Brevet FR2590958A1 — publié le 19870605

L'invention qui se rapporte à l'ensouillage en continu d'une conduite dans une tranchée notamment dans un fond sous-marin constitué de matériaux présentant une faible cohésion, dont les parois latérales sont maintenues temporai- rement, concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de lestage de ladite conduite. Afin de protéger les conduites, et notamment les oléoducs ou pipe-lines, des effets néfastes des courants sous-marins ou de la houle, ainsi que pour éviter l'accrochage des ancres de marine ou des chaluts de pêche sur ces conduites, on s'est efforcé depuis de nombreuses années d'ensouiller ces conduites dans les fonds sous-marins. Ceci a été réalisé en disposant ces conduites dans des tranchées préalablement creusées dans ces fonds sous-marins. Ceci a été réalisé aussi en creusant une tranchée sous une conduite préalablement disposée sur le fond, et qui vient ensuite par flexion, sous l'effet de son propre poids, reposer sur le fond de la tranchée à une certaine distance derrière les dispositifs de creusement qui sont déplacés le long de la conduite sous cette dernière. Mais si l'utilisation et la mise en oeuvre de dispositifs divers permettant de réaliser ces tranchées et l'ensouillage d'une conduite s'effectue sans trop de difficultés quand le fond sous-marin présente une co.hésion suffisante pour assurer la stabilité des parois verticales ou sensiblement verticales de la tranchée, il n'en est pas de même lorsque le fond sous-marin est sablonneux, vaseux ou constitué de tous autres matériaux pulvérulents ou sans cohésion suffisante, car les parois latérales s'effondrent et la tranchée se comble, au moins partiellement, avant que la conduite ne se soit convenablement positionnée sur le fond primitif de celle-ci. Dans ce dernier cas, pour éviter le comblement immédiat ou quasi-immédiat de la tranchée, on est amené, au moyen de dispositifs divers, à dégager dans le fond sous-marin une dépression ou vallée d'une largeur importante, ce qui, d'une part, oblige à déplacer des quantités très volumineuses de matériaux, et, d'autre part, ne procure pas la protection recherchée pour la conduite, sauf à combler la dépression latéralement à l'aide des matériaux dégagés, ce qui augmente substantiellement les coûts de l'opération. Une solution connue consiste alors à renforcer les parois de la tranchée par des coffrages ou gabarits qui doivent être ensuite enlevés et déplacés après la descente de la conduite, ce qui est une opération compliquée. Une autre technique consiste à fluidifier des matériaux par injection d'eau sous la conduite, qui descend alors par son propre poids. Cette technique de mise en oeuvre délicate ne peut toutefois être utilisée que pour des sables propres. Une nouvelle technique telle que décrite dans la demande de brevet français no. 81.19335, consiste à substituer un corps compressible du genre d'une enveloppe en matière souple et déformable, aux matériaux extraits de la tranchée, au fur et à mesure de l'avancement de cette dernière, de sorte que ce corps, par sa présence ou par la pression qu'il exerce sur les parois latérales de la tranchée empêche l'effondrement de ces dernières, puis à piloter la réduction de volume de ce corps pour autoriser la descente et le positionnement de la conduite dans la tranchée ainsi que l'effondrement des parois latérales et éventuellement le comblement de cette dernière. Selon ce procédé, on déplace si nécessaire, avec l'avancement de la tranchée, des moyens de maintien temporaire de ses parois latérales, empêchant leur effondrement avant que le corps compressible n'ait été mis en place dans la tranchée. Ces moyens de maintien temporaire des parois latérales de la tranchée peuvent être déplacés soit à la suite de moyens de creusement de cette dernière, soit de part et d'autre et sous cette dernière, de sorte que la tranchée puisse être creusée entre lesdits moyens de maintien. L'enveloppe en matière souple et déformable est amenée progressivement et en continu dans la tranchée, puis remplie d'un fluide à une pression supérieure à la pression hydrostatique ; par la pression qu'elle exerce alors sur les parois latérales de la tranchée elle empêche temporairement l'effondrement de cette dernière. La conduite à ensouiller repose sur cette enveloppe habituellement munie de trous. La réduction progressive de volume lors de la fuite par les trous du fluide qu'elle contient fera descendre la conduite sur le fond de la tranchée, permettant ainsi l'effondrement des parois latérales de cette dernière et le recouvrement de la conduite. Pour que cet ensouillage selon cette technique s'effectue dans des conditions acceptables d'exploitation, il faut évidemment prendre un certain nombre de prEcautions. Il est nécessaire en effet, qu'au cours de l'avancement du creusement de la tranchée suivi de la mise en place et du remplissage de l'enveloppe souple, la descente de la conduite, à quelque distance en arrière de la zone de creusement, steffec- tue correctement et au fur et à mesure de cette avancée. rn effet si cette descente était trop rapide il pourrait y avoir courbure excessive de la conduite sous l'effet de la gravité entraînant un risque de rupture. Par contre, dans certains autres cas, le poids de la conduite même remplie d'eau étant insuffisant celle-ci descendra beaucoup trop lentement dans la tranchée, le volume de fluide devant alors être compris dans l'enveloppe souple sur une plus grande longueur ; il en résulte une surconsommation d'eau par les orifices de fuite, et une grande difficulté à régulariser la pression dans toute l'enveloppe.La pression de fluide dans ladite enveloppe, ne pouvant plus alors être correctement rdlée, le profil de la conduite ne peut plus être ajusté et même dans certains cas le maintien d'une pression suffisante pour prévenir l'effondrement de la tranchée n'est plus possible. Enfin tout arrêt intempestif de l'alimentation en eau de l'enveloppe pour compenser les fuites par les ouvertures tout en maintenant la pression requise, provoquerait un effondrement immédiat de la tranchée. Il s'avère donc que la difficulté de maitriser le débit de fuite du fluide hors de l'enveloppe souple par des ouvertures appropriées constitue un désavantage notoire et peut dans certains cas mettre en cause la validité même du procédé. La présente invention remédie aux inconvénients précités en ce qu'elle propose un procédé permettant d'eviter justement d'avoir à créer des orifices de fuite dans l'enve- loppe pour assurer la descente de la conduite. Le procédé selon l'invention consiste au fur et à mesure de l'avancement des moyens de creusement d'une tranchée, à lester la conduite à ensouiller qui repose en aval desdits moyens de creusement sur une enveloppe souple et étanche destinée à empêcher l'effondrement des parois latérales de la tranchée pour qu'elle puisse descendre au fond de la tranchée en comprimant l'enveloppe sous l'effet de ce lest et en déplaçant le fluide qu'elle contient dans le sens d'avancement des moyens de creusement. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, on ajuste en permanence la pression du fluide dans l'enveloppe souple pour que la flexion de la conduite reste raisonnable et compatible avec les contraintes de résistance mécanique du matériau qui la compose. L'invention a également pour objet un dispositif de lestagé pour la mise en oeuvre de ce procédé selon lequel un organe mobile se déplace derrière le dispositif de creusement et exerce sur la conduite une pression directe ou indirecte augmentant son poids et favorisant son positionnement dans la tranchée par compression de l'enveloppe déformable. Cet organe mobile est un chariot de lestage avantageusement muni de galets appliqué sur la conduite ou encore une succession de chariots articulés roulant directement sur la conduite.Selon une variante de réalisation,l'organe mobile Pst ,,nP ] am# de rarlagequi coiffe la tranehee.qui ramène les matériaux pre'alah1emen# r#je#C par l'organe de creusement sur le coté de la tranchée, au-dessus de la coduite-#our qu'ils. en assurent le lestage. Selon encore une autre variante de l'invention, l'organe mobile est un mécanisme permettant le ramassage et le rejet du matériau préalablement extrait de la tranchée. D'autres caractéristiques et avantages particuliers de l'invention apparaîtrot à la lecture de la description qui va suivre de formes de réalisation prises àtitred'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés qui représentent Figure 1 : une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une tranchée montrant un dispositif de lestage selon l'invention, Figure 2 : une vue en coupe partielle selon la ligne AA' de la figure 1, Figure 3 : une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une variante de réalisation d'organe mobile de lestage, Figure 4 : une vue schématique en perspective d'un autre organe mobile de lestage utilisant une lame de raclage, Figure 5 : une vue schématique en coupe longitudinale partielle montrant une enveloppe déformable double. On a représenté schématiquement à la figure 1 un dispositif mobile de creusement 1 d'une tranchée 2 sous un pipe-line 3 préalablement disposé sur un fond sous-marin 4 de cohésion faible ou moyenne. Le dispositif de creusement utilisé peut être l'un de ceux tant mécaniques qu'hydrauliques, de type connu et présenté ci-dessus, qui sont actuellement utilisés à cet effet, en association avec un dispositif d'évacuation (non représenté) des matériaux extraits lors du creusement de la tranchée 2. L'ensemble du dispositif de creusement 1 et du dispositif d'évacuation est déplacé le long du pipe-line 3, et au fur et à mesure de l'avancement de la tranchée 2, une enve loppe 5, réalisée en un matériau souple et déformable, est amené dans la tranchée 2, où elle est remplie par tout moyen approprié, pour occuper tout le volume interne de la tranchée 2, en se substituant aux matériaux provenant du creusement de cette dernière et évacués. L'enveloppe 5 se présente sous la forme d'une bande allongée, dont la largeur correspond sensiblement au périmètre de la tranchée 2 et dont les bords latéraux portent les parties coopérantes d'un dispositif de fermeture à glissière. Cette enveloppe préalablement stockée sur un navire de surface 22 est descendue, au fur et à mesure de l'avancement du dispo sitif de creusement et par l'intermédiaire d'une gaine de gui dage 6, jusqu'à sa zone de déploiement 7 située derrière le dispositif de creusement 1. Peu àprès ltentrée dans cette zone 7 les bords latéraux adjacents de l'enveloppe sont écartés l'un de l'autre par un dispositif déflecteur 8 comprenant au moins une lèvre de divergence, en aval duquel débouche un conduit 9 provenant d'un réservoir 20 de stockage sous pression associé à une pompe à eau 21, montés sur le navire de surface 22. Par ce conduit 9 est injecté de l'eau entre les deux bords écartés de l'enveloppe de sorte que cette dernière se déploie, que ses bords longitudinaux se rapprochent et que grâce à un dispositif de fermeture à glissières non représenté, les bords se trouvent solidarisés et l'enveloppe 5 se présente sous la forme d'un manchon ou boudin continu rempli d'eau. L'enveloppe 5 est en légère surpression par rapport à la pression hydrostatique au niveau de la tranchée 2, dont le volume est ainsi occupé de sorte qu'elle est ainsi appliquée avec une pression suffisante contre les parois latérales de la tranchée 2 qui ne peuvent s'effondrer. On réalise ainsi une tranchée à parois latérales sensiblement verticales ou peu inclinées sur la verticale, moulées par la présence du corps compressible que constitue l'enveloppe 5 remplie d'eau. Il faut noter qu'en raison du poids propre et de la flexibilité naturelle du pipe-line 3, ce dernier est en appui sur la partie supérieure de l'enveloppe 5 déployée à une faible distance derrière l'ensemble en déplacement constitué par les dispositifs de creusement 1 et d'évacuation, ainsi que la gaine de guidage 6 et le conduit 9 qui suivent le mouvement du bâteau suiveur 22. En arrière de la zone 7 de déploiement de ltenve- loppe 5, le pipe-line 3 s'infléchit vers le fond de la tranchée en comprimant ladite enveloppe. Ce mouvement est assuré à la fois sous l'effet du poids du pipe-line lui-même, du poids d'eau qu'il contient et du poids d'un chariot de lestage désigné dans son ensemble par la référence 10 qui est entrainé dans le sens de flèche en suivant le mouvement de l'ensemble 1 en déplacement par une barre rigide de remorquage 15. Le chariot 10 également visible sur la coupe de la figure 2 se compose d'un châssis 11 porté par deux chenilles de roulement 12 de part et d'autre de la tranchée 2 et d'une potence verticale profilée 13 dont le profil inférieur porte un certain nombre de galets 14 qui s'appliquent contre le pipe-line 3. Ces galets 14 sont eux-mêmes profilés comme des diabolos pour répartir leur force d'appui sur la largeur du pipe-line et en même temps guider le chariot 10 surface dernier. Le chariot est évidemment lesté pour appliquer une force d'enfoncement sur le pipe-line à l'encontre de la pression qu'exerce le fluide contenu dans l'enveloppe 5. Sous l'action du chariot de lestage, et au fur et à mesure de son avancement synchronisé avec celui de l'ensemble en déplacement, le pipe-line va prendre l'inflexion correspondant au profil inférieur de la potence 13. A l'arrière du chariot 10, l'enveloppe 5 étant pratiquement vide d'eau, et le pipe-line étant au fond de la tranchée 2, les parois de cette dernière ne sont plus maintenues et les matériaux en bordures de cohésion faible ou moyennes formant le fond sous-marin vont s'effondrer sur le pipe-line et parfaire son opération d'ensouillage. -Pendant cette opération de lestage, on ajuste la pression d'eau à l'intérieur de l'enveloppe 5 grâce au stockage contenu dans le réservoir 20 et alimenté par la pompe 21. La diminution de pression d'eau dans l'enveloppe au niveau du début de l'ensouillage de la conduite correspond à un déplacement de cette eau dans l'enveloppe vers le dispositif de creusement. Selon une variante de réalisation illustrée à la figure 3, le chariot unique 10 est remplacé par plusieurs chariots 16 articulés les uns par rapport aux autres qui s'adaptent plus facilement aux variations de profil que peut prendre le pipe-line selon la nature du terrain rencontré. Ces chariots roulent directement sur le pipe-line 3. Selon une autre variante de réalisation illustrée à la figure 4, ce lestage est assuré par le poids des terres préalablement extraites de la tranchée par le dispositif de creusement. Pour cela l'ensemble en déplacement remorque par des filins ou chaines 17 une lame de raclage 18 qui coiffe la tranchée et qui est de largeur suffisante pour ramasser les matériaux 19 de part et d'autre de la tranchée. La lame 18 qui avantageusement montre un profil en forme de V permet de ramener ces matériaux vers la partie centrale et les accumule au-dessus du pipe-line 3 et provoque ainsi sa descente dans la tranchée. On a indiqué plus haut qu'au cours de ces opérations de lestage, on peut ajuster la courbe infléchie que prend le pipe-line en agissant sur la pression d'eau contenue dans l'enveloppe 5. Cette action est facilitée si on utilise deux enveloppes comme le montre la figure 5. Les deux enveloppes Sa et 5b sont superposées dans la tranchée après avoir été installées simultanément. L'enveloppe supérieure Sa est à une pression P1 et l'enveloppe inférieure à une pression P2 supérieure à Pl. Au fur et à mesure du lestage du pipe-line, l'enveloppe Sa se "dégonflera" avant l'enveloppe Sb, ce qui permet de régulariser plus aisément la descente du pipe-line juste en amont de la zone de lestage. Selon encore une autre variante de réalisation non représentée, l'organe mobile est un mécanisme du genre par exemple d'une bande transporteuse permettant le ramassage des matériaux préalablement ramenés sur le côté de la tranchée par le mécanisme de creusement, et leur rejet au-dessus de la con- duite. Le procédé et le dispositif de lestage ainsi décrit est associé à tout dispositif de creusement connu en soi pour l'ensouillage de conduites notamment sur chantiers dits "off shore". REVENDICATIONS 1. Procédé de lestage d'une conduite telle qu'un oléoduc ou pipe-line ensouillée dans une tranchée creusée dans un sol, en particulier un fond sous-marin constitué de matériaux présentant une faible cohésion, et dont les parois latérales sont maintenues temporairement par un corps compressible qu'on a substitué en continu aux matériaux extraits de la tranchée au fur et à mesure de l'avancement de cette dernière, pour que par sa présence et la pression qu'il exerce sur les parois latérales de la tranchée il empêche leur effondrement, lequel corps compressible subissant localement au cours de l'avancement une réduction de volume qui autorise la descente et le positionnement de la conduite dans la tranchée caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer en liaison avec l'avancement du creusement de la tranchée 2, au moins un moyen assurant un lestage complémentaire de la conduite 3 apte à provoquer la descente de cette dernière au fond de la tranchée, et à ajuster simultanément la pression du fluide dans le corps compressible pour régler cette descente et l'inflexion de la conduite. 2. Procédé s#elon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de lestage complémentaire consiste en un corps pesant se déplaçant sur la conduite derrière le dispositif de creusement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de lestage complémentaire consiste à rapporter sur la conduite, derrière le dispositif de creusement le matériau extrait par ce dernier. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme corps compressible une double enveloppe (5a, 5b) h pressions de fluide différentes pour régler la descente de la conduite en fonction du lest qui lui est appliqué. 5. Dispositif de lestage d'une conduite telle qu'un oléoduc ou pipe-line, ensouillée dans une tranchée creusée dans un sol,en particulier un fond sous-marin constitué de matériaux présentant une faible cohésion, et dont les parois latérales sont maintenues temporairement par un corps comprend sil qu'on a substitué aux matériaux extraits de la tranchée au fur et a mesure de l'avancement de cette dernière pour que par sa présence et la pression qu'il exerce sur les parois latérales de la tranchée il empêche leur effondrement lequel corps compressible subissant une réduction de volume qui autorise la descente et le positionnement de la conduite dans la tranchée caractérisé en ce qu'il comprend au moins un organe mobile (10, 16, 18) qui se déplace derrière le dispositif de creusement 1 et qui exerce sur la conduite 3 une pression directe ou indirecte augmentant son poids et favorisant son positionnement dans la tranchée par compression de l'enveloppe déformable 5. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe mobile (10, 16, 18) est relié au dispositif de creusement 1 par un organe rigide du genre d'une barre de remorquage 15. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe mobile (10,16,18) est relié au dispositif de creusement 1 par une liaison souple du genre. d'une chaîne et/ou d'un filin 17. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé. en ce que l'organe mobile est un chariot de lestage 10 porté par des organes de roulement 12 de part et d'autre de la tranchée et muni de galets 14 en appui sur la conduite 3. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce le chassis 11 du chariot 10 est muni d'une potence urticale profilée 13 dont le profil inférieur porte les galets 14. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe mobile est constitué par plusieurs chaidiots 16 articulés les uns par rapport aux autres. 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe mobile est une lame de raclage 18 qui coiffe la tranchée 2, ramasse les matériaux de part et d'autre de cette dernière et les accumule au-dessus de la conduite 3. 12. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'organe mobile est constitué d'un mécanisme permettant le ramassage et le rejet du matériau préalablement extrait de la tranchée. 13. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'un réservoir 20 alimenté par une pompe 21 est relié à l'enveloppe 5 pour ajuster la pression d'eau à l'intérieur de cette dernière. 14. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux enveloppes Sa et 5b superposées dans la tranchée 2 sous la conduite 3, qui sont remplies de fluide à des pressions différentes.