Brevet FR2880954A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la localisation d'anomalies situées à l'intérieur d'une structure creuse située à même le sol et/ou enterrée. Ce procédé s'applique notamment, mais non exclusivement, à la maintenance des "pipelines" rigides ou souples, permettant l'acheminement d'huiles ou de gaz entre les lieux de production et les lieux de stockage ou de distribution, situés à même le sol et/ou enterrés. D'une façon générale, on sait qu'un "pipeline" est constitué d'une enveloppe 20 métallique, réalisée à partir de tronçons de tube d'acier, et d'une protection extérieure réalisée en béton. Les tronçons ont une longueur voisine de 12 mètres et un diamètre externe compris généralement entre 12 pouces et 36 pouces; ils sont reliés entre eux par soudure. Le revêtement de béton, permettant la protection de l'enveloppe métallique, a une épaisseur voisine de 2 à 5 centimètres. La soudure des tronçons métalliques et l.e revêtement de l'enveloppe en béton sont réalisés par des équipements proches du lieu de pose; lesquels équipements déposent le "pipeline" d'une manière continue sur le sol ou dans une tranchée, selon un trajet défini préalablement et contrôlé par un système de positionnement en valeur absolue. Par ailleurs les "pipelines" peuvent être posés d'une manière non rectiligne, pour des raisons liées à la nature du terrain; le sol n'est obligatoirement horizontal; d'autres "pipelines" peuvent être présents et constitués des obstacles à contourner ou à chevaucher. L'identification de chacun des "pipelines", indispensable pour assurer leur maintenance, est réalisée par l'intermédiaire d'éléments passifs, tels des plaques numérotées ou de couleurs différentes. Les dispositifs passifs sont en général, rapidement illisibles, rendant leur identification difficile, voire impossible. On sait par ailleurs que la maintenance des "pipelines" est précédée d'un 15 contrôle visuel et parfois radiographique de l'enveloppe métallique par l'intermédiaire d'un robot circulant à l'intérieur du "pipeline". Celui-ci peut ainsi détecter des anomalies, telles une corrosion du métal de l'enveloppe, une dégradation d'une soudure reliant deux tronçons, une déformation de l'enveloppe métallique provoquée par un déplacement accidentel du "pipeline". Ces informations peuvent être mémorisées au niveau du robot lui-même, ou transmises en temps réel, à une station de contrôle, par l'intermédiaire d'un cordon ombilical. La localisation des éventuelles anomalies est effectuée par l'intermédiaire des 25 soudures entre tronçons, constituant ainsi, par comptage depuis une origine, le référentiel associé au "pipeline" considéré. Ainsi la localisation d'une anomalie constatée, par le robot d'observation, au niveau de la soudure n, ou d'une anomalie constatée entre la soudure n et la soudure n+l, pourra être effectuée extérieurement, dans un second temps, par un comptage identique, depuis de la même origine, des soudures, étant donné que celles-ci sont apparentes indirectement de part la nature du revêtement en béton effectué au niveau desdites soudures. Ces opérations de contrôle interne des "pipelines" sont coûteuses compte tenu des moyens mis en oeuvre et génèrent par ailleurs des coûts d'immobilisation desdits moyens ainsi que des pertes d'exploitation liées à l'arrêt momentanée de la production. La localisation des éventuelles anomalies doit être, par conséquent, précise et sans risques d'erreur. Les moyens d'identification, cités précédemment, ne répondent que partiellement aux objectifs recherchés. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces 15 inconvénients. Elle propose d'effectuer une localisation externe d'anomalies situées dans une structure creuse, lesquelles anomalies ont été préalablement détectées par un dispositif circulant à l'intérieur de ladite structure creuse posée à même le sol et/ou enterrée, et positionnées par comptage, à partir d'une origine, de repères situés à intervalles réguliers accessibles à l'intérieur et à l'extérieur de ladite structure creuse, consistant à : définir par comptage, à partir de la même susdite origine, un repère accessible à l'extérieur de la structure creuse, positionner un module transpondeur sur le susdit repère, identifier le module transpondeur par un code d'identification, déterminer le nombre de repères séparant lesdites anomalies et ledit module transpondeur identifié. Ainsi le comptage, depuis une origine généralement définie comme étant l'ouverture d'accès au "pipeline", du nombre de repères telles les soudures reliant les différents tronçons entre eux, lesquelles sont visibles directement à l'intérieur de l'enveloppe métallique, et indirectement à l'extérieur du "pipeline", constitue un référentiel associé au "pipeline" considéré. Bien entendu, ce référentiel relatif au "pipeline" ne constitue pas un référentiel de positionnement en valeur absolue dudit "pipeline". D'autres moyens doivent être mis en oeuvre permettant de définir la relation topographique entre ce référentiel relatif du "pipeline" et le système de positionnement en valeur absolue accessible au niveau du sol. D'une façon plus précise, l'identification du référentiel relatif au "pipeline", constitué par des repères accessibles à l'intérieur et à l'extérieure que sont en l'occurrence les soudures reliant les tronçons, est effectuée par l'intermédiaire de transpondeurs, lesquels comprennent un code d'identification. Ainsi à proximité de toutes les n soudures (n étant égal ou supérieur à 1) , des transpondeurs seront solidaires mécaniquement du "pipeline", chacun desdits transpondeurs comportant au moins un code d'identification propre au "pipeline" et à la soudure associée au transpondeur correspondant. Un dispositif de lecture à distance de faible puissance du transpondeur comprenant des moyens de réception couplé à une antenne de réception pour capter à distance le signal émis par le transpondeur lorsqu'il est placé à proximité de celui-ci, et des moyens pour traiter le signal reçu et pour fournir les informations correspondantes au signal reçu, permettra d'identifier, sans risques d'erreur, la soudure associée audit transpondeur. Grâce à ces dispositions, le comptage des soudures effectué lors de la phase d'observation interne du "pipeline" permettant de positionner une éventuelle 30 anomalie, associé à l'identification externe des soudures effectuée par la lecture du code d'identification du transpondeur correspondant, permettra de localisée extérieurement ladite anomalie observée intérieurement. Bien entendu, les éventuelles anomalies externes observées seront localisées de la même manière grâce à l'identification externe des soudures, laquelle est effectuée par la lecture du code d'identification du transpondeur correspondant. Selon une particularité de l'invention, le dispositif de lecture pourra comprendre des moyens de mémorisation des informations correspondantes au signal reçu et des moyens de transmission à distance du code d'identification lu à une station réceptrice comprenant un terminal informatique. Selon une autre particularité de l'invention, le dispositif de lecture pourra comprendre des moyens d'écriture d'informations dans une mémoire inscriptible et lisible du transpondeur, concernant, à titre d'exemple, les caractéristiques de l'intervention de maintenance, les conditions opérationnelles dans lesquelles ont été effectuées les opérations de maintenance. La lecture et l'écriture d'informations clans la mémoire inscriptible et lisible du transpondeur pourront être effectuées in situ, à même le sol ou en milieu enterré, mais également préalablement en surface avant la mise en place dudit transpondeur dans la tranchée; dans ce cas, sont inscrites dans la mémoire du transpondeur des données définissant les conditions initiales propres à la structure enterrée concernée. Avantageusement, les fréquences d'exploitation pour la lecture et l'écriture d'informations dans la mémoire inscriptible et lisible clu transpondeur seront celles par exemple normalisées à ce jour en propagation libre dans l'air, à savoir 125 kHz et 134,2 kHz, ou tout autre fréquence de préférence plus faible que celles-ci. Quant aux puissances générées par le dispositif de lecture et d'écriture, elles seront comprises entre 1W et 100W, de préférence entre 4W et 20W. A titre d'exemple, les caractéristiques de fonctionnernent pourront être les suivantes: Fréquence: inférieure à 125 kHz; puissance: 20W; distance de lecture et d'écriture séparant le dispositif de lecture et d'écriture du transpondeur: 150 cm. Avantageusement, les modes de solidarisation in situ du transpondeur sur la structure creuse enterrée pourront être le collage, l'utilisation de sangles, ou l'utilisation de colliers ouverts; en cours de montage en usine, les modes de solidarisation seront essentiellement du type piton fixé ou noyé dans l'enrobage de la structure creuse réalisé en béton ou en résine. Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrit ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un organigramme de localisation d'anomalies à l'intérieur d'une structure creuse, la figure 2 représente une vue schématique d'un premier moyen de solidarisation du transpondeur, la figure 3 représente une vue schématique d'un second moyen de solidarisation du transpondeur, la figure 4 représente un schéma bloc d'un exemple d'architecture d'un transpondeur, la figure 5 représente un schéma bloc d'un exemple d'architecture d'un dispositif de lecture et d'écriture, et la figure 6 représente un schéma simplifié d'un système de contrôle d'un "pipeline" enterré. 25 30 Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le procédé pour la localisation d'anomalies situées à l'intérieur d'un structure creuse posée à même le sol et/ou enterrée comprend les étapes suivantes: définition du repère d'origine (bloc 1) permettant d'attribuer la même origine pour les phases d'observation interne de la structure et de localisation externe d'une éventuelle anomalie dans ladite structure, - observation interne de la structure et comptage des repères (bloc 2), - test présence d'anomalie (bloc 3) : É pas d'anomalie: test parcours effectué (bloc 4) ; si "oui" fin du procédé de localisation; si "non" continuation du procédé et retour (bloc 2), É présence anomalie: étape suivante. positionnement de l'anomalie observée (bloc 5) : É soit au voisinage d'un repère N, É soit entre les repères N et N+1, -mémorisation des repères associés aux anomalies observées (bloc 6), -test parcours effectué (bloc 7) : si "oui" fin du procédé de localisation; si "non" continuation du procédé et retour (bloc 2). Ainsi qu'il a été défini précédemment, lesdits repères accessibles à l'intérieur et à l'extérieur sont en l'occurrence les soudures reliant les tronçons du "pipeline". Par ailleurs, à proximité des ri soudures (n étant égal ou supérieur à 1), des transpondeurs sont solidaires mécaniquement de l'enveloppe externe du "pipeline". Cette enveloppe, réalisée en béton, assure une protection des tronçons métalliques; deux cas peuvent se présenter: le "pipeline" est enterré et la solidarisation du transpondeur doit s'effectuer in situ, le "pipeline" est en cours de pose et la solidarisation du transpondeur peut être effectuée durant l'opération de revêtement de la couche de béton. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le "pipeline", représenté en coupe, est constitué d'une enveloppe métallique 4, recouverte d'un revêtement en béton 3; l'ensemble repose sur le sol 5. Le positionnement du transpondeur peut être effectuée in situ. Le transpondeur 1 est solidaire d'un collier ouvert 2, réalisé en matériau souple et inaltérable; lequel collier, de part son élasticité, permet de positionner le transpondeur 1 au voisinage de la soudure reliant deux tronçons constituant l'enveloppe métallique 4. Par ailleurs, le transpondeur 1 sera positionné au voisinage de la génératrice supérieure du "pipeline", de manière à faciliter la lecture du code d'identification du transpondeur et par conséquent de la soudure correspondante. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le "pipeline", représenté en coupe, est constitué d'une enveloppe métallique 4, recouverte d'un revêtement en béton 3; l'ensemble est enterré dans le sol 5; néanmoins la réalisation du revêtement en béton a préalablement été effectuée par les équipements poseur de "pipeline". Dans ce cas, le transpondeur 1 comprendra un organe de scellement 2 permettant de solidariser le transpondeur du "pipeline" lors de la prise du 30 béton de revêtement. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, l'architecture d'un transpondeur comprend essentiellement: un processeur 1, destiné à la gestion des périphériques, à savoir: une mémoire ROM 2, destinée à contenir les instructions de "l'Operating System", une mémoire RAM 3, destinée à stocker temporairement les données durant les opérations de lecture et d'écriture, une mémoire de type EEPROM 4, destinée à l'écriture et à la lecture des données d'identification, une interface émission/réception HF 5, une antenne 6. Les transpondeurs utilisés, selon l'invention, pourront être de préférence de type passif; en effet, les transpondeurs actifs sont alimentés par une source d'énergie électrique, et par conséquent, ont une autonomie limitée. Dans le cas des transpondeurs passifs, l'énergie électromagnétique émise par le dispositif de lecture et d'écriture induit au niveau de l'antenne du transpondeur une énergie électrique permettant d'alimenter les différents organes du transpondeur. Les fréquences d'exploitation des transpondeurs autorisées sont les suivantes: 125 kHz, 13,56 MHz, 2,45 GHz, ainsi que la bande 860-926 MHz et 433 MHz. Dans le cas présent, compte tenu de l'enterrement du transpondeur dans un milieu solide, la fréquence porteuse sera inférieure à 125 kHz; la puissance d'émission du dispositif de lecture et d'écriture sera voisine ou supérieure à 4 W; ces caractéristiques permettent ainsi de lire le transpondeur à une distance voisine de 100 cm, et d'écrire des données dans la mémoire du transpondeur en étant proche de celui-ci. Dans l'exemple représenté sur la figure 5, l'architecture d'un dispositif de lecture et d'écriture comprend essentiellement: une unité centrale 1, un écran de visualisation 2, un clavier d'écriture 3, un émetteur HF de puissance 4, un récepteur HF à grand gain 5, un duplexeur 6, une antenne 7, une interface de liaison externe 8. Ces différents éléments sont alimentés par une batterie électrique autonome non représentée. Ainsi, on peut considérer que les éléments 4, 5, 6, 7 constituent la partie "transmetteur", et les éléments 1, 2, 3, 8, constituent la partie "lecture/écriture". L'interface 8 permet de communiquer avec un centre de gestion chargé de 20 conduire les opérations de maintenance. Dans l'exemple représenté sur la figure 6, sont représentés les différents acteurs chargés de la maintenance de "pipelines" enterrés. L'échelle de certains acteurs n'est pas respectée, dans le but de faciliter la description de la structure schématique d'un système de contrôle d'un "pipeline". Un "pipeline" PL est enterré à proximité d'un terminal TE; celui-ci permet 30 notamment d'accéder à l'intérieur du "pipeline" afin d'effectuer la maintenance. - ll - Dans le cas présent, un robot RTE d'observation et éventuellement de radiographie, de type par exemple: "ROV" ("Remotely Operated Vehicle"), emprunte l'intérieur du "pipeline" en étant raccordé par un cordon ombilical CTE à la station de contrôle et de cornmande du robot RTE située dans le terminal TE; le cordon ombilical CTE comprend notamment les circuits d'alimentation électrique, la liaison de télécommande, ainsi que la liaison vidéo associée à une caméra embarquée. Une pluralité de transpondeurs To, TI, T2,...TN,...Tp, Tp+I,... sont disposés sur l'enveloppe du "pipeline" PL, à proximité des soudures correspondantes reliant les tronçons métalliques. Un véhicule de maintenance VM, circulant au dessus du "pipeline", comprend, 15 au voisinage du sol, un dispositif d'écriture et de lecture DvM. Une liaison radiofréquence relie le véhicule de maintenance VM et le terminal TE par l'intermédiaire d'un satellite de télécommunication ST et de leurs antennes respectives AvM, ATE, AST. Ainsi, grâce au déploiement de ces moyens, il devient possible d'intervenir en temps réel sur un "pipeline" enterré suite à la détection d'une anomalie observée à l'intérieur du "pipeline". L'ensemble des informations collectées sera stocké à bord du centre de gestion du véhicule de maintenance VM. Par ailleurs, le véhicule de maintenance VM, par l'intermédiaire du dispositif d'écriture et de lecture DvM, pourra inscrire dans les différents transpondeurs 30 des informations consécutives à l'opération de maintenance, à savoir: - 12. - la référence Client, la référence géographique: longitude, latitude, profondeur d'enfouissement, la référence du "pipeline" : date de pose, n soudure,... la référence de l'intervention: nom de l'intervenant, date,... et transmettre au centre de gestion les données d'intervention (date, heure, intervenant, références des transpondeurs lus,...), et autres données pertinentes. A ce titre, une cartographie permettra de visualiser sur un écran informatique la localisation des "pipelines" et d'afficher les informations afférentes. Grâce à un procédé connu de zooms successifs, le centre de gestion des données d'intervention aura accès à l'ensemble des informations concernant le parc de"pipelines" au niveau régional, puis au niveau de la zone, puis au niveau du proche immédiat, puis enfin au niveau du "pipeline" représenté par un tronçon et les transpondeurs correspondants, chacun desdits transpondeurs étant associé à un tableau contenant les informations inscrites dans la mémoire du transpondeur. Ainsi, le procédé selon l'invention, de localisation d'anomalies situées à l'intérieur et ou à l'extérieur d'une structure creuse posée à même le sol et/ou enterrée, permet d'effectuer des opérations de maintenance en réponse aux objectifs recherchés, c'est-à-dire: un risque d'erreurs quasiment nul, des temps d'intervention réduits et par conséquent des coûts d'immobilisation et des pertes d'exploitation diminués. Par ailleurs, l'exploitation de transpondeurs installés in situ permet une meilleure connaissance des conditions de maintenance et l'enrichissement de bases de données garantes d'une meilleure qualité des opérations de maintenance. - 13 - Revendications 1. Procédé de localisation externe d'anomalies situées dans une structure creuse posée à même le sol et/ou enterrée (PL), lesquelles anomalies ont été préalablement détectées par un dispositif (RTE) circulant à l'intérieur de ladite structure creuse, et positionnées par comptage, à partir d'une origine, de repères situés à intervalles réguliers accessibles à l'intérieur et à l'extérieur de ladite structure creuse (PL) , caractérisé en en ce qu'il consiste à : a. définir par comptage, à partir de la même susdite origine, un repère accessible à l'extérieur de la structure creuse, b. positionner un module transpondeur (T) sur le susdit repère, c. identifier le module transpondeur (T) par un code d'identification, d. déterminer le nombre de repères séparant lesdites anomalies et ledit module transpondeur identifié (T). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure creuse (PL) est un "pipeline" posé à même le sol et/ou enterré. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les repères situés à intervalles réguliers accessibles à l'intérieur et à l'extérieur de ladite structure creuse (PL) sont les soudures reliant des tronçons métalliques constituants l'enveloppe de la structure creuse (PL). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un transpondeur (T) est localisé à proximité d'une susdite 30 soudure. - 14 - 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'identification du module transpondeur par un code d'identification est effectuée par l'intermédiaire d'un dispositif de lecture et d'écriture (DvM). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'identification du module transpondeur par un code d'identification est effectuée à une fréquence égale à 125 kHz ou égale à 134,2 kHz et à une puissance comprise entre 1 W et 100W, de préférence entre 4 W et 20W. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'identification du module transpondeur par un code d'identification est effectuée à une fréquence inférieure à 125 kHz et à une 15 puissance comprise entre 1 W et 100W, de préférence entre 4 W et 20W. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de lecture et d'écriture (DvM) comprend des moyens de mémorisation et des moyens de transmission à distance. 20 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, destiné à la localisation externe d'anomalies situées dans une structure creuse posée à même le sol et/ou enterrée (PL), lesquelles anomalies ont été préalablement détectées par un dispositif (RTE) circulant à l'intérieur de ladite structure creuse (PL), et positionnées par comptage, à partir d'une origine, de repères situés à intervalles réguliers accessibles à l'intérieur et à l'extérieur de ladite structure creuse (PL), caractérisé en en ce qu'il comprend: a. des moyens de définition par comptage, à partir de la même susdite 30 origine, d'un repère accessible à l'extérieur de la structure creuse (PL), - 15 - b. des moyens de positionnement d'un module transpondeur (T) sur le susdit repère, c. des moyens d'identification du module transpondeur (T) par un code d'identification, d. des moyens de détermination du. nombre de repères séparant lesdites anomalies et ledit module transpondeur identifié (T). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du module transpondeur 10 sur le susdit repère comprennent un collier (2) ouvert réalisé en matériau souple et inaltérable. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du module transpondeur sur le susdit repère comprennent une sangle réalisée en matériau souple et inaltérable. 12. Dispositif' selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du module transpondeur sur le susdit repère consistent en un collage. 13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du module transpondeur sur le susdit repère comprennent un organe de scellement (2) dans le béton ou la résine d'enrobage de ladite structure creuse. 14. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'identification du module transpondeur par un code d'identification comprennent un dispositif de lecture et d'écriture (DvM). - 16 - 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le susdit dispositif de lecture et d'écriture (DvM) peut inscrire des données initiales dans le module transpondeur avant enfouissement. 16. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure creuse (PL) est un "pipeline" souple ou rigide posé à même le sol ou enterré.