Brevet FR3082910A1 — publié le 20191227

Conduite flexible destinée à être immergée dans une étendue d'eau, procédé de fabrication et utilisation associés 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, notamment d'hydrocarbures ; et - au moins une couche d'armures de traction disposée autour de la gaine interne. La conduite flexible est notamment telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l'American Petroleum Institute (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 une conduite montante (ou Cette gaine interne est typiquement une gaine de pression délimitant un passage de circulation d'un fluide mais elle peut aussi être, par exemple, une gaine intermédiaire disposée entre la gaine de pression et la gaine externe. Le fluide est, en particulier, un hydrocarbure comportant une forte teneur en gaz corrosifs comme du dioxyde de carbone et du sulfure d'hydrogène. Des couches d'amures de traction formées par des nappes de fils généralement métalliques sont disposées dans l'espace annulaire, qui est le volume entre la gaine interne et la gaine externe, pour assurer une bonne résistance à la traction de la conduite flexible. Avantageusement, la longueur de la conduite est très grande, notamment pour les lignes adaptées pour les grandes profondeurs, ce qui engendre une grande tension sur les armures de traction. Cette grande tension s'exerce sur les armures de traction, essentiellement durant les phases d'installation et de fonctionnement pour les conduites 2 montantes et essentiellement durant la phase d'installation pour les conduites reposant sur le fond marin. Dans certains cas, l'espace annulaire contenant les couches d'armures de traction est soumis à des gaz acides tels que par exemple du sulfure d'hydrogène (H2S) et du 5 dioxyde de carbone (CO2) issus des fluides transportés, et dont la pression partielle est relativement élevée. En présence d'eau, pouvant provenir de l'eau contenue dans l'hydrocarbure transporté ayant migré et condensé à travers la gaine interne vers l'espace annulaire, ou de l'étendue d'eau en cas d'une déchirure de la gaine externe, les couches d'armure de 10 traction subissent de la corrosion pouvant conduire, suivant la sévérité du milieu régnant dans l'espace annulaire, à une perte d'intégrité des propriétés mécaniques de la conduite flexible et à terme à sa ruine. Par ailleurs, la combinaison du milieu corrosif associé à des chargements mécaniques peut conduire à la formation de corrosion sous contrainte (ou SOC de 15 l'anglais « Stress Corrosion Cracking »). Pour pallier ce problème, il est connu d'utiliser des gaines présentant un coefficient de perméation élevé, afin de faciliter l'évacuation des gaz présents dans l'annulaire vers l'extérieur de la conduite. Par exemple, le document WO 2012/006998 Al décrit une conduite flexible pour le 20 transport d'hydrocarbures comportant une gaine intermédiaire disposée entre des couches d'armures. La gaine intermédiaire est poreuse, permettant l'évacuation des gaz emprisonnés entre la gaine interne et la gaine intermédiaire. Une telle conduite flexible ne donne pas entière satisfaction. En effet, la tenue mécanique de la conduite et la résistance au phénomène de corrosion des couches 25 d'armures peuvent encore être améliorées pour permettre l'utilisation de la conduite dans un milieu plus agressif. Un but de l'invention est donc de fournir une conduite qui assure une durée de service de la conduite améliorée, en particulier une tenue mécanique et une résistance à la corrosion améliorées. A cet effet, l'invention a pour but une conduite du type précité, caractérisée en ce que la conduite flexible comporte au moins une gaine polymérique comportant un mélange polymérique comprenant un polymère thermoplastique formant une matrice et au moins une composition de silicone incorporée dans ladite matrice. 30 La conduite selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : 3 - la gaine polymérique comportant un mélange polymérique comprenant un polymère thermoplastique formant une matrice et au moins une composition de silicone incorporée dans ladite matrice est une gaine externe délimitant une surface externe de la conduite et/ou est une gaine intermédiaire entre la gaine interne et la gaine externe, 5 notamment une gaine intermédiaire disposée à l'extérieur de chaque couche d'armures de traction, une gaine intermédiaire disposée entre une voûte de pression et une couche d'armures de traction, et/ou une gaine intermédiaire disposée entre deux couches d'armures de traction ; - le mélange polymérique comprend : - de 10% à 90% en volume, préférentiellement moins de 70% en volume, très préférentiellement moins de 50% en volume, de polymère thermoplastique ; et - de 90% à 10% en volume, préférentiellement plus de 30% en volume, très préférentiellement plus de 50% en volume, de composition de silicone ; - le mélange polymérique comprend en outre au moins un additif choisi parmi les composés anti-rayonnement UV, les antioxydants, les charges organiques, les charges minérales, les plastifiants et un mélange de ceux-ci ; - le mélange polymérique présente un indice de fluidité à chaud inférieur à 10 20g/10min, l'indice de fluidité à chaud étant mesuré à 190°C au moyen d'un piston de 5 kg ; - le mélange polymérique présente une dureté D supérieure à 20, préférentiellement supérieure à 30, très préférentiellement supérieure à 40 ; - le mélange polymérique présente un allongement à la rupture supérieur à 80%, 15 l'allongement à la rupture étant mesuré à 20°C ; - le polymère thermoplastique est choisi parmi les polyoléfines, les polyamides, les polymères styréniques, les élastomères thermoplastiques et un mélange de ceux-ci ; - la composition de silicone comprend et/ou est avantageusement constituée d'une poudre de silicone, la poudre étant de préférence de diamètre inférieur à 100 lm, 20 préférentiellement compris entre 5 pm et 30 pm ; - la poudre est de forme sensiblement sphérique ; - le mélange polymérique est un thermoplastique vulcanisé obtenu par extrusion ; - la composition de silicone comprend : - une gomme de diorganopolysiloxane présentant en moyenne au moins deux groupes alcényles par molécule ; et - un composé de silicone organohydride présentant en moyenne au moins deux groupes hydrogène liés au silicium par molécule ; 4 - la gaine polymérique présente une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 20 mm. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une conduite flexible destinée à être immergée dans une étendue d'eau, comprenant les étapes suivantes : 5 a) fourniture d'une gaine interne, définissant un passage de transport d'un fluide, notamment d'hydrocarbures ; b) assemblage de la gaine interne avec au moins une couche d'armures de traction, la couche d'armures de traction étant disposée autour de la gaine interne ; caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : 10 c) fourniture d'au moins une gaine polymérique comprenant un mélange polymérique comportant un polymère thermoplastique formant une matrice et au moins une composition de silicone incorporée dans ladite matrice ; et d) assemblage de la gaine polymérique autour d'au moins une couche concentrique de la conduite flexible, de préférence autour d'une voûte de pression et/ou 15 d'une couche d'armures de traction. Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - la gaine polymérique est obtenue par formation d'un pré-mélange comportant le 20 polymère thermoplastique et la composition de silicone et extrusion dudit pré-mélange ; - le pré-mélange est obtenu par extrusion de granulés comprenant la composition de silicone vulcanisée et dispersée dans la matrice thermoplastique par extrusion dynamique. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une conduite du type précité pour 25 le transport d'hydrocarbures. 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 au dessin annexé, sur lequel : - l'unique figure est une vue en perspective éclatée du tronçon central d'une 30 conduite selon l'invention comprenant une gaine polymérique selon l'invention, la gaine polymérique selon l'invention étant ici la gaine externe. Une conduite flexible 10 selon l'invention est illustrée partiellement sur l'unique figure. 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. 5 L'étendue d'eau est par exemple une mer, un lac ou un océan. La profondeur de 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 5 conduite flexible 10. La conduite flexible 10 permet aussi de relier des ensembles de fond entre eux, ou des ensembles de surfaces entre eux. 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. 10 La conduite flexible 10 est, dans cet exemple, une conduite « non liée » (désignée par le terme anglais « unbonded »). Au moins deux couches adjacentes de la conduite flexible 10 sont libres de se déplacer longitudinalement l'une par rapport à l'autre lors d'une flexion de la conduite 10. Avantageusement, toutes les couches adjacentes de la conduite flexible 10 sont 15 libres de se déplacer l'une par rapport à l'autre. Une telle conduite est par exemple décrite dans les documents normatifs publiés par l'American Petroleum Institute (API), API 17J (Mai 2014, 4ème édition) et API RP17B (Mai 2014, 5ème édition). La conduite flexible 10 s'étend suivant un axe A-A'. Dans tout ce qui suit, les termes « extérieur » et « intérieur » s'entendent 20 généralement de manière radiale par rapport à l'axe A-A' de la conduite flexible 10, le terme « extérieur » s'entendant comme relativement plus éloigné radialement de l'axe A-A' et le terme « intérieur » s'entendant comme relativement plus proche radialement de l'axe A-A' de la conduite flexible 10. Comme illustré sur la figure, la conduite flexible 10 délimite une pluralité de 25 couches concentriques autour de l'axe A-A', qui s'étendent continûment le long de la conduite flexible 10 jusqu'aux extrémités de la conduite flexible 10. En particulier, la conduite flexible 10 comprend une gaine interne 12 tubulaire, une voûte de pression 14, au moins une couche d'armures de traction 16, 17, une carcasse interne 20 et une gaine externe 22. 30 De manière connue, la gaine interne 12 est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans la conduite flexible 10. La gaine interne 12 est, avantageusement, formée en matériau polymère, par exemple à base d'une polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, à base d'un polyamide tel que du PA11 ou du PA12, ou à base d'un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF). 35 En variante, la gaine interne 12 est formée à base d'un polymère haute performance tel qu'un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le 6 polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), le polyamide-imide (PAI), le polyéther-imide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyéthersulfone (PES) , le polyarylsulfone (PAS), le 5 polyphénylèneéther (PPE), le polysulfure de phénylène (PPS) les polymères à cristaux liquides (LCP), le polyphtalamide (PPA), les dérivés fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (PFA) ou l'éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges. L'épaisseur de la gaine interne 12 est, par exemple, comprise entre 5 mm et 10 20 mm. La carcasse 20 est formée d'un feuillard métallique profilé, enroulé en spirale. Les spires du feuillard sont avantageusement agrafées les unes aux autres, ce qui permet de reprendre les efforts radiaux d'écrasement. Dans cet exemple, la carcasse 20 est disposée à l'intérieur de la gaine interne 12. La conduite flexible 10 est alors désignée par 15 le terme anglais « rough bore » en raison de la géométrie de la carcasse 20. En variante (non représentée), la conduite est dépourvue de carcasse interne, elle est alors désignée par le terme anglais REVENDICATIONS1.- Conduite flexible (10) destinée à être immergée dans une étendue d'eau comprenant : - une gaine interne (12) définissant un passage de transport d'un fluide, notamment d'hydrocarbures ; et - au moins une couche d'armures de traction (16, 17) disposée autour de la gaine interne (12) ; caractérisée en ce que la conduite flexible (10) comporte au moins une gaine polymérique comportant un mélange polymérique comprenant un polymère thermoplastique formant une matrice et au moins une composition de silicone incorporée dans ladite matrice. 2.- Conduite (10) selon la revendication 1, dans laquelle le mélange polymérique comprend : - de 10% à 90% en volume, préférentiellement moins de 70% en volume, très préférentiellement moins de 50% en volume, de polymère thermoplastique ; et - de 90% à 10% en volume, préférentiellement plus de 30% en volume, très préférentiellement plus de 50% en volume, de composition de silicone. 3.- Conduite (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le mélange polymérique comprend en outre au moins un additif choisi parmi les composés antirayonnement UV, les antioxydants, les charges organiques, les charges minérales, les plastifiants et un mélange de ceux-ci. 4.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le mélange polymérique présente un indice de fluidité à chaud inférieur à 20 g/10 min, l'indice de fluidité à chaud étant mesuré à 190°C ai moyen d'un piston de 5 kg. 5.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le mélange polymérique présente une dureté D supérieure à 20, préférentiellement supérieure à 30, très préférentiellement supérieure à 40. 6.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le mélange polymérique présente un allongement à la rupture supérieur à 80%, l'allongement à rupture étant mesuré à 20°C. 17 7.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le polymère thermoplastique est choisi parmi les polyoléfines, les polyamides, les polymères styréniques, les élastomères thermoplastiques et un mélange de ceux-ci. 8.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la composition de silicone comprend et/ou est avantageusement constituée d'une poudre de silicone, la poudre étant de préférence de diamètre inférieur à 100 pm, préférentiellement compris entre 5 prn et 30 pm. 9.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le mélange polymérique est un thermoplastique vulcanisé obtenu par extrusion. 10.- Conduite (10) selon la revendication 9, dans laquelle la composition de 15 silicone comprend : - une gomme de diorganopolysiloxane présentant en moyenne au moins deux groupes alcényles par molécule ; et - un composé de silicone organohydride présentant en moyenne au moins deux groupes hydrogène liés au silicium par molécule. 11.- Conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la gaine polymérique présente une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 20 mm. 12.- Procédé de fabrication d'une conduite flexible (10) destinée à être immergée dans une étendue d'eau, la conduite flexible (10) comprenant une pluralité de couches concentriques, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) fourniture d'une gaine interne (12), définissant un passage de transport d'un fluide, notamment d'hydrocarbures ; b) assemblage de la gaine interne (12) avec au moins une couche d'armures de traction (16, 17), la couche d'armures de traction (16, 17) étant disposée autour de la gaine interne (12) ; caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : c) fourniture d'au moins une gaine polymérique comprenant un mélange polymérique comportant un polymère thermoplastique formant une matrice et au moins une composition de silicone incorporée dans ladite matrice ; et 5 10 18 d) assemblage de la gaine polymérique autour d'au moins une couche concentrique de la conduite flexible (10), de préférence autour de la gaine interne (12), d'une voûte de pression (14) et/ou d'une couche d'armures de traction (16, 17). 5 13.- Procédé selon la revendication 12, dans lequel la gaine polymérique est obtenue par formation d'un pré-mélange comportant le polymère thermoplastique et la composition de silicone et extrusion dudit pré-mélange. 14.- Procédé selon la revendication 13, dans lequel le pré-mélange est obtenu par 10 extrusion de granulés comprenant la composition de silicone vulcanisée et dispersée dans la matrice thermoplastique par extrusion dynamique. 15.- Utilisation d'une conduite (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour le transport d'hydrocarbures. 15