Brevet FR3013100A1 — publié le 20150515

Système de conduite sous-marine souple de grande dimension La présente invention concerne de manière générale un système de conduite sous-marine souple de grande dimension pour plate-forme flottante en mer. La présente invention concerne également une conduite sous-marine souple, extensible et rétractable entre un état non-déployé et un état opérationnel, apte à conduire de l'eau de mer d'une extrémité inférieure vers une extrémité supérieure dans l'état opérationnel. Un tel système de conduite sous-marine souple de grande dimension est utilisable notamment dans des installations de production de l'électricité en exploitant l'énergie thermique des mers (ETM). Plus précisément, cette production repose en partie sur l'utilisation d'eau de mer à basse température (typiquement 5 °C) dans des quantités importantes. Pour bénéficier d'une différence de température maximale, les installations ETM sont généralement conçues pour être utilisées en zone tropicale. Le moyen couramment envisagé pour utiliser cette source froide dans le procédé thermodynamique est de pomper l'eau de mer en grande quantité à des profondeurs importantes jusqu'une plate-forme flottante en mer. Des conduites de grandes dimensions sont ainsi nécessaires afin d'assurer ce pompage. De manière générale, la longueur de ces conduites est de l'ordre de 1000 m et leur diamètre peut atteindre plusieurs mètres. De plus, étant placées dans le milieu sous-marin, ces conduites doivent généralement résister aux conditions environnementales et météorologiques extrêmes. Ainsi, par exemple, un cyclone ou une tempête peut endommager sérieusement la conduite et de la rendre inutilisable par la suite. Dans certains cas, il est même envisageable de remonter la conduite sur la plateforme flottante, par exemple si un préavis météorologique annonçant les tempêtes a été lancé. Typiquement, de tels préavis météorologiques sont accessibles deux à trois jours en avance. Parfois, la conduite peut aussi avoir besoin d'une maintenance ou d'une réparation partielle, ce qui peut être effectué seulement en remontant la conduite. Ces deux exemples montrent qu'il est important de pouvoir remonter une telle conduite au cours de son fonctionnement sous un délai raisonnable. Dans les systèmes de conduite souples connus (voir par exemple US 4 358 225), la conduite est constituée d'une succession de modules annulaires qui sont progressivement assemblés les uns aux autres ou désassemblés. Ceci ne permet pas une remontée suffisamment rapide de la conduite, notamment en cas de préavis de tempête. Le but de la présente invention est de proposer un système de conduite sous- marine souple de grande dimension adapté pour permettre une remontée rapide de la conduite sous-marine souple. À cet effet, l'invention a pour objet un système de conduite sous-marine souple comprenant : - une conduite souple comportant plusieurs pans reliés entre eux par une fermeture à glissière sur chacun de leurs côtés latéraux, la conduite comportant des moyens de maintien d'une section circulaire de la conduite qui sont à la fois flexibles et aplatissables ; et - un dispositif adapté pour être placé sur la plate-forme à l'extrémité supérieure de la conduite, permettant d'enrouler et de dérouler chacun des pans de la conduite, ce dispositif comprenant un tambour pour chacun des pans. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le système comporte, l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les pans sont d'un seul tenant et réalisées dans un matériau textile ; - les pans sont réalisés en un matériau non autoportant ; - les moyens de maintien sont des lattes flexibles ayant au repos une forme arquée, les lattes étant insérées dans des fourreaux présents sur chaque pan ; - le nombre de pans est compris entre 2 et 4 et est de préférence 3 ; - chaque pan comprend un lest à sa partie inférieure pour assurer la stabilité de la conduite lors de son déploiement ; - tous les pans comprennent un lest commun ; - le lest comprend un filtre ; et - le lest comprend en plus une pompe. L'invention propose également une conduite sous-marine souple pour un système tel que défini ci-dessus, comprenant plusieurs pans reliés entre eux par une fermeture à glissière sur chacun de leurs côtés latéraux, la conduite comprenant des moyens de maintien d'une section circulaire de la conduite qui sont à la fois flexibles et aplatissables. L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un tel système pour l'exploitation de l'énergie thermique des mers. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système de conduite sous-marine souple selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d'une plate-forme flottante et des tambours faisant partie du système de la figure 2 ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une conduite sous-marine souple selon l'invention ; - la figure 4 est une vue agrandie du détail IV de la figure 3 ; et - la figure 5 est une partie d'une coupe horizontale de la figure 3, suivant la ligne V - V de la figure 4. Un système 10 de conduite sous-marine souple est illustré sur la figure 1. Ce système 10 comprend une conduite 12 sous-marine souple extensible et rétractable entre un état non-déployé et un état opérationnel et apte à conduire de l'eau de mer d'une extrémité inférieure vers une extrémité supérieure dans l'état opérationnel. Le système 10 comprend également trois tambours 14A, 14B et 14C situés à l'extrémité supérieure de la conduite 12. Les tambours 14A, 14B et 14C sont installés sur un support 15 solidaire d'une plate-forme P flottante en mer comme ceci est montré sur la figure 2. L'extrémité inférieure de la conduite 12 est destinée à être immergée à des profondeurs importantes dans la mer. Ces profondeurs sont comprises par exemple entre 800 et 1200 m. Ainsi, la conduite 12 est apte à conduire des eaux profondes froides jusqu'à la plate-forme P. Ces eaux froides, dont la température est comprise généralement entre 3 et 7°C, sont utilisées par exemple dans un procédé thermodynamique de production de l'électricité en exploitant l'énergie thermique des mers (ETM). L'installation est située sur la plate-forme P. Afin d'assurer une certaine stabilité de la conduite 12 dans des eaux profondes, le système 10 comporte un lest 16 placé à l'extrémité inférieure de la conduite 12 comme ceci est illustré sur la figure 1. Ce lest 16 est formé par exemple d'un tronçon annulaire de diamètre sensiblement égal à celui de la conduite 12. Il est complété par exemple par un filtre 18 permettant d'éviter l'introduction dans la conduite de corps étrangers, de plantes ou d'animaux sous-marins. La circulation d'eau dans la conduite 12 est assurée par une pompe 20 située dans la partie inférieure de la conduite 12, celle-ci travaillant ainsi en surpression. Selon un autre exemple de réalisation, la pompe 20 est placée dans la partie supérieure de la conduite 12 et travaille alors en dépression. Selon encore un autre exemple de réalisation, le lest 16 comprend la pompe 20 et le filtre 18. Comme illustré sur la figure 1, la conduite 12 est formée par trois pans 26A, 26B et 26C. Chaque pan 26A, 26B ou 26C comprend par exemple un lé de longueur sensiblement égale à celle de la conduite 12 dans l'état opérationnel. Les pans 26A, 26B et 26C sont aptes à être enroulés chacun sur le tambour correspondant 14A, 14B et 14C dans l'état non-déployé de la conduite 12. De plus, chaque pan 26A, 26B ou 26C est apte à être enroulé sur le tambour correspondant 14A, 14B ou 14C de façon aplatie. Dans l'état opérationnel de la conduite 12, les pans 26A, 26B et 26C définissent un espace tubulaire s'étendant suivant une direction axiale X sensiblement vertical comme ceci est montré sur la figure 1. Le diamètre de cet espace tubulaire est compris par exemple entre 1,8 et 2,2 m. Selon l'exemple de réalisation dans lequel la pompe 20 est placée dans la partie supérieure de la conduite 12, le lest 16 et le filtre 18 sont aussi réalisés en trois parties aptes à être reliées entre elles dans l'état opérationnel de la conduite 12. Elles sont aptes par ailleurs à être séparées dans l'état non-déployé de la conduite 12 afin de permettre un enroulement quasi-complet des pans 26A, 26B et 26C sur les tambours 14A, 14B et 14C. Selon un autre exemple de réalisation le lest 16 et le filtre 18 sont réalisés chacun en une seule pièce. D'autres exemples de réalisation de ces composants sont également possibles. Afin de former l'espace tubulaire, chaque pan 26A, 26B et 26C comporte une fermeture 28 à glissière sur chacun de ses deux côtés latéraux. Cette fermeture 28 est apte à relier les pans 26A, 26B et 26C les uns aux autres et sera décrite plus en détail par la suite. Chaque pan comporte une surface intérieure orientée vers la partie intérieure de l'espace tubulaire et une surface extérieure orientée vers la direction opposée. Selon un premier mode de réalisation, les pans 26A, 26B et 26C sont réalisés en un matériau non autoportant sans mémoire de forme. Celui-ci est par exemple représenté par un tissu ou un non-tissé à structure fibreuse enduite. En particulier, ce matériau est par exemple une membrane de type à support en fil de verre et enduction de silicone ou de PVC. Selon un deuxième mode de réalisation, les pans 26A, 26B et 26C sont réalisés en un matériau flexible avec mémoire de forme. Ainsi, une forme arquée est définie par chacun des trois pans 26A, 26B ou 26C pour former un cylindre de section sensiblement circulaire dans l'état opérationnel de la conduite 12. Dans l'état non-déployé de la conduite 12, les formes arqués de ce matériau sont aptes à être aplaties afin de permettre l'enroulement à plat sur les tambours 14A, 14B et 14C. Dans le premier mode de réalisation, la forme circulaire de la conduite 12 est assurée par des lattes 33A, 33B et 33C flexibles montrées sur la figure 3. À cet effet, chaque pan 14A, 14B et 14C comporte une pluralité de fourreaux respectifs 35A, 35B et 35C distribués le long du pan correspondant, à des niveaux différents. Chaque fourreau définit un espace de réception pour une latte 33A, 33B et 33C correspondante et s'étend sensiblement perpendiculairement aux deux côtés latéraux du pan correspondant. Les fourreaux 35A, 35B et 35C sont réalisés par exemple en un matériau sensiblement identique à celui des pans 14A, 14B et 14C. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, les fourreaux 35A, 35B et 35C sont formés par des enveloppes continues situées chacune sur la surface extérieure du pan correspondant et comportant une ouverture permettant la réception des lattes 33A, 33B et 33C à chacune de ses deux extrémités. Selon un autre exemple de réalisation, les fourreaux sont situés sur les surfaces extérieures des pans et sont discontinus. Autrement dit, dans cet exemple, chaque fourreau comporte une pluralité de passants distribués le long du fourreau. Selon encore un autre exemple de réalisation, les fourreaux 35A, 35B et 35C, continus ou discontinus, sont situés sur les surfaces intérieures des pans correspondants. Les lattes 33A, 33B et 33C sont réalisées en un matériau flexible avec mémoire de forme. Au repos, chaque latte définit une forme arquée en tiers de cercle. Dans l'état non- déployé de la conduite 12, les lattes sont aptes à être aplaties et enroulées sur les tambours 14A, 14B, 14C avec les pans correspondants. Dans l'état opérationnel de la conduite 12, l'ensemble des lattes 33A, 33B et 33C situées à un même niveau définissent un anneau circulaire de diamètre sensiblement égal à celui de la conduite 12. À cette fin, les lattes comportent des moyens d'interconnexion permettant de définir un anneau circulaire continu comme ceci est montré sur les figures 3 à 5. Ainsi, chaque latte comporte une extrémité 37 de réception définissant un espace creux, par exemple de forme convergente, et une extrémité 38 saillante de forme sensiblement complémentaire à cet espace creux comme ceci est montré sur la figure 5. La fermeture à glissière 28 est montrée sur les figures 3 à 5. Sur ces figures, la fermeture 28 représente le produit commercialisé par la société ILLINOIS TOOL WORKS sous la marque MAXIGRIP®. Dans cet exemple de réalisation, la fermeture 28 comprend deux parties 40 et 41. Chacune des deux parties 40 et 41 comprend une partie de support 42A, 42B et 42C cousue respectivement à chaque pan 14A, 14B et 14C, tout au long des côtés latéraux correspondants de ce pan, et une partie de fermeture 43A, 43B et 43C. Ainsi, par exemple, sur la figure 5, la partie 42A est cousue sur la surface extérieure du pan 14A, et la partie 43A associée est dirigée vers l'intérieur. De même, la partie 42C est cousue sur la surface intérieure du pan 14C, et la partie 43C associée est dirigée vers l'extérieur. Les deux parties 43 adjacents définissent des formes conjuguées situées l'une vers l'autre et adaptées pour s'interpénétrer à la manière d'une fermeture à glissière en reliant ainsi les deux pans adjacents. Dans cet exemple, les parties 43 comprennent deux doigts 44 à extrémité 45 recourbée en contre-dépouille. Les parties 40 et 41 sont aptes à être séparées dans l'état non-déployé de la conduite 12. Bien entendu, cette fermeture 28 assure l'étanchéité de la liaison entre les deux pans adjacents et est apte à supporter les efforts exercés sur la conduite 12. Comme illustré sur la figure 1, le système 10 comporte en outre trois moyens 46 d'engagement solidaires du support 15, permettant d'assurer la liaison des deux parties 43 des pans adjacents lors du déroulement des pans. Le fonctionnement du système 10 va maintenant être décrit. Le système 10 est initialement installé sur la plate-forme flottante P et la conduite 12 se trouve dans l'état non-déployé. Ainsi, chaque pan 26A, 26B ou 26C est enroulé sur le tambour 14A, 14B ou 14C correspondant. L'ensemble des lattes 35A, 35B et 35C est également enroulé à plat avec les pans 30 correspondants. En fonction de réalisation du lest 16, du filtre 18 et de la pompe 20, ils sont attachés ou détachés des pans 26A, 26B et 26C à ce stade. L'extrémité inférieure des trois pans est tout d'abord engagée dans les moyens d'engagement 46, pour relier entre eux les pans. L'extension de la conduite 12 commence donc d'abord par mise en place du lest 16, du filtre 18, et de la pompe 20 si celle-ci est apte à être placée dans la partie inférieure de la conduite 12. Si le lest 16 et le filtre 18 sont réalisés en trois parties, leur mise en place inclut aussi l'assemblage de ces trois parties. Dans le cas contraire, le lest 16 et le filtre 18 peuvent déjà être positionnés sur les trois parties de la conduite dont l'extrémité est partiellement déroulée. Ensuite, les pans 26A, 26B et 26C commencent leur déroulement à partir des tambours 14A, 14B et 14C. Grâce à son poids, le lest 16 fournit aux pans un effort suffisant pour que ce déroulement puisse avoir lieu. Bien entendu, d'autres moyens facilitant le déroulement, comme des moteurs électriques ou des moyens mécaniques dans les tambours par exemple, sont aussi envisageables. Les pans 26A, 26B et 26C sont reliés les uns aux autres, au fur et à mesure de déroulement, à l'aide des parties 43 de la fermeture 28. Dès qu'elles quittent les tambours 14A, 14B et 14C, les lattes 33A, 33B et 33C prennent leur forme arquée et définissent ainsi une forme arquée pour chacun des pans 26A, 26B et 26C. L'ensemble des lattes 33A, 33B et 33C situées sur un même niveau forme ensuite un anneau continu. Guidée par la fermeture à glissière 28, l'extrémité saillante 38 rentre dans l'espace creux de l'extrémité de réception 37. Ainsi, les trois pans 26A, 26B et 26C définissent un espace tubulaire d'axe X. Dans cet état, la conduite 12 est prête à conduire de l'eau de mer. S'il est nécessaire de remonter la conduite 12, dans le cas d'un préavis météorologique de tempête ou pour une maintenance par exemple, le procédé décrit s'effectue dans l'ordre inverse. L'extension et la remontée de la conduite peuvent s'effectuer particulièrement rapidement, par exemple la remontée d'une conduite de longueur 1000 m peut être réalisée en moins de 24 heures, ce qui correspond à une vitesse linéaire inférieure à 1 m/min. Cette durée est compatible avec un préavis météorologique, qui est annoncé généralement deux à trois jours en avance.35 REVENDICATIONS1.- Système (10) de conduite sous-marine souple de grande dimension pour plate-forme (P) flottante en mer, caractérisé en ce qu'il comprend : - une conduite (12) souple comportant plusieurs pans (26A, 26B, 26C) reliés entre eux par une fermeture (28) à glissière sur chacun de leurs côtés latéraux, la conduite (12) comportant des moyens de maintien d'une section circulaire de la conduite (12) qui sont à la fois flexibles et aplatissables ; et - un dispositif adapté pour être placé sur la plate-forme (P) à l'extrémité supérieure de la conduite (12), permettant d'enrouler et de dérouler chacun des pans (26A, 26B, 26C) de la conduite (12), ce dispositif comprenant un tambour (14A, 14B, 14C) pour chacun des pans (26A, 26B, 26C). 2. Système (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pans (26A, 26B, 26C) sont d'un seul tenant et réalisées dans un matériau textile. 3. Système (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que : - les pans (26A, 26B, 26C) sont réalisés en un matériau non autoportant ; et en ce que - les moyens de maintien sont des lattes (33A, 33B, 33C) flexibles ayant au repos une forme arquée, les lattes (33A, 33B, 33C) étant insérées dans des fourreaux (35A, 35B, 35C) présents sur chaque pan (26A, 26B, 26C). 4. Système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de pans (26A, 26B, 26C) est compris entre 2 et 4 et est de préférence 3. 5. Système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pan (26A, 26B, 26C) comprend un lest (16) à sa partie inférieure pour assurer la stabilité de la conduite (12) lors de son déploiement. 6. Système (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que tous les pans (26A, 26B, 26C) comprennent un lest (16) commun. 7. Système (10) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le lest (16) comprend un filtre (18). 8. Système (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le lest comprend en plus une pompe (20). 9. Conduite (12) sous-marine souple pour un système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend plusieurs pans (26A, 26B, 26C) reliés entre eux par une fermeture (28) à glissière sur chacun de leurs côtés latéraux, la conduite (12) comprenant des moyens de maintien d'une section circulaire de la conduite qui sont à la fois flexibles et aplatissables. 10. Utilisation d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour l'exploitation de l'énergie thermique des mers.5