Brevet FR2268614A1 — publié le 19751121

La présente invention est relative au domaine des corps tubulaires flexibles comprenant au moins une voûte métallique formée par enroulement d'un ou plusieurs profilés et au moins une gaine en matière plastique contre cette voûte. Plus particulièrement l'invention a trait à un procédé d'accrochage d'une gaine en ma tière plastique dans une voûte métallique d'un corps tubulaire flexible, ainsi qu'aux corps tubulaires flexibles obtenus selon ce procédé. On connaît déjà un grand nombre de corps tubulaires flexibles utilisés notamment pour le flexoforage pétrolier ou encore pour servir de canalisations de collecte ou d'évacuation de pétrole, notamment dans les puits sous-marins, ou différentes autres applications. Ces corps comprennent au moins une et en général plusieurs votes métalliques superposées ainsi qu'une gaine plastique intérieure par exemple en RILSAN, pour l'acheminement du naphte. Dans ces corps les voûtes sont destinées à assurer la résistance à l'écrasement ou à l'éclatement, ainsi qu'aux sollicitations axiales. La gaine intérieure est destinée à assurer une étanchéité et à jouer un roule de conduit. Une gaine plastique périphérique est parfois prévue pour protéger l'ensemble du corps tubulaire. Lorsque de tels corps creux sont immergés à des profondeurs où règnent des pressions importantes il se produit souvent un affaissement ou "collasse" de la gaine intérieure lorsque, pour des raisons quelconques, la pression dans la gaine devient inférieure à la pression extérieure. Ceci provoque des arrêts d'exploitation et conduit même, dans certains cas, à une détérioration du corps creux flexible, nécessitant son remplacement. Par ailleurs, on sait que de tels corps tubulaires flexibles comprennent souvent une ou plusieurs gaines plastiques intermédiaires ou périphériques. La mise en place d'une telle gaine s'effectue d'une faoan connue, par extrusion directe, de la gaine tubulaire sur la voûte sous-jacente. Ainsi, par exemple, lorsque le corps tubulaire flexible est terminé à l'exception de sa gaine périphérique, on le fait passer à travers une tête d'extrusion et l'on extrude simultanément la gaine périphérique sur la voûte extérieure du corps flexible. L'expérience a cependant montré que de telles gaines incermé- diaires ou périphériques sont mal fixées sur la voûte sous-jacente et que de plus elles présentent des irrégularités structurelles formant autant de points faibles susceptibles d'amener la détérioration de la gaine lorsque le corps tubulaire flexible est en service. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé permettant d'obtenir des corps tubulaires flexibles, dans lesquels les gaines intérieures, tout en conservant leur souplesse dans le sens longitudinal, présentent une rigidité accrue dans la direction radiale ainsi qu'une résistance notablement supérieure à l'écrasement. L'invention se propose également de fournir un procédé permettant d'obtenir des corps tubulaires flexibles dans lesquels les gaines intermédiaires ou périphériques, tout en conservant leur souplesse dans le sens longitudinal, présentent également une rigidité accrue dans la direction radiale et dans laquelle les défauts locaux de structure de ces gaines se trouvent éliminés ou notablement diminués. L'invention se propose aussi de permettre la fabrication de ces corps tubulaires dans des conditions économiques et sans perturber les procédés habituels d'assemblage de leurs divers éléments. L'invention a pour objet un procédé d'accrochage d'une gaine en matière plastique contre une voûte métallique d'un corps tubulaire flexible, caractérisé par le fait que l'on chauffe la voûte métallique en contact avec la gaine pour rendre plastique au moins une zone superficielle de ladite gaine en contact avec la voûte. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention on effectue le chauffage de la voûte par induction électromagnétique. De façon avantageuse, dans le cas d'une gaine plastique intérieure, on établit simultanément dans la gaine une surpression tendant à faire fluer la matière plastique de ladite zone superficielk dans les interstices de la voûte. Dans le cas de l'accrochage de gaines intermédiaires ou périphériques, le chauffage de la voûte en contact avec la gaine s'effectue avantageusement juste avant le passage dans la tête d'extrusion de sorte que la face intérieure de la gaine venant en contact avec la voûte reste plastique alors que la face extérieure de la gaine se refroidit, et en se contractant, fait fluer la zone intérieure plastique dans les interstices que la voûte sous-jacente présente sur sa face extérieure. La température de la face intérieure de la voûte, en contact avec la gaine, est réglée en fonction de la nature de la gaine et de l'importance du fluage désiré. Elle est de préférence comprise entre 100 et 5000C. A titre d'exemple pour des gaines habituelles en un matériau tel que le RILSAN, la température est de l'ordre de 3000C. La surpression interne est de préférence limitée à une valeur relativement faible comprise entre 0,2 et 10 bars, par exemple de 3 bars. De préférence le procédé est mis en oeuvre de façon continue et on fait alors défiler le corps creux, assemblé avec une vitesse d'avance uniforme, à travers un poste de chauffage, comprenant par exemple des spires d'induction, le degré de fluage étant alors réglé en fonction de cette vitesse. Dans le cas de l'accrochage d'une gaine périphérique ou intermédiaire, le poste de chauffage est de préférence disposé peu avant le poste de mise en place de la gaine, par exemple une extrudeuse à travers laquelle passe le corps flexible allant recevoir la gaine. Il est de plus# possible de prévoir des moyens de refroidissement du corps tubulaire, soit directement en aval du poste de chauffage, soit en aval du poste de mise en place de la gai#ne périphérique ou intermédiaire. L'invention a également pour objet les corps tubulaires fabriqués selon ce procédé, lesquels corps tubulaires se caractérisent par le fait que la gaine présente, sur une de ses surfaces, des reliefs s'étendant dans des interstices de la voûte métallique correspondante. Dans le cas où selon une forme de réalisation préférée, la voûte interne est constituée par l'enroulement hélicoldal à spires adjacentes d'un ou plusieurs profilés, la surface de la gaine présente une ou plusieurs nervures hélicoîdales qui confèrent à la gaine une résistance importante à l'écrasement. Ces nervures sont encastrées dans les intertices séparant deux spires adjacentes et cet effet d'accrochage s'ajoute cette résistance radiale, ce qui, pour des gaines intérieures permet de réduire dans des proportions très importantes la tendance au "collapse" de la gaine. Afin de faciliter l'accrochage il est également possible de pratiquer dans la surface de la voûte métallique, des excavations, orifices ou passages pour recevoir la matière à l'état plastique de la gaine. Dans le cas où les profilés de la voûte présentent, selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, une section en forme de S ou de Z dont les ailes se chevauchent d'une spire à l'autre, les reliefs de la gaine peuvent avantageusement se prolonger entre les ailes chevauchantes soit en passant par les interstices entre spires, soit grâce à des passages ou orifices pratiqués dans les ailes en contact avec la gaine. Dens des formes de réalisation particulières, la surface de la voûte peut être doublée d'un treillis métallique tubulaire, disposé par exemple autour de la voûte externe du corps tubulaire sou ple, l'accrochage s'effectuant à travers les interstices de ce treillis métallique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue schématique d'un corps tubulaire souple qui défile dans un poste d'accrochage, - la figure 2 représente une vue en coupe d'un corps tubulaire souple selon l'invention, - la figure 3 représente une vue de la gaine intérieure du corps tubulaire souple de la figure 2 après enlèvement des spires de la voûte, - la figure 4 représente une vue en coupe d'un autre corpstubulaire souple selon l'invention, - la figure 5 représente une vue en coupe d'un corps tubulaire souple, - la figure 6 représente une vue en coupe d'un autre corps tubulaire souple pourvu d'une gaine périphérique extérieure avec un détail agrandi. On se réfère aux figures 1 à 3. Le corps tubulaire 1 représenté se compose d'un tube intérieur étanche 2 en une matière plastique vendue sous la marque RILSAN sur lequel ont été enroulées les spires 4 d'une voûte 3 réalisées à partir de prOfilés d'acier dont la section individuelle est représentée sur la figure 2. On voit que les profils présentent une forme générale de S possédant un corps central avec deux ailes latérales, radialement décalées, et se terminant par des rebords 5 s'accrochant les uns dans les autres, cette disposition, en soi connue perm#ttant à deux spires 4 voisines de s'écarter l'une de l'autre jusqu a ce que les deux extrémités5 de deux ailes chevauchantes viennent en contact. Le tube 2 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de la voûte 3 et la surface extérieure de ce tube 2 est initialement lisse. Comme on le voit sur la figure 1, le corps tubulaire 1 qui défile dans le sens de la flèchepasse à travers les spires d'un inducteur 6 parcouru par un courant haute fréquence à partir d'une source haute fréquence convenable. Le champ électromagnétique ainsi créé provoque un chauffage de la voûte 4 d'acier, les dimensions des spires 6 et les cara#têristiques du courant inducteur étant choisies de façon à porter la température de la partie interne de la voûte 4, en contact avec le tube 2, à une valeur telle que la matière plastique en contact avec ladite voûte soit amenée à un état thermoplastique. Par ailleurs on établit à l'intérieur du tube 2 une surpression. Dans le cas où le corps tubulaire 1 a déjà été fabriqué sur sa longueur entière qui se présente comme un tronçon de corps tubulaire terminé on bouche les deux extrémités du tube 2 par des bouchons convenables. La surpression peut être produite par de l'air sous pression introduit à travers un tube passant par l'un des bouchons. Elle peut également être produite par le simple chauffage de l'air emprisonné dans le corps 1, sous effet du chauffage de la voûte. Dans le cas où le corps tubulaire 1, qui se déplace dans le sens de la flèche, est en cours de formation par extrusion continue du tube 2, sur lequel, en aval de l'extrudeuse, on enroule les spires de profilés 4, on prévoit un bouchon sur l'extrémité de tête du tube 2 et on introduit éventuellement le fluide sous pression à travers le noyau central de la tête d'extrusion. Sous l'effet de la surpression intérieure le tube 2 tend à augmenter de diamètre et refoule la matière plastique de la péri phérie dans les interstices qui séparent deux spires 4 voisines. Il se forme ainsi dans les interst-ces une nervure 6 dont on voit bien la forme hélicoidale sur la figure 3. Dans le cas représenté sur le dessin, dans lequel la voûte 3 est réalisée avec un seul profilé dont les spires sont adjacentes, il n'existe qu'une seule nervure hélicoldale. Par contre si l'on utilise une voûte formée à partir de plusieurs profilés dont les spires sont intercalées, on obtiendra sur le tube 2 plusieurs nervures hélicoîdales intercalées. On comprend que la nervure 6, s'étendant radialement par rapport au reste du tube 2, contribue à augmenter notablement la résistance à l'écrasement du tube. Par ailleurs la nervure 6, insérée entre les spires 4, contribue à l'accrochage de la paroi du tube 2 contre la voûte 3 formée des spires 4. Il va de soi que si on augmente le fluage la matière peut se répandre dans tout le volume compris entre deux spires adjacentes et former une nervure de forme complexe. A titre d'exemple on a accroché le tube interne d'un corps flexible tubulaire présentant une seule voûte réalisée à partir d'un sel profilé, la voûte ayant un diamètre interne de 210 mm une épaisseur de 8 mm, la largeur de chaque spire étant de 12 mm.Le tube interne est en RILSAN de diamètre extérieur2#1Ômne#td'épaisseur 8 mm Le chauffage a été effectué l'aide d'un inducteur à 2 spires alimenté en un courant haute fréquence présentant les caractéristiques 4,6 khz - 310 V. 60 kw. Ce courant permet d'obtenir une température de la voûte approximativement de 3000C environ, rendant la partie extérieure du tube thermoplastique. La pression intérieure est de 3 bars. Bien entendu, il est possible d'obtenir des reliefs hélicol- daux analogues pour des gaines intermédiaires ou extérieures, les reliefs étant cette fois portés par la surface interne d'une telle gaine. On se réfère à la figure 4. Dans cette forme de réalisation, le corps tubulaire est cons titué d'un tube interne en RILSAN 7 revêtu d'une voûte métallique constituée d'un enroulement de spires ayant une section sensiblement en S et obtenues par déformation à froid d'un feuillard d'acier. On voit que la section du feuillard a été déformée de façon à présenter une aile extérieure 8 se terminant en forme de crochet 9 ainsi qu'une aile intérieure 10 se terminant par un crochet 11 arqué. La matière plastique refoulée pénètre en 12 tout d'abord-dans les interstices séparant deux spires puis entre les crochets 11 et l'aile 8. On obtient de ce fait un excellent accrochage en plus du raidissement conféré par la partie radiale du relief ainsi constitué. On se réfère à la figure 5. Dans cette forme de réalisation les spires 13 sont également obtenues par enroulement d'un feuillard selon une section en forme de S avec des ailes radialement décalées présentant des crochets recourbés. Les ailes de plus petit diamètre sont pourvues d'une pluralité d'orifices 14 et l'on voit que la matière du tube de RILSAN interne 15 pénètre non seulement dans les interstices 16 séparant deux spires mais encore dans les orifices 14. Sur le dessin la forme de réalisation a été représentée avec un accrochage relativement faible dans lequel seuls les orifices 14 sont remplis de matière plastique 17.En effectuant un chauffage plus important et une surpressìon interne plus importantof il est possible de refouler la matière plastique au-delà des orifices 14 pour remplir une partie de l'intervalle entre les crochets de spires. On se réfère à la figure 6. Le corps tubulaire représenté comprend un tube interne en RILSAN 18 disposé à l'intérieur d'une voûte 19 constitué d'un profilé ayant sensiblement la même section que dans le cas de la figure 2, ce tube 18 présentant des reliefs 20 en forme de nervures hélicoïdales à section en crochet, le tube 18 ayant alors sensiblement l'aspect du tube représenté sur la figure 3 La voûte 19 est entourée de deux enroulements superposés de fils ronds 21,22, ayant des pas opposés, comme cela est connu. L'enroulement de fils 22 est recouvert dLun treillis tubulaire 23 formé par exemple d'un grillage à mailles fines. Un tube en RILSAN périphérique 24 forme la partie supérieure du corps tubulaire flexible.Ce tube 24 est directement extrudé sur l'ensemble constitué par les couches 18 à 23 qui est amené à défiler à travers la tête d'extrusion du tube 24, comma cela est connu. Le refroidissement du tube 24 provoque une contraction en diamètre de ce tube qui comprime la partie intérieure du tube en contact avec le treillis 23 et la matière encore thermoplastique en contact avec ledit treillis pénètre à travers les orifices du treillis pour s'accrocher dans le treillis. Conformément à l'in- vention, le treillis 2 a été chauffé préalablement de façon à conserver contre la face intérieure du tube 24 une température plus élevée qui maintient cette face à l'état plastique pendant la contraction du reste du tube 24. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter différentes modifications de formes ou de matériaux sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATLONS 1. Procédé d'accrochage d'une gaine en matière plastique dans une voûte métallique d'un corps tubulaire souple, caractérisé par le fait que l'on chauffe la voûte métallique en contact avec la gaine par une induction à haute fréquence pour rendre plastique au moins une zone superficielle de ladite gaine en contact avec ladite voûte. 2. Procédé d'accrochage d'une gaine intérieure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on établit simul tanément une surpression à l'intérieur de la gaine. 3. Procédé d'accrochage d'une gaine intermédiaire ou périphérique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on chauffe la voûte métallique avant passage dans une tête d'extrusion de la gaine. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la temperature de la voûte est comprise entre 200 et 5000 C. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surpression est comprise entre 0,2 et 10 bars. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on fait défiler en continu le corps creux avec une vitesse d'avance uniforme à travers un poste de chauffage. 7. Procédé selon lune quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé par le fait qu'après le chauffage on effectue un refroidissement du corps tubulaire souple. 8. Procéda selon l'ensemble de la revendication 2, et l'une quelconque des revendications 4 à,7, caractérisé par le fait que pour établir la surpression on obture par un bouchon l'une au moins des extrémités du tube souple. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on introduit un fluide sous pression à l'intérieur du corps tubulaire. 10. Corps tubulaire flexible fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 comportant une gaine en matière plastique située contre une voûte métallique, caractérisé par le fait que la gaine présente à sa surface des reliefs s'étendant dans les interstices de la voûte métallique. 11. Corps tubulaire flexible selon la revendication 9, caractérisé par le fait que lesdits reliefs comportent une ou plusieurs nervures hélicoïdales s'étendant radialement sur la surface de la gaine. 12. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que la voûte est constituée par l'enroulement hélicoïdal d'au moins un profilé à section en S présentant deux ailes latérales radialement décalées. 13. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que la voûte est formée de l'enroulement hé1#coïdal d'au moins un feuillard déformé pour présenter une section en S ou en Z. 14. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait qu'un intervalle est prévu entre deux ailes chevauchantes de spires voisines ledit intervalle étant au moins partiellement rempli de matière plastique ayant flué depuis la gaine. 15. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé par le fait que l'aile de la spire en contact avec la gaine présente des évidements ou des orifices pour la pénétration de la matière plastique. 16. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé par le fait outil comporte un treillis métallique en contact direct avec une gaine plastique, les passages dudit treillis étant traversés par la matière plastique de la gaine. 17. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé par le fait que la gaine est en matière plastique dénommée RILSAN. 18. Corps tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisé par le fait que la voûte est en acier.