Brevet FR3047308A1 — publié le 20170804

Titre de l'invention Procédé de surveillance du comportement thermomécanique d'une conduite sous-marine de transport de fluides sous pression Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des conduites sous-marines de transport de fluides reposant au fond de la mer ou assurant la liaison fond-surface pour le transfert d'hydrocarbures, par exemple de pétrole et de gaz, issus de puits de production sous-marins. Les conduites sous-marines de transport de fluides sont couramment utilisées dans la production offshore d'hydrocarbures. Ainsi, dans un champ de production offshore, on exploite généralement plusieurs puits qui peuvent être séparés les uns des autres de plusieurs kilomètres, voire dizaines de kilomètres. Les fluides issus des divers puits doivent être collectés par des conduites posées au fond de la mer et transférés par des conduites de liaison fond-surface depuis une conduite sous-marine reposant au fond de la mer vers une installation en surface qui va les recueillir, par exemple au niveau d'un navire ou d'un point de collecte situé sur la côte. Il existe différents types de conduites sous-marines utilisées pour le transport de fluides. L'invention s'intéresse plus particulièrement aux conduites coaxiales de type « Pipe In Pipe » ou PIP, c'est-à-dire « conduite dans une conduite », dans laquelle un tube en acier interne transporte les fluides et un tube en acier externe coaxial au précédent, appelé aussi « enveloppe externe », est en contact avec le milieu ambiant, c'est-à-dire avec l'eau. Généralement, ces conduites coaxiales sont assemblées à terre en éléments de longueur unitaire (on parle de double, triple ou quadruple joints, ci-après indifféremment dénommées « quad-joints » pour quadruple sections de tube), de l'ordre de 10 à 100m selon la capacité de tenue en charge du système de pose. Ces quad-joints sont alors transportées en mer sur un navire de pose. Lors de la pose, les quad-joints sont raccordés les uns aux autres à bord du navire et au fur et à mesure de leur pose en mer. La pose peut s'effectuer par l'intermédiaire d'une tour de pose en J positionnée sur le navire de pose. Avec la pose en J, la conduite sous- 3047308 2 marine est typiquement descendue du navire de pose pratiquement verticale (entre +30° et -10° par rapport à la verticale). La pose en J est une pose caténaire simple dans laquelle l'inclinaison quasi-verticale de la conduite diminue au fur et à mesure de son déplacement vers le bas 5 jusqu'à épouser la pente du fond de la mer. Compte tenu de leur spécificité, les conduites sous-marines de transport de fluides sont conçues pour atteindre un haut niveau de performance thermique et des versions spécifiques ont été développées pour répondre de manière plus adaptée aux grands fonds, c'est à dire 10 pour résister à la pression du fond de la mer. En effet, la pression de l'eau étant sensiblement de 0.1 MPa, soit environ 1 bar pour 10m de profondeur, la pression à laquelle doivent résister les conduites sous-marines est alors d'environ 10 MPa, soit environ 100 bars pour 1000m de profondeur et d'environ 30 MPa, soit environ 300 bars pour 3000m de 15 profondeur. Par ailleurs, les conduites sous-marines sont soumises à d'importantes contraintes mécaniques, à la fois au cours de leur pose au fond de la mer par l'intermédiaire de la tour de pose en J qui entraîne d'importantes déformations (notamment des flexions) de chacun des 20 quad-joints de la conduite, mais aussi pendant la phase de production (auto-contraintes thermiques et contraintes dues aux sollicitations extérieures). En effet, lorsque la conduite sous-marine est installée au fond de la mer et que le réseau est en phase de production, le tube interne des quad-joints de la conduite est soumis à la pression élevée des 25 fluides qu'il transporte (cette pression pouvant dépasser les 100 bars). De plus, il est fréquent que le fond marin sur lequel repose la conduite bouge, ce qui entraîne des déplacements de la conduite, et donc des contraintes sur ces dernières. Or, les contraintes mécaniques subies par les conduites sous- 30 marines, et plus particulièrement les tubes internes de conduites PIP, ainsi que la température à laquelle elles sont soumises (les hydrocarbures issus des puits de production sous-marins sortent à une température de l'ordre de 70°C), risquent de provoquer des dégâts importants, voire une rupture, des conduites. 35 3047308 3 Objet et résumé de l'invention Il existe donc un besoin de pouvoir surveiller le comportement thermomécanique d'une conduite sous-marine de transport de fluides, aussi bien au cours de sa pose qu'en phase de production. 5 Conformément à l'invention, ce besoin est atteint grâce à un procédé de surveillance du comportement thermomécanique d'une conduite sous-marine de transport de fluides sous pression, la conduite sous-marine étant réalisée par assemblage d'une pluralité d'éléments unitaires de conduite mis bout à bout, le procédé comprenant : 10 une étape d'étalonnage mécanique consistant, à l'aide d'au moins un câble de mesure muni d'au moins un capteur à fibre optique utilisant au moins la rétrodiffusion de Brillouin et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les déformations subies par chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre 15 à différentes sollicitations mécaniques de directions et d'intensités prédéterminées, et, à partir de ces mesures de déformations, à établir une signature mécanique de chaque élément unitaire de conduite ; une étape d'étalonnage thermique consistant, à l'aide d'un moins un câble de mesure muni d'au moins un capteur à fibre optique 20 utilisant au moins la rétrodiffusion Raman et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les évolutions de températures de chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre à différentes puissances électriques de chauffe, et, à partir de ces mesures de températures, à établir une signature thermique de chaque 25 élément unitaire de conduite ; et une étape de surveillance consistant à récupérer les variations du signal optique injecté dans les capteurs à fibre optique lorsque la conduite est en service, et, à partir de ces variations du signal optique et des signatures mécanique et thermique de chaque élément unitaire de 30 conduite, à déterminer les déformations subies par chaque élément unitaire de conduite. Par conduite « en service », on entend ici que la conduite est soit en cours de pose, soit opérationnelle pendant la phase de production du réseau. 35 Le procédé de surveillance selon l'invention est remarquable en ce qu'il utilise des signatures mécaniques et thermiques qui sont propres à 3047308 4 chaque élément unitaire (ou quad-joint) de la conduite sous-marine pour surveiller la température et les contraintes mécaniques subies par la conduite. Avant leur pose, au cours de l'étape d'étalonnage mécanique, chaque élément unitaire de conduite est testé à terre (en laboratoire ou 5 en usine) et subit différentes sollicitations mécaniques de directions et d'intensités prédéterminées. Les déformations répercutées sur l'élément unitaire de conduite sont mesurées par les capteurs à fibre optique (à chaque capteur à fibre optique est associée la mesure d'un paramètre de déformation de l'élément unitaire de conduite). Au cours de l'étape de 10 surveillance proprement dite, les mesures effectuées par les capteurs à fibre optique sont utilisées pour déterminer, au moyen des signatures mécaniques propres à chaque élément unitaire de conduite, les déformations subies en service par chacun de ces éléments unitaires de conduite. A partir de la connaissance du comportement mécanique de 15 chaque élément unitaire de conduite, il est alors possible de reconstruire le comportement mécanique global de la conduite sous-marine, aussi bien au cours de sa pose que pendant la phase de production. En particulier, les signatures de chaque élément unitaire de conduite constituent des référentiels qui permettent de localiser les évènements tout au long de la 20 vie de la conduite Le procédé selon l'invention est par ailleurs tout particulièrement adapté à la technique de pose en J de la conduite sous-marine au cours de laquelle aucune déformation permanente n'est induite à la conduite (on reste sous 90% de la limite élastique de la conduite). 25 Une fois posée, la conduite reste toujours dans un domaine linéaire (à moins de 66% de la limite élastique), ce qui autorise une linéarisation des phénomènes de perturbation subis par la conduite (tels que les déformations). De même, avant leur pose, au cours de l'étape d'étalonnage 30 thermique, chaque élément unitaire de conduite est soumis à différentes puissances de chauffe. Les évolutions de température de l'élément unitaire de conduite sont mesurées par le capteur à fibre optique utilisant la rétrodiffusion Raman. Ces évolutions de température, propres à chaque élément unitaire de conduite, permettent de déterminer des fonctions de 35 rétrodiffusion thermique dont les valeurs correspondent aux valeurs d'élévation de température subie par l'élément unitaire de conduite. Au 3047308 5 cours de l'étape de surveillance proprement dite, les mesures effectuées par le capteur à fibre optique utilisant la rétrodiffusion Raman sont utilisées pour déterminer, au moyen de la signature thermique propre à chaque élément unitaire de conduite, la température vue en service par 5 chacun des éléments unitaires de conduite. La connaissance de la température de chaque élément unitaire de conduite permet notamment de contrôler le fonctionnement des câbles électriques de chauffe et d'observer le vieillissement de l'isolant et l'apparition de couches d'hydrates dans la conduite. 10 Le procédé de surveillance selon l'invention permet en outre de connaître précisément l'état de la conduite sous-marine au niveau des raccordements entre les différents éléments unitaires de conduite, ce qui n'est pas possible avec une ligne unique de mesures sur toute la longueur de la conduite. 15 La signature mécanique d'un élément unitaire de conduite peut comprendre une matrice de raideur dont les valeurs correspondent aux valeurs de déformation subie par l'élément unitaire de conduite lorsqu'il a été soumis à terre aux différentes sollicitations mécaniques. Ainsi, la matrice de raideur qui est établie à l'aide de ces mesures représente 20 l'identité mécanique propre à chaque élément unitaire de conduite. Dans ce cas, la détermination des déformations subies par chaque élément unitaire de conduite peut comprendre un calcul d'inversion de la matrice de raideur associée la signature mécanique de chaque élément unitaire de conduite. 25 De même, la signature thermique d'un élément unitaire de conduite peut comprendre des fonctions de rétrodiffusion thermique dont les valeurs correspondent aux valeurs d'élévation de température subie par l'élément unitaire de conduite lorsqu'il a été soumis à terre aux différentes puissances de chauffe. Dans ce cas, la température vue en 30 service par chacun des éléments unitaires de conduite peut être déterminée au moyen de ces fonctions de rétrodiffusion thermique. De façon avantageuse, le calcul des déformations subies par chaque élément unitaire de conduite comprend l'inversion de la matrice de raideur associée la signature mécanique de chaque élément unitaire de 35 conduite. 3047308 6 Les sollicitations mécaniques de directions et d'amplitudes prédéterminées appliquées à terre à chaque élément unitaire de conduite peuvent comprendre l'une ou plusieurs des sollicitations suivantes : sollicitation en torsion, sollicitation en traction/compression, sollicitation en 5 flexions, et sollicitation en pression. Les câbles de mesure à capteurs à fibre optique peuvent être positionnés sur les éléments unitaires de conduite de sorte à s'étendre sensiblement parallèlement à un axe longitudinal de ladite conduite. De préférence, les capteurs à fibre optique des câbles de 10 mesure utilisant la rétrodiffusion de Brillouin sont des fibres monomodes et les capteurs à fibre optique des câbles de mesure utilisant la rétrodiffusion de Raman sont des fibres multimodes. Dans une application à la surveillance d'une conduite PIP, chaque élément unitaire de conduite peut comprendre un tube interne 15 monté à l'intérieur d'un tube externe de façon coaxiale à celui-ci, les câbles de mesure à capteurs à fibre optique étant positionnés sur le tube interne dudit élément unitaire de conduite. De façon avantageuse également, le procédé comprend en outre : 20 une étape d'étalonnage acoustique consistant, à l'aide du câble de mesure muni du capteur à fibre optique utilisant au moins la rétrodiffusion de Rayleigh et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les variations de fréquences de chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre à différentes 25 sollicitations acoustiques, et, à partir de ces variations de bruit, à établir une signature acoustique de chaque élément unitaire de conduite ; et une étape de surveillance des variations de bruits à l'intérieur de la conduite sous-marine consistant à récupérer les variations de fréquences du signal optique injecté dans les capteurs à fibre optique 30 lorsque la conduite est en service, et, à partir de ces variations de fréquences et de la signature acoustique de chaque élément unitaire de conduite, à déterminer les variations de bruits à l'intérieur de chaque élément unitaire de conduite. Ainsi, les capteurs à fibre optique utilisant la rétrodiffusion de 35 Brillouin peuvent non seulement fournir des informations sur les contraintes mécaniques subies par la conduite, mais également des 3047308 7 informations sur les variations de sources vibrantes environnantes. Parmi ces sources de vibrations environnantes, il est notamment possible de distinguer celles générées par l'élément unitaire de conduite sur lequel sont positionnés les capteurs à fibre optique et celle, générées par 5 l'environnement extérieur (en l'occurrence le fond de la mer et tout ce qui lui est relié). Typiquement, les variations de bruits détectées à l'intérieur de la conduite peuvent permettre de déterminer les proportions par phases du fluide qui circule et leur vitesse respective. En particulier, pour les 10 conduites de production, il est ainsi possible de détecter la formation de poches de gaz qui peuvent générer d'importants dommages dus aux vibrations à faible fréquence. Les variations de bruits continues peuvent permettre de détecter la formation de graisse lourde sur les parois de la conduite qui réduit le flux et augmente localement la vitesse du fluide. Les 15 variations de bruits peuvent encore être symptomatiques au déplacement de la conduite (type expansion latérale ou verticale) pouvant engendrer des endommagements (fatigue) de celle-ci. Quant aux variations de bruits à l'extérieur de la conduite sous-marine, elles servent notamment lors d'une intervention extérieure 20 programmée sur la conduite (par exemple une intervention de contrôle au moyen d'un véhicule sous-marin téléguidé). En effet, au cours de ces interventions, la reconnaissance des variations de bruits permet de déterminer au mètre près la position du véhicule de contrôle par rapport à la conduite sous-marin afin de mieux guider le véhicule et de corréler sa 25 vision externe avec la vision acoustique interne à la conduite. D'autres bruits extérieurs peuvent être évalués et sortis des analyses du comportement de la conduite car correspondant à des phénomènes physiques naturels connus comme des glissements de terrains ou des tsunamis dont le bruit peut être lointain et qui ne sont pas susceptibles de 30 créer des endommagements à la conduite. Les sollicitations acoustiques appliquées à terre à chaque élément unitaire de conduite peuvent comprendre : l'émission de bruits à l'intérieur de l'élément unitaire de conduite rempli d'air par l'intermédiaire d'une barre reliant deux extrémités dudit élément unitaire de conduite, et 35 l'émission de bruits à l'intérieur de l'élément unitaire de conduite rempli 304 730 8 8 d'eau par l'intermédiaire d'une barre reliant deux extrémités dudit élément unitaire de conduite. Brève description des dessins 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique d'une conduite sous-10 marine PIP à laquelle s'applique le procédé de surveillance selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue schématique d'un élément unitaire de conduite sous-marine auquel sont appliquées différentes sollicitations 15 mécaniques en vue d'établir sa signature mécanique. Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à toute conduite sous-marine reposant au fond de la mer et assurant un transport entre des puits de production 20 d'hydrocarbures sous-marins, notamment de pétrole et de gaz, et une installation de surface, telle que la conduite sous-marine 2 représentée sur les figures 1 et 2. La conduite sous-marine 2 représentée sur ces figures est typiquement assemblée à terre en plusieurs sections de conduite de 25 longueur unitaire 4 de l'ordre de 10 à 100 m selon la capacité de tenue du système de pose. On parle également de « joints », notamment de « double joints » pour deux éléments unitaires de conduite assemblés entre eux, « triple joints » pour trois éléments unitaires de conduite assemblés entre eux, « quadruple joints » pour quatre éléments unitaires 30 de conduite assemblés entre eux, etc. Pour la suite de la description, on emploiera de façon générique le terme « quad-joint » pour désigner un élément unitaire de conduite 4. Lors de la pose, ces quad-joints 4 sont raccordés les uns aux autres à bord du navire et au fur et à mesure de leur pose en mer. 35 Par ailleurs, la conduite sous-marine 2 est une conduite coaxiale de type « Pipe in Pipe » (ou « PIP »), c'est-à-dire que chaque quad-joint 3047308 9 (ou élément unitaire de conduite) 4 comprend un tube en acier interne 6 destiné à transporter les hydrocarbures issus de puits de production et un tube en acier externe 8, coaxial au tube interne et appelé « enveloppe externe », qui est en contact direct avec l'eau environnante. 5 De façon connue, l'espace annulaire 10 formé entre le tube interne 6 et le tube externe 8 de chaque quad-joint 4 peut être rempli d'un matériau isolant 12 (ou être vidé de tout gaz) de sorte à former une couche d'isolant thermique limitant la déperdition de chaleur vers le milieu ambiant. A chacune de ces extrémités, le tube interne 6 peut être 10 solidarisé au tube externe 8 par l'intermédiaire de pièces de jonction 14 qui viennent fermer l'espace annulaire 10. Selon l'invention, il est prévu de surveiller le comportement thermomécanique d'une telle conduite sous-marine 2, c'est-à-dire de surveiller la température et les contraintes mécaniques subies par celle-ci, 15 lors de sa pose au fond de la mer et pendant la phase de production du réseau (c'est-à-dire lorsqu'elle est en service). Le procédé de surveillance selon l'invention prévoit deux étapes principales : des étapes dites d'étalonnage au cours de laquelle la signature mécanique, la signature thermique et la signature acoustique de 20 chaque quad-joint de la conduite sous-marine sont obtenues ; et une étape de surveillance proprement dite au cours de laquelle, à partir de ces signatures propres à chaque quad-joint et des mesures réalisées par des capteurs à fibre optique lors de la pose de la conduite sous-marine et/ou pendant la phase de production du réseau, la température, les variations 25 de bruits et les contraintes subies par la conduite sous-marine sont déterminées. Étape d'étalonnage mécanique Cette étape d'étalonnage mécanique consiste à tester à terre 30 chaque quad-joint de la conduite sous-marine pour en obtenir sa signature mécanique. A cet effet, chaque quad-joint subit en laboratoire ou en usine une série de différentes sollicitations mécaniques de directions et d'intensités prédéterminées et les déformations subies par le quad-joint au 35 cours de ce test sont mesurées par des capteurs à fibre optique. 3047308 10 Plus précisément, le quad-joint 4 est équipé de câbles de mesure 16 munis de capteurs à fibre optique, chaque capteur à fibre optique étant destiné à mesurer un seul et même paramètre de déformation du quad-joint. 5 Les câbles de mesure 16 doivent être positionnés sur le tube interne 6 du quad-joint 4 (ils sont par exemple collés sur la surface externe de celui-ci) et s'étendre longitudinalement entre les deux extrémités du quad-joint. Par exemple, dans l'exemple illustré sur la figure 2, les câbles de mesure 16 sont au nombre de trois, s'étendent 10 parallèlement à l'axe longitudinal 18 du quad-joint et sont espacés les uns des autres de 120°. Bien entendu, d'autres dispositions des câbles de mesure pourraient être envisagées. Les fibres optiques équipant les câbles de mesure 16 sont des fibres monomodes utilisant les rétrodiffusions Brillouin et Rayleigh pour les 15 capteurs destinés à mesurer les contraintes mécaniques subies par le quad-joint et les variations de bruit, et une fibre multimode utilisant la rétrodiffusion Raman pour le capteur destiné à mesurer la température du quad-joint (au cours de l'étape d'étalonnage thermique décrite ultérieurement). 20 Dans l'exemple décrit ci-après, les sollicitations mécaniques appliquées aux quad-joints de la conduite sous-marine sont les suivantes : sollicitation en torsion (autour de l'axe longitudinal 18 des quad-joints), sollicitation en flexions (dans un plan YZ transversal aux quad-joints), sollicitation en traction/compression (dans la direction de l'axe longitudinal 25 des quad-joints) et sollicitation en pression interne aux quad-joints. Ces sollicitations sont toutes définies par une direction et une intensité d'application qui sont prédéterminées. Ainsi, comme représenté sur la figure 3, la sollicitation en torsion appliquée au quad-joint 4 consiste en la création d'un moment de torsion (représenté Mb( sur la figure 3) 30 dont la direction d'application est suivant l'axe X d'un repère orthonormé (0, X, Y, Z) propre au quad-joint. De même, la sollicitation en flexions appliquée au quad-joint consiste en la création de deux moments fléchissant (représentés Mfy et Mfz sur la figure 3) dont les directions d'application sont respectivement suivant les axes Y et Z du repère (0, X, 35 Y, Z). La sollicitation en traction/compression appliquée au quad-joint (représentée sur la figure 3 par Nx) présente une direction d'application 3047308 11 selon l'axe X. Enfin, la sollicitation en pression est représentée par P sur la figure 3 et sa direction d'application est radiale à la conduite. Au cours du test, les différentes sollicitations détaillées ci-dessus sont appliquées à chaque quad-joint et un appareil de mesure 5 optoélectronique de type OTDR (« Optical Time Domain Reflectometer » pour Réflectomètre Optique Temporel) communément utilisé pour caractériser les fibres optiques permet de mesurer les valeurs de déformation, notées subies par le quad-joint. Comme indiqué précédemment, chaque capteur à fibre optique 10 mesure une seule valeur de déformation de sorte que pour obtenir l'ensemble des valeurs de déformation du quad-joint correspondant aux sollicitations Mtx, Mfy, Mfz, Nx et P décrites ci-avant, il est nécessaire de disposer de 5 capteurs à fibre optique différentes pour un même quadjoi nt. 15 Ainsi, grâce aux mesures El à £5 obtenues par les 5 capteurs à fibre optique, il est possible d'obtenir, dans le cas de matériaux élastiques, la matrice de raideur Q qui vérifie l'équation (1) suivante : a13 a14 a15\ /Mtx\ a23 a24 a25 Mfy a33 a34 a35 x Mfz (1) a43 a44 a45 Nx a53 a54 a551 \ P I /E1\ 7a11 a12 E2 a21 a22 E3 = a31 a32 E4 a41 a42 \E5/ \a51 a52 20 A partir des valeurs de déformation El à £5 mesurées par les capteurs à fibre optique et des valeurs d'intensité Mtx, Mfy, Mfz, Nx des différentes sollicitations mécaniques appliquées au quad-joint lors de 25 l'étape d'étalonnage, il est alors possible de déterminer l'ensemble des paramètres a11, a12, a55 de la matrice de raideur Q propre au quad- joint. Comme les fibres optiques parcourent des chemins différents en surface du tube interne du quad-joint, cette matrice est inversable. Lors des essais d'étalonnage mécanique, les sollicitations doivent être limitées 30 dans le domaine élastique des matériaux constitutifs du quad-joint. Cette matrice de raideur Q constitue une signature mécanique qui est propre à chaque quad-joint destiné à constituer la conduite sous-marine. En effet, les paramètres et les tolérances des matériaux 3047308 12 constitutifs (concentricité et épaisseur des tubes, raideur de l'isolant inter-annulaire et des entretoises, caractéristiques des joints soudés, etc.) sont différents pour chaque quad-joint, de sorte que la matrice de raideur varie d'un quad-joint à un autre. 5 Les signatures mécaniques se présentent sous la forme de fichiers numériques qui sont stockés à bord d'une mémoire d'un système informatique équipant le navire de pose et/ou l'installation de surface pour être utilisés ultérieurement pour la surveillance du comportement mécanique de la conduite sous-marine au cours de l'étape de surveillance 10 proprement dite décrite ci-après. Étape d'étalonnage thermique Cette étape d'étalonnage thermique se déroule dans les mêmes conditions opératoires que l'étalonnage mécanique, à savoir que l'on 15 équipe chaque quad-joint de la conduite sous-marine d'au moins un câble de mesure muni d'au moins un capteur à fibre optique utilisant au moins la rétrodiffusion Raman. Le capteur à fibre optique, typiquement multimode, est plus précisément inséré à l'intérieur de l'un des câbles de mesure 16 équipant chaque quad-joint. 20 Chaque quad-joint ainsi équipé est alors soumis à terre (i.e. en laboratoire ou en usine) à différentes puissances électriques de chauffe. Les évolutions de température de chaque quad-joint soumis à ces puissances de chauffe sont mesurées par un réflectomètre optique temporel (OTDR) utilisé pour caractériser les capteurs à fibre optique 25 utilisant la rétrodiffusion Raman. A partir de ces évolutions de température, il est possible de déterminer la signature thermique de chaque quad-joint, cette signature thermique comprenant des fonctions a(t) et b(t) de rétrodiffusion thermique corrélant la puissance thermique injectée à un instant (t) à 30 l'élévation de température et vérifiant ainsi l'équation (2) suivante : T(t) = a(t) X -Pélectrique + b(t) (2) Dans cette équation, T(t) représente l'évolution de la 35 température du tube interne de chaque quad-joint mesurée par le capteur à fibre optique et Pélectrique correspond à la puissance électrique injectée 3047308 13 dans le système de chauffe. Ainsi, les valeurs des fonctions a(t) et b(t) de rétrodiffusion thermique correspondent aux valeurs d'élévation de température subie par le tube interne du quad-joint lorsqu'il a été soumis à terre aux différentes puissances de chauffe. 5 Comme pour les signatures mécaniques, les signatures thermiques des quad-joint se présentent sous la forme de fichiers numériques qui sont stockés à bord d'une mémoire du système informatique équipant le navire de pose et/ou l'installation de surface pour être utilisés ultérieurement pour la surveillance du comportement 10 mécanique de la conduite sous-marine au cours de l'étape de surveillance proprement dite. Étape d'étalonnage acoustique Cette étape d'étalonnage acoustique se déroule dans les mêmes 15 conditions opératoires que la phase d'étalonnage mécanique. Chaque quad-joint équipé de son capteur à fibre optique utilisant la rétrodiffusion de Rayleigh est soumis à terre (i.e. en laboratoire ou en usine) à différentes sollicitations acoustiques. Ces sollicitations acoustiques comprennent l'émission de bruits 20 (dans un spectre de fréquences utile compris typiquement entre 0 et 50 kHz) dans différentes configurations : émission de bruits à l'intérieur du quad-joint rempli d'air par l'intermédiaire d'une barre reliant les deux extrémités du quad-joint, émission de bruits à l'intérieur du quad-joint rempli d'eau par l'intermédiaire d'une barre reliant ses deux extrémités, et 25 émission de bruits à l'extérieur du quad-joint rempli au préalable d'air puis d'eau selon un protocole calibré pour chaque quad-joint (par exemple au moyen d'un système émettant une vibration sonore calibrée). A chaque émission de bruits lors de cette étape de calibration, le réflectomètre optique temporel (OTDR) utilisé pour caractériser les 30 capteurs à fibre optique permet de mesurer les variations de fréquences du quad-joint. Ces mesures se présentent par exemple sous une forme matricielle et constituent pour chaque quad-joint sa signature acoustique (c'est-à-dire son référentiel de base). Comme pour les signatures mécaniques et thermiques, les 35 signatures acoustiques de tous les quad-joints se présentent sous la forme de fichiers numériques qui sont stockés à bord d'une mémoire du système 3047308 14 informatique équipant le navire de pose et/ou l'installation de surface pour être utilisés ultérieurement pour la surveillance du comportement de la conduite sous-marine au cours de l'étape de surveillance proprement dite décrite ci-dessous. 5 Étape de surveillance Au cours de cette étape, les différents quad-joints 4 destinés à former la conduite sous-marine 2 sont raccordés les uns aux autres à bord du navire et au fur et à mesure de leur pose en mer comme cela est 10 connu de l'homme de l'art. Ce raccordement implique notamment que les câbles de mesure 16 installés sur les tubes internes 6 des différents quad-joints soient raccordés entre eux, par exemple en les faisant traverser des perçages 20 formés dans les pièces de jonction 14 (voir la loupe de la 15 figure 1). De plus, au cours de la pose, les quad-joints 4 sont indexés en rotation les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire que le repère (0, X, Y, Z) propre à chaque quad-joint est repéré aussi bien en rotation qu'en translation dans un repère plus général à travers un système d'information 20 géographique (SIG). Au cours de la pose, et pendant toute la phase de production du réseau, les mesures réalisées par le réflectomètre optique temporel (OTDR) des capteurs à fibres optiques utilisant la rétrodiffusion de Brillouin sont analysées pour déterminer le comportement de la conduite 25 sous-marine aux déformations qu'elle peut subir. Cette étape de récupération et d'analyse des mesures prises par le réflectomètre optique temporel peut être réalisée par le système informatique équipé de moyens logiciels adéquats et présent à bord du navire de pose et/ou de l'installation de surface. 30 En particulier, en partant de l'équation (1) décrite ci-dessus, et en inversant la matrice de raideur Q propre à chaque quad-joint formant la conduite sous-matrice, il est possible de calculer, grâce à un logiciel de calcul équipant le système informatique, les valeurs de déformations Mtx, Mfy, Mfz, Nx subies par chaque quad-joint en appliquant l'équation (3) ci- 35 dessous : 3047308 15 /Mtx\ 7a11 a12 Mfy a21 a22 Mfz = a31 a32 Nx a41 a42 P I \a51 a52 a13 a14 a15\ 1 /E1\ a23 a24 a25 E2 a33 a34 a35 x E3 (3) a43 a44 a45 E4 a53 a54 a55/ \E5/ De la sorte, il est possible de connaître à tout moment au cours de la pose de la conduite sous-marine et pendant toute la phase de 5 production du réseau les déformations mécaniques subies par chaque quad-joint formant la conduite sous-marine. Notamment, il est ainsi possible d'identifier avec précision à quel endroit de la conduite sous-marine se produit une déformation importante de la conduite pouvant conduire à des dégâts importants, voire une rupture, de la conduite, ou la 10 formation d'un bouchon à l'intérieur de la conduite pouvant également occasionner une rupture de la conduite. Cette localisation est permise grâce aux phases d'étalonnage qui permettent de connaître précisément les longueurs et la localisation des fibres déployées dans la conduite sous-marine. 15 La surveillance de la température de la conduite sous-marine pendant toute la phase de production du réseau est obtenue à partir des signatures thermiques établies lors de la phase d'étalonnage thermique précédemment décrite. Plus précisément, en partant de l'équation (2) décrite ci-dessus 20 et des données recueillies par le réflectomètre optique temporel (OTDR) des capteurs à fibre optique utilisant la rétrodiffusion, il est possible, à l'aide du logiciel de calcul équipant le système informatique, de déterminer l'évolution de la température du tube interne de la conduite sous-marine à chaque instant (en particulier pendant toute la phase de production), à 25 chaque endroit de celui-ci, et en fonction de la puissance électrique injectée dans le système de chauffe de la conduite (cette injection étant typiquement réalisée par des câbles électriques enroulés autour des tubes internes des quad-joints pour les chauffer par effet Joule). Cette détermination en fonction de la puissance électrique de chauffe est rendue 30 possible grâce au recours des signatures thermiques propres à chaque quad-joint de la conduite. La surveillance de l'évolution de la température des tubes internes des quad-joints de la conduite sous-marine en fonction de la 3047308 16 puissance électrique injectée présente de nombreux avantages. Elle permet notamment de contrôler le fonctionnement des câbles électriques de chauffe et d'observer l'éventuel vieillissement des signatures thermiques des quad-joints de la conduite. En effet, le vieillissement des 5 signatures thermiques est caractéristique du vieillissement de l'isolant de la conduite (par condensation ou perte du vide) ou de l'apparition de couches d'hydrates dans la conduite interne. Quant à la surveillance des variations de bruits à l'intérieur de la conduite sous-marine, elle est obtenue en comparant les mesures 10 réalisées pendant toute la phase de production du réseau par le réflectomètre optique temporel (OTDR) des capteurs à fibres optiques utilisant la rétrodiffusion de Rayleigh avec les signatures acoustiques établies pour chaque quad-joint lors de l'étape d'étalonnage acoustique. Cette étape de récupération et d'analyse des mesures prises par 15 le réflectomètre optique temporel peut être réalisée par le système informatique équipé de moyens logiciels adéquats et présent à bord du navire de pose et/ou de l'installation de surface. On notera que les signatures mécaniques et thermiques propres à chaque quad-joint peuvent également être utilisées pour contrôler la 20 qualité de fabrication des quad-joints en vérifiant que les paramètres de la matrice de raideur et les fonctions de rétrodiffusion thermique de chaque quad-joint restent dans une plage de valeurs prédéfinies. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance du comportement thermomécanique d'une conduite sous-marine de transport de fluides sous pression, la conduite sous-marine (2) étant réalisée par assemblage d'une pluralité d'éléments unitaires de conduite (4) mis bout à bout, le procédé comprenant : une étape d'étalonnage mécanique consistant, à l'aide d'au moins un câble de mesure (16) muni d'au moins un capteur à fibre optique utilisant au moins la rétrodiffusion de Brillouin et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les déformations subies par chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre à différentes sollicitations mécaniques de directions et d'intensités prédéterminées, et, à partir de ces mesures de déformations, à établir une signature mécanique de chaque élément unitaire de conduite ; une étape d'étalonnage thermique consistant, à l'aide d'au moins un câble de mesure muni d'au moins un capteur à fibre optique utilisant au moins la rétrodiffusion Raman et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les évolutions de températures de chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre à différentes puissances électriques de chauffe, et, à partir de ces mesures de températures, à établir une signature thermique de chaque élément unitaire de conduite ; et une étape de surveillance consistant à récupérer les variations du signal optique injecté dans les capteurs à fibre optique lorsque la conduite est en service, et, à partir de ces variations du signal optique et des signatures mécanique et thermique de chaque élément unitaire de conduite, à déterminer les déformations subies par chaque élément unitaire de conduite. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la signature mécanique d'un élément unitaire de conduite comprend une matrice de raideur dont les valeurs correspondent aux valeurs de déformation subie par l'élément unitaire de conduite lorsqu'il a été soumis à terre aux différentes sollicitations mécaniques, et la signature thermique d'un 3047308 18 élément unitaire de conduite comprend des fonctions de rétrodiffusion thermique dont les valeurs correspondent aux valeurs d'élévation de température subie par l'élément unitaire de conduite lorsqu'il a été soumis à terre aux différentes puissances de chauffe. 5 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la détermination des déformations subies par chaque élément unitaire de conduite comprend un calcul d'inversion de la matrice de raideur associée la signature mécanique de chaque élément unitaire de conduite. 10 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les sollicitations mécaniques de directions et d'amplitudes prédéterminées appliquées à terre à chaque élément unitaire de conduite comprennent l'une ou plusieurs des sollicitations suivantes : sollicitation en 15 torsion, sollicitation en traction/compression, sollicitation en flexions, et sollicitation en pression. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les câbles de mesure à capteurs à fibre optique sont 20 positionnés sur les éléments unitaires de conduite de sorte à s'étendre sensiblement parallèlement à un axe longitudinal (18) de ladite conduite. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les capteurs à fibre optique des câbles de mesure utilisant la 25 rétrodiffusion de Brillouin sont des fibres monomodes. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les capteurs à fibre optique des câbles de mesure utilisant la rétrodiffusion de Raman sont des fibres multimodes. 30 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque élément unitaire de conduite (4) comprend un tube interne (6) monté à l'intérieur d'un tube externe (8) de façon coaxiale à celui-ci, les câbles de mesure à capteurs à fibre optique étant positionnés 35 sur le tube interne dudit élément unitaire de conduite. 3047308 19 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre : une étape d'étalonnage acoustique consistant, à l'aide d'un câble de mesure muni du capteur à fibre optique utilisant au moins la 5 rétrodiffusion de Rayleigh et positionné sur toute la longueur des éléments unitaires de conduite, à mesurer les variations de fréquences de chaque élément unitaire de conduite lorsqu'il est soumis à terre à différentes sollicitations acoustiques, et, à partir de ces variations de bruit, à établir une signature acoustique de chaque élément unitaire de conduite ; et 10 une étape de surveillance des variations de bruits à l'intérieur de la conduite sous-marine consistant à récupérer les variations de fréquences du signal optique injecté dans les capteurs à fibre optique lorsque la conduite est en service, et, à partir de ces variations de fréquences et de la signature acoustique de chaque élément unitaire de 15 conduite, à déterminer les variations de bruits à l'intérieur de chaque élément unitaire de conduite. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel les sollicitations acoustiques appliquées à terre à chaque élément unitaire de 20 conduite comprennent : l'émission de bruits à l'intérieur de l'élément unitaire de conduite rempli d'air par l'intermédiaire d'une barre reliant deux extrémités dudit élément unitaire de conduite, et l'émission de bruits à l'intérieur de l'élément unitaire de conduite rempli d'eau par l'intermédiaire d'une barre reliant deux extrémités dudit élément unitaire 25 de conduite.