Brevet FR2830603A3 — publié le 20030411

FR 2830603 A3 20030411 FR 0112983 A 20011009 Conduite calorifugée avec système de chauffage actif et méthode de chauffage actif associée La présente invention concerne une conduite calorifugée pour le transport de fluide, et plus particulièrement une conduite flexible utilisée pour le transport d'hydrocarbures provenant de puits sous-marins. Elle concerne également une méthode de chauffage actif d'une conduite calorifugée de l'invention. Il est de plus en plus nécessaire de fortement isoler les conduites flexibles, en raison des conditions d'exploitation des gisements pétroliers exploités en mer. En effet, les huiles lourdes de ces gisements ont tendance à se figer lors de leur transport entre le puits de production sous-marin et l'équipement de surface tel qu'une plate-forme, par suite des pertes thermiques dans la conduite flexible immergée en mer. Dans FR 2,563, 608 et FR 2,792, 995, il est décrit différents types d'isolation thermique. Dans FR 2,563, 608 l'isolation thermique est obtenue en spiralant à pas court et avec jeu, autour du noyau central des bandes d'isolation thermique de faible épaisseur typiquement inférieures à 5 mm. Dans FR 2,792, 995, le perfectionnement consiste à enrouler du profilés de fortes épaisseurs à pas long et avec jeu autour du noyau central de manière à éviter l'effet voûte de la structure d'isolation thermique. Ce type d'isolation thermique est dit passif car il n'apporte pas de la chaleur à la conduite, il ne peut que limiter les pertes de chaleur. Ce type d'isolation thermique pose quelques problèmes. - L'effet du matériau isolant sur la réduction des pertes de chaleur a une distribution logarythme. Par conséquent au delà d'une certaine épaisseur, l'impact d'un ajout d'isolant thermique sur l'efficacité de la structure isolante est négligeable. - Pour obtenir les conditions de démarrage de la production, l'isolation thermique ne peut apporter de la chaleur à la conduite. Pour éviter la création de bouchons, il est nécessaire d'injecter des agents chimiques de manière à fluidifier le produit transporté. Pour éviter ces problèmes, il est courant d'utiliser un système de chauffage actif. Le chauffage actif consiste à ajouter de la chaleur à la conduite en faisant circuler le long de la conduite un fluide caloporteur ou un courant électrique. Pour faire circuler un fluide caloporteur le long d'une conduite, il a été proposé dans le brevet US 6,102, 077 de disposer autour du noyau central de la conduite des conduites secondaires pouvant être utilisées par exemple pour le transport d'un fluide caloporteur. Ces conduites secondaires ne résistant pas aux forces d'écrasement exercées soit par les tensioneurs lors de la pose soit par la pression hydrostatique, on interpose entre ces conduites secondaires, des profilés flexibles généralement en matière plastique qui transmettent les efforts d'écrasement au noyau central. Un perfectionnement de ce système est d'utiliser comme profilé de transmission d'effort, un profilé d'isolation thermique similaire à ceux décrits dans la demande de brevet FR 2,792, 995. L'utilisation de conduites secondaires augmente considérablement le coût de la conduite. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle structure d'isolation thermique permettant la circulation d'un fluide caloporteur le long de cette conduite sans avoir à utiliser des conduites secondaires. La présente invention a aussi pour but de proposer une nouvelle méthode de chauffage actif par circulation d'un fluide caloporteur. Un autre objet de la présente invention est de proposer une conduite calorifugée pour le transport de fluides comportant une structure d'isolation thermique disposée autour d'un noyau central d'axe longitudinal et comprenant au moins une couche constituée de profilés pleins distincts, chaque profilé étant enroulé avec un pas long sur l'axe longitudinal, ladite conduite étant caractérisée en ce que au moins un profilé comporte un évidement longitudinal permettant la circulation d'un fluide. Avantageusement la structure d'isolation thermique peut comporter plusieurs couches. De préférence, les évidements seront réalisés sur les profilés de fortes épaisseurs de la couche la plus interne. Les couches supérieures peuvent être réalisées soit à partir de profilés de forte épaisseur enroulés à pas long soit à partir des bandes enroulées à pas court. Les évidements peuvent être réalisés soit sur les faces latérales soit sur les faces supérieures et/ou inférieures. Selon un autre mode de réalisation de la conduite calorifugée pour le transport de fluides de la présente invention, celle-ci comporte une structure d'isolation thermique disposée autour d'un noyau central d'axe longitudinal comprenant au moins une couche constituée de profilés et/ou de bandes enroulées à pas longs ou à pas court sur l'axe longitudinal et est caractérisée en ce qu'au moins l'un des profilés et/ou bandes est en matière poreuse. De préférence, le profilé ou bande est en matière macroporeuse. Un autre objet de la présente invention est une méthode de chauffage actif par circulation d'un fluide caloporteur dans une conduite comportant une structure d'isolation thermique, méthode caractérisée en ce que le fluide caloporteur circulant dans la structure d'isolation thermique. est en contact direct avec le matériau isolant. Le fluide caloporteur peut circuler soit au travers des jeux de la structure d'isolation thermique, soit dans un évidement d'au moins un profilé de l'isolation thermique, soit à l'intérieur d'un profilé ou bande réalisé en matière poreuse. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation préférés de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une conduite munie d'une isolation thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention constituée par deux couches de profilés. - La figure 2 est une vue schématique en coupe d'une conduite munie d'une isolation thermique selon un second mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une conduite munie d'une isolation thermique selon un troisième mode de réalisation de l'invention. - La figure 4 est une vue schématique en coupe d'une conduite munie d'une isolation thermique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention constituée par une couche de profilé et plusieurs couches de bandes.-- - La figure 5 est une vue schématique en coupe d'une conduite munie d'une isolation thermique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. - Les figures 6a à 6b représentent schématiquement diverses sections du profilé selon l'invention. Une conduite flexible comprend un noyau central constitué par des éléments disposés concentriquement les uns au-dessus des autres. Suivant la nature de l'élément le plus interne du noyau central, la conduite est dite, selon la terminologie anglo-saxonne, Smooth-bore lorsque l'élément le plus interne est une gaine polymérique et, dans ce cas, elle est recouverte par une voûte de pression réalisée par enroulement à pas court, enroulement pour lequel l'angle d'armage mesuré sur l'axe longitudinal est sensiblement de l'ordre de 700 à 800, d'un fil de forme agrafé ou non ; elle est dite rough-bore lorsque l'élément le plus interne est constitué par une carcasse métallique, également constituée par un fil ou feuillard enroulé à pas court, et entourée par une gaine polymérique. Dans les deux types de conduites, des nappes d'armures de traction sont enroulées autour de la couche inférieure adjacente, généralement une gaine polymérique intermédiaire. La conduite comprend au moins deux nappes d'armures dont les sens d'enroulement sont opposés et avec des angles d'armage appropriés. Une gaine d'étanchéité externe est prévue comme dernière couche. La structure de telles conduites est bien connue et on peut se reporter utilement aux nombreux brevets et publications publiés au nom de la demanderesse qui fabrique des conduites rigides et flexibles depuis des décennies. Une conduite rigide comprend un noyau central constitué par un tube métallique dont l'intérieur peut dans certains cas être revêtu par un cheminage plastique. Sur la figure 1, il est représenté un noyau central 1 d'axe longitudinal, tout autour duquel une structure d'isolation thermique 2 est disposée. La structure comprend deux couches constituées par des profilés 4 et 5 qui sont distincts les uns des autres. Chaque profilé 4 et 5 est enroulé sur le noyau central 1 avec un pas long sur l'axe longitudinal. Les profilés 4 comme présentés en figure 1, peuvent comporter un évidemment 6 sur leur face inférieure dans lequel un fluide peut circuler, de préférence ce fluide sera caloporteur. Contrairement à la solution proposée dans l'art antérieur (fluide caloporteur circulant dans des conduites secondaires), le fluide est directement en contact avec la conduite à chauffer. De plus, le fluide circulant librement dans la structure d'isolation thermique, toute la circonférence du noyau central 1 est en contact avec le fluide caloporteur ce qui améliore les échanges de chaleur entre le dit fluide et le dit noyau central. Sur la figure 2, la structure d'isolation thermique comprend deux couches constituées par des profilés 4'et 5 qui sont distincts les uns des autres. Les profilés 4'peuvent comporter sur leurs faces latérales un évidemment 6. Ces évidements 6 créeront un espace longitudinal dans lequel un fluide pourra circuler. Sur la figure 3, la structure d'isolation thermique comprend deux couches constituées par des profilés 5 et 7 qui sont distincts les uns des autres. Les profilés 5 sont en matière isolante conventionnelle, par contre les profilés 7 seront réalisés dans une matière isolante poreuse de manière à autoriser la circulation d'un fluide au travers du profilé. Un type de matériau pouvant convenir à cette application est un matériau macroporeux. Ce principe peut être également utilisé lorsque l'isolation thermique est réalisée sous forme de bandes de faible épaisseur enroulées à pas court sur l'axe longitudinal. Sur la figure 4, la structure isolante est composée d'une couche interne de profilés enroulés à pas long autour du noyau central. Ces profilés pouvant comprendre des évidements ou être réalisés en matière poreuse comme représenté dans les figures 1 à 3 et d'une ou plusieurs couches de bandes 8 enroulés à pas courts au-dessus de la première couche. Sur la figure 5, la structure isolante 2 est composée d'au moins une couche de bandes 8 enroulée à pas court autour de noyau central 1 avec un jeu 9 relativement important supérieur à 7%, un fluide pouvant circuler au travers de ces jeux. Les figures 6a et 6b montrent schématiquement différentes sections de profilés que l'on peut utiliser dans l'invention. Sur la figure 6a, le profilé 10 à une forme de S comportant une aile supérieure 10a et une aile inférieure lOb, l'aile 10a ayant une longueur plus importante que l'aile lOb. Les profilés 10 sont enroulés à pas long autour du noyau central en les imbriquant les uns dans les autres. L'aile 10a étant plus longue que l'aile lOb, un espace libre 5 est créé pour permettre la circulation d'un fluide. Sur la figure 6b, le profilé 11 a une forme de I créant ainsi un espace libre pour la circulation d'un fluide entre les ailes supérieures lla et llb et inférieures 11c et lld de deux profils successifs. De manière, à éviter les ponts thermiques dus à la présence du fluide, les ailes des profils peuvent se chevaucher créant une chicane qui évite ainsi la création d'un pont thermique. On comprend bien que selon le débit nécessaire de fluide caloporteur, le nombre d'évidements, d'espaces libres ou de profilés ou bandes poreux pourra varier en fonction des contraintes et des besoins spécifiques de l'application. N'importe quelle couche de l'isolation thermique pourra comprendre ces dispositifs de circulation de fluide. De préférence, ces dispositifs seront prévus sur la ou les couche (s) la/les plus interne (s) de manière à faire circuler le fluide caloporteur au plus près du produit à chauffer. REVENDICATIONS 1. Conduite flexible calorifugée pour le transport de fluides comportant une structure d'isolation thermique (2) disposée autour d'un noyau central (1) d'axe longitudinal et comprenant au moins une couche constituée de profilés pleins distincts, chaque profilé étant enroulé (4,4', 4,7) avec un pas long sur l'axe longitudinal caractérisée en ce qu'au moins un profilé comporte un évidement (5) longitudinal permettant la circulation d'un fluide. 2. Conduite selon la revendication 1 caractérisée en ce que la structure d'isolation thermique comporte plusieurs couches. 3. Conduite selon la revendication 2 caractérisée en ce que les évidements sont réalisés sur la couche d'isolation thermique la plus interne. 4. Conduite calorifugée pour le transport de fluides comportant une structure d'isolation thermique disposée autour d'un noyau central d'axe longitudinal constitué d'un enroulement de profilés ou de bandes caractérisée en ce que au moins l'un des profilés (7) ou l'une des bandes (8) est réalisé en matière poreuse. 5. Conduite selon la revendication 4 caractérisée en ce que la matière poreuse est un matériau macroporeux. 6. Méthode de chauffage actif par circulation d'un fluide caloporteur d'une conduite calorifugée ee comportant une structure d'isolation thermique (2) caractérisée en ce le fluide caloporteur circulant dans la structure d'isolation thermique circule au contact direct du matériau isolant. 7. Méthode selon la revendication 6 caractérisée en ce que le fluide caloporteur circule au travers des jeux (9) de la structure d'isolation thermique (2). 8. Méthode selon la revendication 6 caractérisée en ce que le fluide caloporteur circule au travers de l'évidement (5) d'au moins un des profilés (4, 4', 5) composant la couche d'isolation thermique. 9. Méthode selon la revendication 6 caractérisée en ce que le fluide caloporteur circule au travers d'au moins un profilé poreux.