Brevet FR2444878A1 — publié le 19800718

DISPOSITIF D'OBTURATION DE CANAIISATIONS PROFONDES SOUS-MARINES L'invention concerne un dispositif d'obturation utilisé lors de la pose des canalisstions sous-marines destiné a prévenir l'inondation de la canalisation en cas d'accident. Le dispositif comporte au moins deux obturateurs reliés entre-eux tres solidement, où chenus obturateur comporte plusieurs chargés indépendantes génératrices de gaz pyrotechnioues commandant le blocage et l'étanchéité à la haute pression. La pose de canalisations sous-marines s'accompagne d'une déformation du pipeline, déformation plus ou moins bien contrôlée avec, toujours présent, le risque d'une mauvaise manoeuvre ou de complications entrainées par une mer difficile. Le risque majeur est celui d'un flambage-pliege du pipe sous inaction d'une courbure trop prononcée et de la pression hydrostatioue. Ce flambage (buckle) a de fortes chances de s'accompagner d'une fissuration longitudinale du pipe, fissure par laquelle l'eau va stengouffrer z c'est le flambage inondé.Les conséquences an sont désastreuses : il faudra ultérieu- rement vider la canalisation puis la sécher, opérations extrEmement longues en particulier lorsqu'il s'agit de canalisations destinées au transport de gaz ou on ne saurait utiliser un "bouchon liquidez pour nettoyer la canalisation. Par ailleurs, lors de la fissuration, on constate un alourdissement apparent de la partie suspendue du pipeline par annulation de la poussés hydreustatique ; cet alourdissement complique évidemment les opérations de relevage de la partie inondée du pipeline. A ce jour, il existe quelques réalisations d'obturateur mobile interne de pipeline tenu par un filin depuis le navire jusqu'a la partie horizontale du pipeline. Le mécanisme d'obturation est commende par un groupe électro- hydraulique intégré dans le bouchon et commandé par un détonateur. Ces dispositifs ne sont pas envisageables pour les diamètres réduite des pipes utilisée pour les grandes profondeurs.Ils ne préviennent pas l'inondation de la partie suspendue du pipeline relié au navire de pose, ils risquent d'strie déplacés par la propagation de l'écrasement du pipeline jusqu'eu prochain renfort ou arretoår de flambage habituellement prévu sur le pipb line, ils risquent encore d'erre indéfiniment chassés en cas de défaillance de leur mécanisme de blocage. Rien n1 existe à ce jour pour l'obturation de canalisations par un dispositif mobile, å très grande prof.ondeur. La présente invention a pour but d'amener un remède b ces difficultés. L'invention, telle qu'elle est caractérisée dans les revendications,résoud 154 problème de l'inondation de la canalisation posée ainsi que de la partie suspendue depuis la surface. Elle élimine tout risque de glissement important du dispositif d'obturation en cas de défaillance du mécanisme de blocage des obturateurs. En effet, deux bouchons accompagnant la marche du navire de pose, sont placés de part et d'autre de la zone la plus courbée du pipeline, donc susceptibles de subir un flambage. L'un des obturateurs est situé dans la partie horizontale du pipeline posé sur le fond marin et l'autre est situé à 150 ou 200 mètres en amont. Un flambage accompagné d'une fissure entraînera l'inondation du pipeline dans la seule partie confinée entre les deux obturateurs. Dans cette zone, la pression va très rapidement s'elevor jusqu'à équilibrer calle de la hauteur d'eau correspondants. Les deux bouchons sont sont reliés par un câbls de résistance qui a pour mission d'encaisser l'effet de fond causé par la montée en pression ; après inondation, il n'y a donc pas de risque que les bouchons ne glissent b l'intérieur du pipeline.Les deux bouchons sont pratiquement identiquea, ils sont placés en vis-è-vis, faisant face à la zone susceptible diun éventuel flambage4 Par ailleurs, la fiabilité du. dispositif est renforcée, d'une part par le doublement des dispositifs d'étanchéité et de commande, d'autre part par le fait que les systèmes apportant l'énergie nécessaire au serrage initial des jointe sur l'intérieur du pipeline sont indépendants et toujours s@itués en amont du joint correspondant (ctest-à-dire dans la partie susceptible d'entre noyée). Cette dernière disposition élimine tout risque de bypass du joint d'étanchéité. Dans ce qui suitt l'invention est exposée plus en détail à l'aide de des sinus représentant un mode d'axécution. La figure 1 décrit un obturateur individuel dont les coupes sont représentées on figures 3, 4 et 5. La figure 2 représente une variante où l'obturateur comporte deux joints d'étanchéité haute pression placés en série. Selon la figure 1, le bouchon d'obturation possède un corps central massif 1, il est relié par ses deux extrémités par un câble 41 maintenu par un manneton 40. Pendent la pose du pipeline, cet obturateur roule à l'intérieur de celui-ci par l'intermédiaire de deux couronnes coulissantes 4 en tratriant six bras portant les roues 2. Le ressort 5 provoque le coulissement de 4 et an conséquence le basculement des bras autour des axas 3 portés par les pièces 44 et 45, si bien que le bouchon est constamment centré dans le pipeline.Le bouchon comporte également deux fonctions mécaniques indépendantes 1 la première qui est d'amorcer l'ancrage du bouchon à l'intrieur du pipeline par un dispositif autobloquant, la seconde d'amorcer l'étanchéité du bouchon sur le pipeline. La première de ces fonctions est exécutée par six cames crantées 10 qui pivotent autour des axes Il. Après blocage, ces cames ont basculé en 12 qui est représenté par la moitié inférieure de la coupe longitudinale. Ce pivotement de la came est commandé par le mouvement de six pistons 13 qui viennent en 14. La seconds fonction est d'écraser le joint d'étanchéité 29 contre la surface intérieure du pipeline pour venir en 32. Ceci est réalisé par l'intermédieirs d'une couronne jouant le rtle d'un piston 27, venant en 28. Cette couronne elle-mte est déplacée par la création d'une surpression temporaire dans la chambre 25, surpression entrafrant le déplacement en 28. Cette couronne est pourvue d'un crantage intérieur qui s'oppose à un retour en arrière en stappuyant sur un crantage de deux demi bagues flexibles 33. Le joint d'étanchéité est une pièce composite formée de caoutchouc ou autre plastique moult sur une structure de renfort 30. Il est collé sur le corps 1. La fonction de ces insert de renforcement est d'uns part d'éviter le fluage du joint sous très haute pression (300 bars environ) le bang du col lage sur It, dtautre part de contenir le fluage du joint en venant en 32 soulager les efforts s'exerçant dans l'intervalle à obturer. Sur la figure, la montée en pression, c'est-à-dire l'apparition du flambage, est censée provenir de la gauche. On voit qu'une pression tend à renforcer les effets amorcés par blocage de 12 et par poussée de 31 contre la surface intérieure du pipeline p cette action de la pression est éventuellement accélérée par de fines rainures radiales ménagées sur la surface du piston 28. L'énergie nécessaire à accomplir ces déplacenents provient de la combustion de charges de propergol 16 et 20 agissant respectivement sur l'ancrage et sur l'étanchéité. La combustion de 16 provoque une libération de gaz qui par le conduit 17 et le conduit 19 vient pousser les pistons 13 portant les joints d'étanchéité 15. La combustion de 20 génère un gaz qui par les conduits 21, 22 et 23 emplit la chambre 25. Cette chambre expansible 25 annulaire est délimitée par uns pièce 46 iaintsnue par une bague 37 et portant un joint torique d'étanchéité 36,et et par l'anneau de forme 28 coulissent sur 1 et dans 46, portant les jointe d'étanchéité 35 et 38. La commande d'ignition des charges est donnée par un ou plusieurs capteurs 50 réagissant à une augmentation de pression et à une arrivée d'eau. Le fil 51 symbolise la commande de 16 qui précède de quelques aecondes celle de 20. On a indiqué deux amorcss de sécurité 52 et 55 qui, par les cibles électriques 53 et 54,peuvent outre allumées à partir du navire. Enfin, le trait discontinu 56 symbolise la traversée d'un cible d'instrumentation et autres commandes électriques, de part en part du bouchon 1. Il faut noter que les deux circuits de pression 22 et 18 sont entièrement séparés prévenant ainsi tout risque de fuite des divers joints des pistons, joints qui ne jouent qu'un rdle temporaire et n'ont pas la prétention de résister à la très haute pression. Il est nécessaire d'actionner l'obtura- teur dès que se produit un flambage-écrasement du pipeline, écrasement dont la propagation à grande vitesse risque de chasser les bouchons. A cet effet, un détecteur annulaire 64 est situé à la partie frontale du bouchon 1, sa déformation envoie un signal par 65 et commande l'ignition de 16 et le blocage par les cases 12, puis eussitft après commande le pré-sarrage du joint d'étanchéité 28.Dès que l'un des détecteurs énumérés est sollicité, tordre de déclenchement est transmis également au second obturateur. Eventuellement, par sécurité, on prévoira un second joint d'étanchéité 60 (voir figure 2) qui sera écrasé par son piston 61 par combustion d'une troisième charge 62. Ce second joint a comme avantage d'assurer dans tous les sas une étanchéité si par hasard l'un des joints 31 venait en appui sur l'anvers de la soudure de raccordement des pipes. Le principe de base set respecté qui est de séparer entièrement les fonctions de mise en pression qui, autrement, pourrait filtre à l'origine d'un bypass du joint dtétan- chéité 31 ou 60 (figure 2). Dans cette configuration, l'énergie du second joint est dispensée par le combustible 62. Par ailleurs, l'extrémité du corps du bouchon porte un bouclier 66 qui protège la charge combustible 20 contre i t écrasement du pipeline. Revendications du brevet s 1. Dispositif d'obturation de canalisations profondes sous-marines constitué de deux obturateurs au moins, mobiles, reliés solidement entre-eux, où chaque obturateur comporte au moins deux génératrices de gaz pyrotechni que 16 et 20 actionnent respoctivement le blocage de 12 de l'obturateur et l'étanchéité par serrage du joint 32, où la charge 20 est placée en amont du joint d'étanchéité correspondent 3 Caractérisé an ce qu'une série de capteurs de pression 52, d'écrasement 64 du pipeline, de détection de présence d'eau enclenche le fonctionne ment des deux obturateurs t En ce que le pré-serrage du joint d'étanchéité est provoqué par le déplacement d'un piston annulaire 27 selon un procédé mécanique irrévsr- sible où ce poinçon annulaire sot retenu par deux demi bogues 33 pourvues de redans ;; En ce que le joint haute pression 31 comporte des ineert métalliques 32 destinée à prévenir d'une part le décollement du joint du corps de ltob- turateur sous l'effet du fluage, d'autre part l'écoulement et la destruc tion du joint dans l'intervalle séparent l'obturateur de la surface intb rieure du pipeline ; En ce que l'autoblocago de l'obturateur est provoqué par le déplacement de pistons 33 faisant basculer une came 12 crantée g En ce que les charges pyrotechniques 20 sont protegFes des effets d'un écrasement du pipeline 3 En ce que la mise en action des deux obturateurs est commandée simulte- nément. 2. Dispositif salon 1 où les obturateurs sont pourvus de deux joints d'étanchéité haute pression 31 et 60 commandés par des générateurs de gaz autonome 20 et 62 placés chacun en amont du joint correspondant.