un accrochage optimal de la matrice sur les filaments, de façon à obtenir un effet maximal de renforcement. Le matériau ainsi constitué est mis en place sous forme de profilés de grandes longueurs, de section la plus constante possible. Les profilés sont obtenus par tirage continu dans une filière chaude de section convenable, ou suivant toute autre technique analogue qui permet la production de profilés de section constante en grandes longueurs unitaires. En dehors de l'application au flexoforage indiquée ci-dessus, les conduites selon l'invention pourront aussi être utilisées pour le transport de fluides, tels que des hydrocarbures, des eaux de différentes natures, des liquides corrosifs, etc..., notamment lorsque ces conduites sont immergées par grande profondeur (pression hydrostatique élevée). Bien entendu, des modifications pourront être apportées sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, il sera possible de supprimer la gaine 1, à condition de modifier le pas de l'armature 4 qui devra supporter des contraintes dues à la pression interne, l'étanchéité étant assurée par la gaine 3. On pourra également ajouter d'autres armatures constituées de profilés en matière plastique renforcée. On pourra même, dans certains cas, supprimer les couches de séparation 7 et 8. REVENDICATIONS 1. - Corps allongé flexible comprenant une âme flexible munie d'au moins une nappe d'armature, formée d'au moins un élément profilé en résine armée par un renfort de filaments sensiblement parallèles à haut module d'élasticité, caractérisé en ce que ces filaments sont noyés dans ladite résine, dans un état de torsion sensiblement nulle, et en ce que la proportion de filaments dans la résine est d'au moins 30 % en volume. 2. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément profilé est un élément allongé enroulé hélicoidalemeut 3. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite nappe est formée d'une succession d'éléments annulaires. 4. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine est une résine thermodurcissable. 5. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine est une résine thermoplastique. 6. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments qui renforcent la résine sont des filaments continus. 7. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments qui renforcent la résine sont des filaments de verre. 8. - Corps allongé flexible selon la revendication 7, caractérisé en ce que les filaments de verre ont été préalablement traités pour que la résine adhère au verre. 9. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre à haut module d'élasticité renforçant la résine est une fibre continue organique, de module d'élasticité au moins égal à 700.000 bars. 10. - Corps allongé flexible selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite fibre organique est une fibre de carbone. 11. - Corps allongé flexible selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fibre organique de haut module d'élasticité a été préalablement traitée pour que la résine adhère à cette fibre. 12. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments qui renforcent la résine sont des filaments métalliques. 13. - Corps allongé flexible selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une nappe d'armature dans laquelle l'élément allongé de renforcement est un profilé à section en forme de S ou de Z auto-agrafable. 14. - Corps allongé flexible selon la revendication 13, caractérisé en ce que le profilé est enroulé hélicotdalement, avec un faible pas d'enroulement, formant une nappe résistant à la pression. 15. - Corps allongé flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une armature de résistance à la traction constituée par deux nappes d'éléments allongés en matière plastique renforcée par des filaments, ces éléments étant enroulés hélicotdalement, en sens inverses, avec un pas d'enroulement important, et une fine couche de séparation recouvrant la surface intérieure de la nappe la plus externe de cette armature de résistance à la traction. 16. - Corps allongé flexible tubulaire selon la revendication 1, utilisable comme colonne de forage, comportant une ame tubulaire souple, électriquement isolante, assurant l'étanchéité interne de la colonne, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, une première armature résistant à la pression composée par l'enroulement hélicotdal, à faible pas, autour de l'âme tubulaire, d'un profilé auto-agrafable en matière plastique renforcée par des filaments, dont la section est en forme de S ou de Z, une gaine souple électriquement isolante recouvrant ladite première armature, une seconde armature résistant aux efforts de traction et/ou de torsion appliqués à la colonne, cette seconde armature recouvrant la gaine souple et étant composée de deux nappes de profilés en matière plastique renforcée par des filaments continus sensiblement parallèles, à haut module d'élasticité, n'ayant subi qu'une torsion sensiblement nulle, ces nappes étant enroulées hélicoidalement et en sens inverses avec un même pas important d'enroulement, une première couche de séparation interposée entre ladite gaine et ladite seconde armature et une seconde couche de séparation située entre les deux nappes de profilés en matière plastique renforcée composant ladite seconde armature.