Brevet FR3086365A1 — publié le 20200327

Conduite flexible, destinée à être immergée dans une étendue d'eau, et procédé de fabrication associé La présente invention concerne une conduite flexible, destinée à être immergée dans une étendue d'eau, comprenant : - une gaine interne définissant un passage de transport d'un fluide, d'axe central; - une gaine externe définissant, avec la gaine interne, un espace annulaire; - au moins une couche d'armures de traction, disposée dans l'espace annulaire, chaque couche d'armures comportant au moins un élément d'armure ; - une structure anodique disposée dans l'espace annulaire. La conduite flexible est notamment telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l'American Petroleum Instituts (API), API 17J « Specification for Unbonded Flexible Pipe », 4ème Edition Mai 2014, et API RP 17B, « Recommended Practice for Flexible Pipe », 5ème Edition Mai 2014. La conduite flexible est par exemple une conduite montante (ou «riser» en anglais) et/ou une conduite posée sur le fond marin (ou «flowline» en anglais). La conduite est notamment destinée au transport des hydrocarbures en eau profonde et est donc susceptible d'être utilisée sous fortes pressions, supérieures à 100 bars, voire jusqu'à 1000 bars, et à des températures élevées, supérieures à 130°C, voire 170°C, pendant de longues périodes de temps, c'est-à-dire plusieurs années, typiquement 30 ans. Les fluides transportés à travers la conduite sont par exemple des hydrocarbures non traités extraits du sous-sol. Ces hydrocarbures contiennent des gaz tel que du dioxyde de carbone, du méthane, du sulfure d'hydrogène. Ces gaz sont aptes à diffuser à partir du passage central de la conduite à travers la gaine interne dans l'espace annulaire. Ces gaz sont susceptibles de se condenser dans l'espace annulaire, et en présence d'eau, de créer un environnement corrosif pour les couches d'armures présentes dans cet espace. La corrosion des couches d'armures est problématique, puisqu'elle peut réduire la durée de vie de la conduite flexible, voire conduire à sa déchéance en cas de rupture des armures. Pour pallier ce problème, il est connu de surdimensionner les armures pour tenir compte de la corrosion éventuelle, ce qui augmente le poids de la conduite et son coût. Dans certains cas, des matériaux résistants à la corrosion, tels que des aciers inoxydables peuvent être utilisés pour constituer les fils d'armures, mais ces matériaux sont généralement plus chers, et présentent parfois des propriétés mécaniques insuffisantes. 2 Une autre solution connue consiste à protéger la conduite par protection cathodique à l'aide d'une anode sacrificielle. En raccordant électriquement les fils d'armures à l'anode sacrificielle qui présente un potentiel électrochimique plus électronégatif que celui de l'acier des fils, la corrosion des armures est limitée. 5 Ceci est décrit par exemple dans la demande FR2993955. Des fils d'armures sont revêtus d'un revêtement métallique présentant un potentiel électrochimique en milieu marin aéré inférieur à celui des fils pour assurer le rôle d'anode sacrificielle. Une telle conduite fonctionne de manière efficace. Néanmoins, la solution proposée nécessite des étapes complexes et coûteuses de revêtement des fils d'armures. 10 Un but de l'invention est donc d'obtenir une conduite flexible ayant une durée de vie améliorée, notamment en termes de résistance à la corrosion, tout en étant simple et peu coûteuse à fabriquer. À cet effet, l'invention a pour objet une conduite flexible du type précité, caractérisée en ce que la structure anodique comporte au moins un élément métallique 15 anodique allongé, l'élément métallique anodique étant au moins partiellement non lié à chaque élément d'armure de chaque couche d'armures présente dans l'espace annulaire, l'élément métallique anodique présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d'armure de chaque couche d'armures. La conduite selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des 20 caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible: - l'élément métallique anodique est totalement non lié à chaque élément d'armure de chaque couche d'armures présente dans l'espace annulaire ; - l'élément métallique anodique est choisi parmi un fil métallique, un ruban 25 métallique ou un treillis métallique ; - l'élément métallique anodique est enroulé à l'intérieur de l'espace annulaire ; - l'élément métallique anodique est venu de matière ; - l'élément métallique anodique est formé d'au moins un métal choisi parmi l'aluminium, le zinc, le plomb, le magnésium, leurs alliages ou leurs mélanges ; 30 - au moins un élément métallique anodique est inséré entre deux éléments d'armure adjacents au sein d'une couche d'armures ; - au moins un élément métallique anodique est disposé hors de chaque couche d'armures ; - elle comporte au moins une couche d'armures internes et au moins une couche d'armures externes, l'élément métallique anodique étant disposé entre la couche d'armures internes et la couche d'armures externes ; 3 - au moins un tronçon d'un élément métallique anodique croise un tronçon du même élément métallique anodique ou d'un autre élément métallique anodique. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'une conduite flexible comportant : - fourniture d'une gaine interne définissant un passage de transport d'un fluide d'axe central; - disposition d'au moins une couche d'armures de traction autour de la gaine interne, chaque couche d'armures comportant au moins un élément d'armure ; - disposition d'une structure anodique autour de la gaine interne ; - mise en place d'une gaine externe définissant, avec la gaine interne, un espace annulaire recevant la couche d'armures et la structure anodique ; 5 caractérisé en ce que la structure anodique comporte au moins un élément métallique anodique allongé, l'élément métallique anodique étant au moins partiellement non lié à chaque élément d'armure de chaque couche d'armures présente dans l'espace annulaire, l'élément métallique anodique présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d'armure de chaque couche d'armures. 10 Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible: - l'étape de disposition de la structure anodique comporte l'enroulement de l'élément métallique anodique autour de la gaine interne ; 15 - il comprend l'insertion d'au moins un élément métallique anodique entre deux éléments d'armure au sein d'une couche d'armures ; - il comprend la disposition d'au moins un élément métallique anodique hors de chaque couche d'armures. L'invention sera mieux comprise, à la lecture de la description qui va suivre, 20 donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective partiellement écorchée d'un tronçon central d'une première conduite flexible selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle, prise en coupe suivant un plan axial médian, d'un 25 détail de la conduite de la figure 1; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, d'une deuxième conduite flexible selon l'invention. Une conduite flexible 10 selon l'invention est illustrée partiellement sur la figure 1. 4 La conduite flexible 10 est destinée à être disposée à travers une étendue d'eau (non représentée) dans une installation d'exploitation de fluide, notamment d'hydrocarbures. L'étendue d'eau est par exemple une mer, un lac ou un océan. La profondeur de 5 l'étendue d'eau est par exemple comprise entre 50 m et 4000 m. L'installation d'exploitation de fluide comporte un ensemble de surface, généralement flottant, et un ensemble de fond qui sont généralement raccordés par la conduite flexible 10. La conduite flexible 10 permet aussi de relier des ensembles de fond entre eux, ou des ensembles de surfaces entre eux. 10 La conduite flexible 10 comporte un tronçon central, illustré en partie sur la figure, et à chacune des extrémités axiales du tronçon central, un embout d'extrémité non représenté. La conduite flexible 10 est, dans cet exemple, une conduite REVENDICATIONS1.- Conduite flexible (10), destinée à être immergée dans une étendue d'eau comprenant : - une gaine interne (12) définissant un passage (26) de transport d'un fluide, d'axe central (A-A') ; - une gaine externe (22) définissant, avec la gaine interne (12), un espace annulaire (24) ; - au moins une couche d'armures (16, 17) de traction, disposée dans l'espace annulaire (24), chaque couche d'armures (16, 17) comportant au moins un élément d'armure (32) ; - une structure anodique (25) disposée dans l'espace annulaire (24) ; caractérisée en ce que la structure anodique (25) comporte au moins un élément métallique anodique (40) allongé, l'élément métallique anodique (40) étant au moins partiellement non lié à chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17) présente dans l'espace annulaire (24), l'élément métallique anodique (40) présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17). 2.- Conduite flexible (10) selon la revendication 1, dans laquelle l'élément métallique anodique (40) est totalement non lié à chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17) présente dans l'espace annulaire (24). 3.- Conduite flexible (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'élément métallique anodique (40) est choisi parmi un fil métallique, un ruban métallique ou un treillis métallique. 4.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément métallique anodique (40) est enroulé à l'intérieur de l'espace annulaire (24). 5.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément métallique anodique (40) est venu de matière. 6.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément métallique anodique (40) est formé d'au moins un métal choisi parmi l'aluminium, le zinc, le plomb, le magnésium, leurs alliages ou leurs mélanges. 7.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un élément métallique anodique (40) est inséré entre deux éléments d'armure (32) adjacents au sein d'une couche d'armures (16, 17). 14 8.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un élément métallique anodique (40) est disposé hors de chaque couche d'armures (16, 17). 9.- Conduite flexible (10) selon la revendication 8, comportant au moins une 5 couche d'armures internes (16) et au moins une couche d'armures externes (17), l'élément métallique anodique (40) étant disposé entre la couche d'armures internes (16) et la couche d'armures externes (17). 10.- Conduite flexible (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un tronçon d'un élément métallique anodique (40) croise un tronçon 10 du même élément métallique anodique (40) ou d'un autre élément métallique anodique (40). 11.- Procédé de fabrication d'une conduite flexible (10) comportant : - fourniture d'une gaine interne (12) définissant un passage (26) de transport d'un fluide d'axe central (A-A') ; - disposition d'au moins une couche d'armures (16, 17) de traction autour de la gaine interne (12), chaque couche d'armures (16, 17) comportant au moins un élément d'armure (32) ; - disposition d'une structure anodique (25) autour de la gaine interne (12) ; - mise en place d'une gaine externe (22) définissant, avec la gaine interne (12), un espace annulaire (24) recevant la couche d'armures (16, 17) et la structure anodique (25); caractérisé en ce que la structure anodique (25) comporte au moins un élément métallique anodique (40) allongé, l'élément métallique anodique (40) étant au moins 15 partiellement non lié à chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17) présente dans l'espace annulaire (24), l'élément métallique anodique (40) présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17). 12.- Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'étape de disposition de la 20 structure anodique (25) comporte l'enroulement de l'élément métallique anodique (40) autour de la gaine interne (12). 13.- Procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant l'insertion d'au moins un élément métallique anodique (40) entre deux éléments d'armure (32) au sein d'une couche d'armures (16, 17). 25 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant la disposition d'au moins un élément métallique anodique (40) hors de chaque couche d'armures (16, 17).