WO2011048578A1 - Conduite sous-marine appliquee a l'exploitation de l'energie thermique des mers - Google Patents

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WO2011048578A1
WO2011048578A1 PCT/IB2010/054794 IB2010054794W WO2011048578A1 WO 2011048578 A1 WO2011048578 A1 WO 2011048578A1 IB 2010054794 W IB2010054794 W IB 2010054794W WO 2011048578 A1 WO2011048578 A1 WO 2011048578A1
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WO
WIPO (PCT)
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pipe
tubular
tubular segments
head
holding
Prior art date
Application number
PCT/IB2010/054794
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English (en)
Inventor
Thomas Renaut
Paul Wiet
Original Assignee
Total S.A.
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Publication date
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Priority claimed from FR0957443A external-priority patent/FR2951800B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
    • F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/10—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements not embedded in the wall

Definitions

  • the present invention relates to an underwater pipe adapted for pumping and transporting fluids (gas, liquid or mixture thereof, for example water and / or hydrocarbons), and in particular for pumping and transporting liquids.
  • fluids gas, liquid or mixture thereof, for example water and / or hydrocarbons
  • seawater for example in the context of the production of thermal energy of the seas.
  • thermal energy of the seas exploits the difference of temperature between the superficial waters and the deep waters of the oceans. It is based on the use of a heat engine fed by a cold source (the water of the depths) and a hot source (the surface water).
  • a cold source the water of the depths
  • a hot source the surface water
  • the supply by the cold source that is to say the pumping of water from the depths, requires a long pipe and large diameter connected to a float surface.
  • the pipe can be connected either directly to the float or indirectly.
  • a first solution, type "riser” is to connect the upper end of the pipe (which is held vertically by a buoy) to the float via flexible pipes.
  • the buoy supporting the pipe is submerged at about 30 meters below the surface and maintained across the float by a set of chains stretched by small buoys.
  • a second solution, of the "moon pool” type is to reattach the upper end of the pipe to the float by means of cables. Winches allow you to follow the movements of the float while maintaining a constant tension on the pipe.
  • Flexible hoses, called jumpers connect the line to the float.
  • the lower end of the pipe ends with a box and possibly a filter for the sea water that is sucked.
  • a steel cable connects the bottom of the pipe to an anchoring system placed on the bottom, either gravity or type "suction bell".
  • Tugs and a multifunctional vessel provide progressive launching through ballasting of the head buoy to drain the line, connection with the anchoring system at the bottom, and deballasting of the head buoy to bring driving to its final vertical position.
  • the assembly of the pipe directly at sea on the site is possible thanks to a specialized vessel on which the different segments are fixed to each other as the pipe is spun.
  • a first object of the invention is a fluid transport conduit comprising a main tubular portion connected on either side to a head device and a foot device, the main tubular portion comprising a plurality of tubular segments along a plurality of tubular segments. a main axis and a plurality of holding frames between the consecutive tubular segments, the pipe further comprising a plurality of holding cables disposed parallel to the main axis and passing through the holding frames.
  • the pipe comprises a head tension system, preferably in the head device, and a foot tension system, preferably in the foot device, said head and foot tension systems. being adapted to energize the holding cables, preferably by means of turnbuckles, and to compress between them the tubular segments located between the head tensioning device and the foot tensioning device; the holding cables being preferably located outside the main tubular part.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the holding frames are fixed on the one hand to the holding cables, and on the other hand to two consecutive tubular segments, the segments tubulars thus being suspended from the holding cables and the holding cables being preferably located inside the main tubular part.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the tubular segments are of essentially circular section; and or
  • At least a part (for example only a part, or all) of the tubular segments are of essentially polygonal section.
  • At least a portion (for example only a portion, or all) of the holding frames comprise an inner portion adapted to be connected to two consecutive tubular segments, an outer portion adapted to house the holding cables and clamping means adapted to secure the inner portion with the outer part; the inner portion preferably comprising an upper groove and a lower groove adapted to provide a tight connection with two consecutive tubular segments.
  • the pipe comprises flexible tubular segments and rigid tubular segments.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the rigid tubular segments comprise at least two portions pivotable relative to each other about the main axis.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the holding frames each comprise a central stiffener provided with clamps adapted to fix the central stiffener to the holding cables, and elements linkages fixed on either side of the central stiffener and respectively fixed to two consecutive tubular segments.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the tubular segments comprise a flexible envelope, the holding cables preferably supporting the flexible envelope.
  • At least a part (for example only a part, or all) of the tubular segments comprise a thermal insulation layer, preferably formed by thermal insulation plates or by a set of two envelopes flexible providing a chamber filled with a liner, preferably hollow beads.
  • the main tubular portion has a dimension greater than 100 meters, or greater than 200 meters, or greater than 500 meters, or greater than 800 meters, along the main axis; and / or wherein the tubular segments have a maximum internal dimension greater than 1 meter, or greater than 2 meters, or greater than 5 meters, or greater than 8 meters, perpendicular to the main axis.
  • the head device comprises fluid pumping means.
  • a portion of the tubular segments are located between a head tension system and a foot tension system, said head and foot tension systems being adapted to tensioning the holding cables, preferably by means of turnbuckles, and compressing between them the tubular segments located between the head tensioning device and the foot tensioning device; and
  • tubular segments are not located between the head tension system and the foot tension system and are suspended from the holding cables through holding frames;
  • a portion of the tubular segments comprise a thermal insulation layer, preferably as described above;
  • a portion of the tubular segments are devoid of a thermal insulation layer
  • a portion of the tubular segments comprise a flexible envelope
  • tubular segments are devoid of flexible envelope.
  • a second object of the invention is a pipe which comprises a main tubular part connected on both sides to a head device and a foot device, the head device comprising a head box, the head box delimiting a head enclosure communicating with the interior of the main tubular portion and the head box comprising gas injection means in the head enclosure, an upper purge system and a lower purge system, the lower purge system being closer to the main tubular portion than the upper purge system.
  • the head box is provided with traps adapted to access the head enclosure.
  • the head box is provided with pumping means opening into the head enclosure.
  • the pipe is both according to the first object of the invention and according to the second object of the invention.
  • a third object of the invention is a fluid transport conduit comprising a main tubular part connected on both sides to a head device and a foot device, the head device comprising a connection system to a float, which includes a cardan suspension system.
  • the linking system further comprises:
  • suspension cables adapted to suspend the cardan suspension system with a float
  • a damping ring adapted to be fixed to a float directly or by means of cables, the cardan suspension system being connected to the damping ring by means of cables, hydraulic dampers and / or mechanical dampers.
  • the pipe is both according to the first object of the invention (and / or according to the second subject of the invention), and according to the third object of the invention.
  • a fourth object of the invention is an underwater anchoring system, comprising connecting cables connected to an anchor plate, an anchoring base, a projecting member integral with the anchoring base, the plate of anchor being adapted to be traversed by the projecting member, a control system adapted to slide the anchor plate on the projecting member and a locking system operable remotely and adapted to prevent sliding the anchor plate on the member projecting.
  • the projecting member is hollowed out; and the blocking system comprises:
  • the invention relates to a pipe according to the first subject of the invention and / or according to the second subject of the invention and / or according to the third subject of the invention, which comprises ballast means , or wherein the foot device comprises anchoring means, and preferably the anchoring system according to the fourth subject of the invention.
  • the invention also relates to the use of any of the pipes described above for transporting fluids in an underwater environment, preferably for pumping seawater.
  • the invention furthermore relates to a method for producing thermal energy of the seas, comprising pumping seawater in a any of the pipes described above and the feeding of a thermal cycle with the pumped seawater.
  • the invention furthermore relates to a method for manufacturing any of the pipes described above, comprising:
  • step c) is carried out at sea.
  • step c) comprises:
  • step c includes:
  • the above objects of the invention make it possible to overcome the disadvantages of the state of the art. They provide more particularly a submarine fluid transport pipe improved from the state of the art, including lower cost, easy to implement and robust. It has good mechanical strength, especially when used in an underwater environment, in the presence of multiple mechanical stresses related to marine currents. It is suitable for transporting large flows of seawater with pressure drops and minimum heating.
  • the invention also has one or preferably more of the advantageous features listed below.
  • component pipe By the choice of materials component pipe, it has preferably a significant resistance to corrosion; and / or low heat transfer between the cold water it is likely to carry and the surrounding warmer water; and / or a low roughness in its internal part so as to minimize the pressure drops. These last two criteria are particularly important for the good functioning and the economic profitability of the thermal energy of the seas.
  • the wire harness of the pipe allows to maintain between them the various segments of the pipe, to seal (according to some embodiments), and also gives the assembly a certain flexibility with respect to the axis vertical.
  • the invention makes it possible to manufacture large diameter pipes.
  • the segments may optionally pivot relative to each other and thus dampen the torsional forces.
  • the offshore assembly is particularly simple, fast and inexpensive.
  • the use of a flexible wall and a substantially polygonal section geometry makes it easier to manufacture large diameter pipes.
  • the specific anchoring system proposed by the invention allows effective anchoring of an object at sea, and allows remote control is the connection of the object with the anchor or its disconnection.
  • this anchoring system is capable of pivoting and thus accommodating torsional stress induced by the currents.
  • This specific anchoring system can be used with any type of object, in particular fluid transport pipes, and more particularly fluid transport pipes according to the invention.
  • the head box proposed by the invention can be easily filled with water or filled with air. Thus, it is possible to turn it into buoy at will, which is particularly useful for the maintenance or disconnection phases of the system.
  • This head box can be used with any type of fluid transport pipe, and in particular with fluid transport pipes according to the invention.
  • the cardan-type connecting system proposed by the invention makes it possible to effectively damp the roll, pitch and heave stresses imposed by the movements of the float.
  • this connection system can make it possible to dispense with a "riser” or “moon pool” type coupling, which can thus make it possible to eliminate the anchoring of the pipe, which is then replaced by a ballast located in the lower part of the pipe.
  • This connection system can be used with any type of fluid transport pipe, and in particular with fluid transport pipes according to the invention.
  • Yet another subject of the invention relates moreover to a fluid transport pipe comprising a main tubular part comprising at least one inner flexible envelope and an outer flexible envelope delimiting an enclosure, the enclosure being partially empty of air and containing trim elements.
  • the packing elements are solid balls or hollow balls or a mixture of solid balls and hollow balls.
  • the pipe comprises, on either side of the main tubular part, a head device and a foot device, the head device comprising means for pumping fluid and means for connecting to a float, and the foot device comprising weighting or anchoring means.
  • the main tubular portion comprises a plurality of tubular segments, along the main axis of the pipe, holding frames between the consecutive tubular segments, the pipe further preferably comprising a plurality of cable cables. maintained parallel to its main axis and on which the holding frames are fixed.
  • the tubular segments are of substantially circular section and / or substantially polygonal section.
  • the main tubular portion has a dimension greater than 100 meters, or greater than 200 meters, or greater than 500 meters, or greater than 800 meters, according to its main axis; and / or wherein the main tubular portion has a maximum internal dimension greater than 1 meter, or greater than 2 meters, or greater than 5 meters, or greater than 8 meters, perpendicular to its main axis.
  • the invention also relates to the use of the pipe described above for the transport of fluid in an underground environment or on the surface of the ground.
  • the invention also relates to the use of the pipe described above for the transport of fluid in an underwater environment, preferably for the pumping of seawater.
  • the invention also relates to a method for producing thermal energy of the seas, comprising pumping seawater in a pipe as described above and feeding a thermal cycle with the pumped seawater.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a pipe as described above, comprising:
  • the driving frame comprises separate tubular segments and the method further comprises the step:
  • steps b) to d) and optionally e) are performed at the installation site of the pipe, preferably at sea.
  • This other object of the invention overcomes the disadvantages of the state of the art. It provides more particularly a semi-rigid fluid transport pipe, particularly suitable for underwater use, improved over the state of the art, easier to implement and install.
  • This pipe advantageously has a large diameter and is thus suitable for large flows.
  • its thermal conductivity can be adjusted according to the surrounding conditions.
  • this other object of the invention also has one or preferably more of the advantageous features listed below.
  • - By the choice of materials component pipe, it preferably has a significant resistance to corrosion and / or low roughness in its inner part.
  • a modular pipe comprising a series of tubular segments. This can facilitate the design of long and large diameter pipes with good mechanical strength. This can also make it possible to adjust the mechanical properties of the pipe (pressure resistance, flexibility, density, etc.) if necessary segment by segment, for example according to variable environmental stresses along the pipe.
  • this other object of the invention makes it possible to simplify the deployment of the pipe on site and makes it possible to construct large diameter pipes made of polymeric materials, while at the same time ensuring the thermal insulation of the fluid vis-à-vis the pipe. external environment and the mechanical strength of the pipe. This is why the invention is particularly well suited to submarine applications, especially for the exploitation of the thermal energy of the seas.
  • Figure 1 shows schematically, in perspective, a main tubular portion of a pipe according to the invention, and more specifically according to the variant "stretched” and in a cylindrical type geometry circular section.
  • Figure 2 shows schematically, in perspective, the foot end of said pipe, comprising the foot device of the pipe.
  • Figure 3 shows schematically, in perspective, the leading end of said pipe, comprising the head device of the pipe.
  • Figure 4 shows schematically, in section, the interlocking between portions of a tubular segment, within said pipe.
  • Figure 5 shows schematically, in section and in perspective, a detail of a tubular segment of said pipe.
  • Figure 6 shows schematically, in section, a frame for holding said pipe.
  • Figure 7 shows schematically, in perspective, the inner portion of said support frame.
  • Figure 8a shows schematically, in perspective, a main tubular portion of a pipe according to the invention, and more precisely according to the "suspended" variant and in a polygonal section cylindrical type geometry.
  • Figure 8b shows schematically, in perspective, the interior space of said pipe.
  • Figures 9 and 10 show schematically, in perspective and in section, details of a frame for holding said pipe, and the connection between the holding frame and an adjacent tubular segment.
  • FIG. 11 schematically shows, in perspective section, an embodiment of a pipe according to the "suspended" variant and according to a polygonal section of cylindrical type geometry, said pipe being provided with thermal insulation plates.
  • FIG. 12 shows schematically, in perspective section, an embodiment of a pipe according to the "suspended" variant and according to a cylindrical geometry of polygonal section, said pipe comprising a double envelope filled with hollow beads ensuring the thermal insulation.
  • FIG. 13 shows schematically, in perspective section, an embodiment of a pipe according to the variant "stretched" and in a cylindrical type geometry circular section, said pipe comprising a double envelope filled with hollow beads ensuring the thermal insulation.
  • Figure 14 shows schematically, in section, an embodiment of a pipe with a head box according to the invention.
  • FIG. 15 shows schematically, in section, an embodiment of an anchoring system according to the invention.
  • Figures 16 and 17 show schematically, in perspective, an embodiment of a pipe with a cardan connection system according to the invention.
  • FIG. 18 schematically represents, in section, an embodiment of a pipe according to the invention, provided with an anchoring system according to the invention, and attached to a float by a "moon pool” type system ".
  • the pipe is placed in a marine environment, in a substantially vertical position, and is used for pumping and transporting seawater from the depths to the surface.
  • the pipe according to the invention may optionally be used in other contexts and / or other positions, for the transport and possibly the pumping of any fluid, for example in the context of extraction or of the transport of hydrocarbons.
  • the pipe according to the invention comprises in the most general manner a head device 100, a main tubular portion 101 and a foot device 102.
  • a first aspect of the invention relates primarily to a particular arrangement of the main tubular portion 101.
  • This particular arrangement is divided into two main variants, namely a tense type of pipe, and a type of suspended pipe. These two variants are described in two following sections.
  • the pipe may have a circular cylindrical shape, or a polygonal cylindrical shape (also called polyhedral).
  • the means used to provide thermal insulation also contribute to the mechanical strength of the pipe. Possible embodiments of this thermal insulation are described in a following section.
  • a second aspect of the invention relates to a particular head device, comprising a specific head box.
  • This specific headbox is particularly suitable for use with pipes whose main tubular portion is specific to the invention, but it can also be used with other types of main tubular parts. Pipes with this specific headbox are described in a following section.
  • a third aspect of the invention relates to another particular head device, comprising a float-specific linkage system.
  • This specific binding system is particularly suitable for use with pipes whose main tubular part is specific to the invention, but it can also be used with other types of main tubular parts. Pipes with this specific binding system are described in a following section.
  • a fourth aspect of the invention relates to a particular anchoring system.
  • This specific anchoring system is particularly suitable for use with pipes whose main tubular part is specific to the invention, but it can also be used with other types of main tubular parts.
  • the conduits whose foot device includes this particular anchoring system are described in a following section.
  • a fifth aspect of the invention relates to a type of semi-rigid pipe, having a double jacket structure containing packing elements of the ball type.
  • the characteristics of the semi-rigid pipe can be combined with those of the other aspects of the invention.
  • the RIBs in question are described in a following section.
  • the main tubular portion (or central portion) of the pipe comprises a plurality of consecutive tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e along the main axis of the pipe (not shown), these tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e delimiting an internal space available for the transport of fluid.
  • holding frames 2 The connection between the consecutive tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e is provided by holding frames 2.
  • a plurality of holding cables 3 are arranged parallel to the main axis of the pipe; distributed preferably on the circumference of said pipe, they pass through the holding frames 2.
  • the holding cables 3 pass through the holding frames 2 without these holding frames 2 being attached to a fixed position along the holding cables 3;
  • This type of tensioned pipe may preferably have a cylindrical geometry circular section or a cylindrical geometry polygonal section.
  • the wall is of substantially circular section; correspondingly, the holding frames 2 are then rings of substantially circular geometry.
  • the holding cables 3 may be located inside the main tubular portion 101 or outside thereof, preferably outside.
  • Each tubular segment 1c (between two consecutive holding frames 2) may optionally comprise several successive portions 4a, 4b, 4c along the main axis of the pipe, which are preferably fitted into each other.
  • a portion of tubular segment may have a length of between 10 and 50 meters, for example about 30 meters, along the main axis of the pipe, and a maximum internal diameter of at least 2 meters, for example about 3 meters. In some cases, the maximum internal diameter may be at least 5 meters, or even at least 8 meters and for example about 10 meters.
  • tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e are chosen so that the pipe has a certain flexibility with respect to the vertical axis in order to dampen the external constraints typical of the medium under -marine.
  • tubular segments 1 a, 1 b, 1 c, 1 d are tubular segments 1 a, 1 b, 1 c, 1 d,
  • the rigid tubular segments 1 a, 1 c, 1e and the flexible tubular segments 1b, 1d must have a low compressive deformability along the axis of the pipe, so as not to compromise the setting under tension of the pipe by means of the holding cables 3.
  • the pipe is allowed to deform under the effect of external stresses, while maintaining a good mechanical strength. It is possible to provide a distribution (regular or irregular) rigid tubular segments 1 a, 1 c, 1 e and flexible tubular segments 1 b, 1 d along the pipe, which is adapted to the distribution of in situ constraints. It is still possible to provide more than two types of stiffness for the tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e.
  • the rigid tubular segments 1c comprise several successive portions 4a, 4b, 4c, but not the flexible tubular segments 1b, 1d.
  • the rigid tubular segments 1a, 1c, 1e may be for example high density polyethylene, reinforced fiberglass, aluminum, steel or concrete.
  • the flexible tubular segments 1b, 1d may for example be made of elastomeric material, in particular natural or synthetic rubber.
  • a special coating may be provided on the inner surface of the tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e to reduce the roughness of this surface.
  • a specific material may also be integrated within the tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e as internal insulator.
  • tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e or portions 4a, 4b, 4c thereof it is possible to provide vertical reinforcements (for example metal bars) inserted inside or on the periphery of these.
  • a foot tension device 5 and a head tension device 6 are provided at both ends of the pipe, i.e. respectively at the foot device 102 and the head device 100.
  • the respective ends of the holding cables 3 are fixed to these tensioning devices 5, 6.
  • the foot tensioning device 5 may simply consist of a plate to which the holding cables 3 are fixed.
  • the head tension device 6 may comprise a plate to which the holding cables 3 are fixed, these holding cables 3 being energized by means of a set of turnbuckles 7 arranged between this plate and the rest of the pipe.
  • the head device 100 comprises a headbox 29 in addition to the head tensioning device 6 (see below), the turnbuckles 7 are arranged between the head tensioner plate 6 and the upper part of the headbox 6. head 29 (see Figure 3).
  • turnbuckles 7 can spread the plate of the head tension device 6 from the rest of the pipe, and thus stretch the cables and maintain all the various tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1 e compressed against each other.
  • the pipe is self-tensioned (i.e. includes an autonomous voltage system), without connecting the holding cables 3 to a any external element (float and / or seabed for example, in the case of an underwater pipe).
  • the tension of the turnbuckles 7 can be controlled by divers, or directly from the surface by a pneumatic or hydraulic clamping system. This allows, over time, to take any potential loss of voltage induced by the resilience of materials.
  • the holding cables 3 under tension make it possible to maintain between them the tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e and to seal, while allowing the assembly to remain relatively flexible thanks to the judicious choice of the materials used for the different segments and their length.
  • the holding cables 3 are preferably made of steel or a synthetic material such as polyester or polypropylene.
  • the foot tension device 5 (foot plate) is advantageously provided with a filter (eg a grid) which prevents bodies larger than a certain size from entering the pipe.
  • a filter eg a grid
  • This filter can be cleaned by a counter-flow.
  • the successive portions 4a, 4b of a tubular segment (and in particular of a rigid tubular segment) circular section are nested so that they can freely rotate relative to each other along the main axis of the pipe.
  • the nesting may have a geometry in Z (left part of the figure) or in U (right part of the figure) or any other appropriate geometry.
  • Seals of anti-friction material 8 eg Teflon
  • tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, or the portions 4a, 4b, 4c of tubular segment 1c can be made in one piece, or made in several pieces, preferably two , which are nested. This second possibility makes it easy to manufacture tubular segments of larger diameter.
  • the tubular segment or the tubular segment portion comprises a first element 17a and a second element 17b, essentially semi-cylindrical.
  • strapping bands 18 may be provided to enhance the mechanical strength of the elements 17a, 17b them, but this function can also be provided directly by the holding frames
  • a holding frame 2 comprises an inner portion 9a and an outer portion 9b.
  • the inner portion 9a is adapted to receive the ends of the tubular segments located on either side of the holding frame 2, while the outer portion 9b is adapted to receive the holding cables 3.
  • the inner portion 9a comprises an upper groove 15a and a lower groove 15b, adapted to receive the ends of the tubular segments.
  • the grooves 15a, 15b have a flared shape (i.e. conical in the case of a circular section geometry), such as an olive connector, to seal when the respective tubular segments. are pressed into these grooves 15a, 15b.
  • the inner part 9a can be made in one piece or in two pieces.
  • the inner portion 9a comprises an upper inner ring 13a and a lower inner ring 13b, between which is disposed a seal 14.
  • This arrangement allows tubular segments located on both sides. other of the holding frame 2 to accommodate different torsional forces.
  • the inner part 9a also comprises a projection 16 (in the case where the inner part 9a is made in two parts, this projection 16 is obtained from respective projections on the upper inner ring 13a and the lower inner ring 13b). This projection 16 is adapted to ensure the connection with the outer portion 9b.
  • the outer portion 9b preferably comprises an upper outer ring 10a and a lower outer ring 10b whose shape is adapted to fit on either side of the projection 16 of the inner portion 9a.
  • Clamping means 1 1 (for example a screw system) are provided on the outer part 9b in order to make the two outer rings 10a, 10b and the inner part 9a integral.
  • the upper outer ring 10a and the lower outer ring 10b are each provided with guide rings 12 respectively aligned (preferably at the periphery of the holding frame 2), in order to receive the holding cables 3.
  • the guide rings 12 may be provided with an opening system (for example hinged) to allow sequential mounting of the tubular segments and the holding frames.
  • the holding frames 2 may for example be made of reinforced fiberglass, high density polyethylene, aluminum, steel or concrete. Floats may be fixed on all the holding frames 2 or a part thereof, in order to reduce the weight constraints, particularly on the lower sections.
  • the tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e can be manufactured in the workshop, either by casting or by bending and welding in the case of metallic materials, either by molding in the case of organic materials (polymers) or concrete, or by winding of polymer fibers where appropriate.
  • each tubular segment 1a, 1b, 1c, 1d, 1e and / or each portion 4a, 4b, 4c is optimized as a function of the site, in particular with respect to the mechanical forces induced by the currents in depth.
  • the type of holding frame 2 (fixed single ring or movable double ring) must also be determined according to the mechanical constraints.
  • the foot tensioning devices 5 and head 6 can be made of stainless steel.
  • tubular segments 1a, 1b, 1c, 1d, 1e can then be advantageously transported by cargo to the assembly site.
  • the assembly of the entire pipe can be made from a slipway, the pipe being towed in an outer harbor or harbor sheltered as and when. If necessary, it is supported by floats.
  • the entire pipe can also be assembled directly at sea, vertically from the site, thanks to a dedicated vessel.
  • the pipe according to the invention is connected by its head device 100 to a float (the term float in front of the present application, to be understood in its widest sense, as covering all floating devices of buoy, platform or ship type).
  • a float the term float in front of the present application, to be understood in its widest sense, as covering all floating devices of buoy, platform or ship type).
  • the main tubular part (or central part) of the pipe further comprises a plurality of consecutive tubular segments 1a, 1b along the main axis of the pipe (not shown), these segments tubular 1a, 1b delimiting an interior space available for the transport of fluid.
  • connection between the consecutive tubular segments 1a, 1b is still provided by holding frames 2.
  • a plurality of holding cables 3 are still arranged parallel to the main axis of the pipe; preferably distributed over the circumference of said pipe, they still pass through the holding frames 2.
  • the holding frames 2 are fixed to the holding cables 3 at a fixed position along them;
  • the holding frames 2 are also fixed to the two adjacent tubular segments 1 a, 1 b;
  • tubular segments 1a, 1b are suspended from the holding cables 3, which are not tensioned.
  • the main purpose of the holding cables 3 is to support the different tubular segments 1 a, 1 b.
  • the holding cables 3 are weighted or anchored but there is no provision for a stand-alone voltage system for the holding cables 3, which is integrated into the pipe itself.
  • This suspended type pipe may preferably have a circular section cylindrical geometry or a polygonal section cylindrical geometry. More particularly preferably, and as illustrated, the wall is of substantially polygonal section (hexagonal in the example of the figures); correspondingly, the holding frames 2 are then frames of essentially polygonal geometry.
  • the holding cables 3 pass inside the tubular segments 1a, 1b (but it is possibly possible to pass them outside thereof).
  • the holding cables 3 then contribute to maintain the general shape of the pipe, particularly when they pass inside the tubular segments 1a, 1b in the vicinity of vertices of the polygon of the section.
  • the tubular segments 1a, 1b are rigid type.
  • the tubular segments 1a, 1b are in one piece and comprise a flexible envelope 19.
  • This flexible envelope 19 may be for example Kevlar reinforced polyethylene (typically of a thickness of about 5 mm), or still in another suitable material such as PVC or neoprene.
  • the flexible envelope 19 can be either preformed in the factory, and thus already marry the dimensions of the desired polyhedron (it is then threaded as a sheath during assembly of the pipe), or cut to obtain the desired perimeter, in which case the closure is provided either by a zipper-type system or by a closing bar.
  • the variant of the suspended pipe can be made of materials lighter than the variant of the stretched pipe, which reduces the total cost of driving and facilitates its implementation. Moreover, this variant makes it possible to construct a pipe of large internal diameter (for example of about 10 meters).
  • each tubular segment 1a, 1b may have a length of between 5 and 50 meters, for example about 10 meters, along the main axis of the pipe, and a maximum internal diameter of at least 2 meters, preferably at least 5 meters, or even at least 8 meters and for example about 10 meters.
  • the maximum internal diameter is the maximum internal dimension of the tubular segment, in the plane perpendicular to the axis of the pipe.
  • the length of the tubular segments 1a, 1b is not necessarily constant along the pipe; this is optimized according to the site, in particular vis-à-vis the mechanical forces induced by the currents.
  • each retaining frame 2 preferably comprises a central stiffener 20.
  • the central stiffener 20 is composed of rigid bars assembled to provide a suitable polygonal profile (hexagonal in the case illustrated).
  • the central stiffener 20 preferably comprises clamps 22 (not shown in Figure 9) adapted to attach the central stiffener 20 to the respective holding cables 3.
  • connecting elements 21 On either side of the central stiffener 20 (along the main axis of the pipe) are provided connecting elements 21 having essentially the same polygonal shape as the central stiffener 20.
  • the connecting elements 21 are adapted to be fixed to the tubular segments present respectively on either side of the holding frame 2 in question, and in particular are adapted to fix the flexible envelope 19.
  • Fixing means of the central stiffener 20 with the connecting elements 21 are also provided so as to secure the entire support frame 2.
  • the flexible envelope 19 can be attached in the workshop to the connecting elements 21 surrounding it, and the connecting elements 21 can then be attached to the central stiffeners 20 during the final assembly of the pipe, typically offshore.
  • one or more reinforcement bars 23 may be provided. across the central stiffener 20. Such reinforcing bars 23 are preferably profiled in the direction of the main axis of the pipe, in order to limit the losses in the pipe.
  • anti-friction tubes may also be added in order to limit the wear of the flexible envelope 19 by friction against the holding cables 3.
  • the assembly of the pipe according to the suspended variant is carried out by analogy to that of the pipe according to the circular cylindrical variant.
  • the tubular segments 1a, 1b as well as the holding frames 2 (or parts thereof) can be prepared in the workshop. They can be brought by barge along the float (or a dedicated vessel).
  • the holding cables 3 are fixed on a bracket at the float and the bottom of the pipe is either ballasted or connected to a return pulley of the anchoring system, so that one can control its descent.
  • tubular segments 1a, 1b are assembled one after the other.
  • the pipe according to the invention is provided with a thermal insulation, in order to limit the heat transfer between the transported fluid and the environment.
  • the means used to provide thermal insulation also preferably contribute to ensuring the mechanical strength of the pipe.
  • an insulating material may be disposed in the thickness of the wall of the tubular segments, or on the surface (internal and / or external) of the tubular segments.
  • These heat insulation plates 24 may consist for example of syntactic foam (resin combined with glass microspheres). They can also be filled with insulation gel.
  • the flexible portion of the pipe that is to say the holding cables 3 and the flexible envelope 19 deforms in the flow of the current, especially near the surface where it is generally stronger. It is therefore preferable that the insulating plates 24 (which generally can not be considered flexible) are not rigidly attached to the holding frames 2.
  • chutes for example in stainless steel
  • the chutes 25 may be designed so as to provide a clearance between the thermal insulation plates 24 and they, so as not to compromise the overall flexibility of the pipe.
  • thermal insulation plates 24 by means of strapping bands 26 ensures a good resistance of the thermal insulation plates 24 against each other.
  • each tubular segment comprises, in addition to the flexible envelope 19, a second flexible envelope 27, also attached to the connecting elements 21 of the holding frames 2 located on either side of the tubular segment.
  • an enclosure 28 which is preferably partly empty of air and filled with packing elements, for example hollow balls (typically plastic).
  • packing elements for example hollow balls (typically plastic).
  • the diameter of the beads can be selected according to the desired final flexibility.
  • the two flexible envelopes 19, 27 may for example be molded in the workshop, and crimped on the connecting elements 21, on both sides, always in the workshop.
  • the tubular segments thus obtained are foldable (according to an accordion shape).
  • the balls can be injected into the chamber 28 via one or more threaded orifices provided for this purpose.
  • a device connected at the holes makes it possible to make the empty; optionally, at this stage, the tubular segment concerned is threaded on an internal template of polyhedron shape adapted to better control the final shape of the tubular segment.
  • the orifices are then obstructed by a suitable system (for example screw and / or glue) so as to ensure excellent vacuum resistance.
  • the hollow balls, filled with air, also provide the necessary thermal sealing.
  • each tubular segment 1a, 1b comprises two flexible envelopes 19, 27 cylindrical and concentric, crimped on both sides on a holding frame 2.
  • hollow balls preferably plastic are injected into the enclosure 28 formed between the two flexible envelopes 19, 27, and a vacuum is created to provide rigidity to the tubular segment.
  • the holding frame 2 further comprises an inner portion 9a and an outer portion 9b.
  • the inner part 9a is formed of an upper inner ring and a lower inner ring which are fixed (for example screwed) to each other, while the outer part 9b is formed of an (outer) ring. sandwiched between the two inner rings, said outer ring being provided with fixing means (for example clamps) to the holding cables 3.
  • the invention further relates to a fluid transport conduit comprising a main tubular portion 101 connected on either side to a head device 100 and a foot device 102 (see Figure 18), wherein the head device 100 includes a specific headbox.
  • this transport pipe is as described above in the "tensioned pipe", “suspended pipe” and / or "thermal insulation of the pipe” sections.
  • a pipe of another type for example a pipe whose main tubular part is in one piece and does not have separate tubular segments.
  • the head box 29 defines a head enclosure 36 which communicates with the interior of the main tubular portion 101 of the pipe.
  • pumping means 32 (generally one or more pumps) open into the head chamber 36.
  • a fine filter (strainer) is preferably arranged at these pumping means 32.
  • flexible pipes or "jumpers" 106 can transport the fluid to the float 103 located on the surface.
  • valves on the side of the head box 29 opposite the main tubular portion 101 which open automatically in case of overpressure, especially in case of water hammer caused by the abrupt cessation of all means pumping.
  • the head box 29 is preferably provided with access hatches 34.
  • these access hatches 34 allow access to divers, in particular for cleaning the strainers of the pumping means 32. This greatly facilitates maintenance operations.
  • the head box 29 is provided with nozzles (not shown) for injecting treatment products for example to limit bio-fouling.
  • the head box 29 further comprises an upper purge system 30, preferably located on the side of the head box 29 opposite the main tubular portion 101, which is adapted to water the head box 29, in a context of underwater use.
  • the head box 29 further comprises gas injection means 31 (in particular compressed air injection) and a lower purge system 33.
  • the gas injection means 31 are preferably located on the side of the box head 29 opposite the main tubular portion 101, while the lower purge system 33 is preferably located near the main tubular portion 101.
  • the head box 29 performs a function buoy. This makes it possible, if necessary, to be able to easily disconnect the float, for example in the event of a storm, so as to protect the float while keeping the pipe upright.
  • the head device 100 of the line comprises a head tension device 6, it is appropriate to place the head box 29 between this head tension device 6 and the main tubular portion 101 of the pipe (see FIG. 3). .
  • the pipe according to the invention can be anchored by a conventional anchoring (gravity type anchoring or “suction” type). It can also be devoid of anchoring and be weighted (that is to say provided with ballast means).
  • the pipe according to the invention can still be anchored by means of a specific anchoring system, which is also an object in its own right of the invention.
  • the invention also relates to a specific anchoring system, for an object disposed on the surface of the water and / or in water.
  • This object may in particular be a fluid transport pipe, and according to a preferred embodiment, this transport pipe is as described above in the "stretched pipe", “suspended pipe”, “thermal insulation pipe” sections. And / or "head box".
  • this transport pipe is as described above in the "stretched pipe", “suspended pipe”, “thermal insulation pipe” sections. And / or "head box”.
  • the anchoring system 44 includes an anchor base 37. It may be a gravity system or a suction anchor.
  • the anchoring base 37 has the main function of ballast and maintain in position the anchoring system 44 at the bottom of the water.
  • a projecting member 38 is fixed on the anchoring base 37, preferably in a vertical position.
  • This projecting member 38 is of cylindrical shape (for example of circular section) or conical or it may comprise a cylindrical lower part (the part in contact with the anchoring base 37) and a conical upper part.
  • An anchor plate 39 is adapted to be traversed by the projecting member 38, thanks to an orifice formed therein, adapted to the shape of the projecting member 38.
  • the anchor plate 39 is connected to connecting cables 45 which are themselves intended to be connected to the object to be anchored.
  • the connecting cables 45 are connected to any part of the pipe.
  • the connecting cables 45 can merge with the holding cables 3.
  • the anchoring system 44 is also provided with a control system 40 adapted to slide the anchor plate 39 on the projecting member 38.
  • This control system 40 may typically comprise a plurality of control cables connected to the plate anchor 39 and passing through pulleys. In this way, by operating the remote control cables (for example from the surface), it is possible to move the anchoring plate 39, in particular downwards.
  • the anchoring system 44 further comprises a locking system 41 operable remotely and adapted to block the anchor plate 39 on the projecting member 38, that is to say to prevent its sliding.
  • the projecting member 38 is hollowed out and the locking system 41 comprises pivoting arms 42 whose pivot axis is disposed in the projecting member 38.
  • the arms 42 according to their position around the pivot axis, are either disposed within the projecting member 38, or arranged partially outside thereof.
  • the locking system 41 also comprises operating cables 43 passing through the projecting member 38 and adapted to actuate the pivoting of the arms 42.
  • the operating cables 43 may typically comprise at least one closure cable and at least one opening cable, attached to the arms 42 and operable remotely (especially from the surface).
  • the closure cable may for example be connected to a central portion (vis-à-vis the main axis of the projecting member 38) of the arms 42, from above.
  • the tensioning of the closure cable then makes it possible to pivot the peripheral part of the arms 42 downwards, and thus to partially extend the arms 42 of the projecting member 38.
  • the anchor plate 39 is locked on the anchoring base 37.
  • the opening cable may for example be connected to a central portion (vis-à-vis the main axis of the projecting member 38) of the arms 42, from below. Energizing the opening cable (via a return pulley) then makes it possible to pivot the peripheral portion of the arms 42 upwards, and thus to fit the arms 42 inside the projecting member 38.
  • the pipe comprises a head box 29 as described above in relation with FIG. 14.
  • the closing cable To decouple the pipe from the anchor base 37, the closing cable must be released and the opening cable energized, which has the effect of pivoting upwardly the peripheral portion of the arms 42, thus releasing the plate anchor 39.
  • the anchoring system 44 has the advantage of allowing rotation of the pipe, the anchoring plate 39 being able to turn around the projecting member 38.
  • the pipe according to the invention is connected via its head device 100 to a float. It is also possible to connect several pipes, via their respective head devices 100, to the same float.
  • this connection is made by means of a system called "moon pool”.
  • the float 103 is surmounted by a bracket 104 which underlies traction cables 105 which, via pulleys, connect the head device 100 of the driven to winches at constant tension.
  • the movements of the float 103 on the surface are compensated by the winches so that the conduct does not suffer and the tensions are maintained constant.
  • Flexible hoses 106 (or “jumpers") absorb heave movements in particular.
  • the pipe is fixed at the bottom by an anchoring system.
  • the anchoring system 44 is the anchoring system of the invention, described above.
  • connection to the float is carried out by means of a "riser" type system.
  • the upper end of the pipe (held in a substantially vertical position by a buoy) is connected to the float via flexible pipes.
  • the buoy supporting the pipe is submerged under the surface (typically about 30 meters below the surface) and is held across the float by a set of chains stretched by small buoys.
  • the pipe is fixed at the bottom by an anchoring system.
  • connection to the float is performed by means of a specific binding system of the invention.
  • the invention also relates to a fluid transport conduit comprising a main tubular portion 101 connected on either side to a head device 100 and a foot device 102, wherein the head device 100 comprises a specific system for linking to a float.
  • this transport pipe is as described above in the "stretched pipe", “suspended pipe”, “thermal insulation of the pipe” and / or "Head box".
  • a pipe of another type for example a pipe whose main tubular portion 101 is in one piece and does not have separate tubular segments .
  • the float link system 50 has the particularity of comprising a gimbal suspension system 47 (i.e. a two-axis gimbal).
  • the cardan suspension system 47 is connected to the float (not shown) by means of suspension cables 48.
  • a damping ring 49 can be provided adapted to be fixed to the float (either directly, for example by welding to the float, either by suspension by means of cables), the cardan suspension system 47 then being connected to the damping ring 49 by means of cables, hydraulic dampers and / or mechanical dampers.
  • the connecting system 50 is disposed above the head box 29 (i.e. the opposite side to the main tubular portion 101 of the driving, relative to the head box 29, or between the head box 29 and the float).
  • connection system in the event that the conduct, in the context of underwater use, is ballasted and suspended from the float, without being anchored (the maintenance at a fixed point of the lower part of the pipe is not essential in the context of the exploitation of the thermal energy of the seas). Indeed, this makes it possible to avoid using a "moon pool” or “riser” type system, which requires multiple anchoring of the float (conventionally 4 x 2 anchors) and driving to maintain them on a fixed point. which is expensive, especially at great depth.
  • the float can be wet in 1 x 2, like a cargo ship at anchor, and the pipe simply suspended essentially vertically from the float).
  • the float is free to avoid depending on the direction of the wind and the current and the pipe attached to the float is free of movement.
  • the cardan suspension system 47 makes it possible to prevent the pipe from directly undergoing the movements of the float on the surface; the mechanical forces of roll and pitch are thus damped by the two-axis cardan suspension system.
  • the heave of the float is damped by the suspension cables 48, which can be connected to winches with constant tension or held stationary directly on fairleads (it is possible to switch from one mode to another according to the state of the sea); or by the damping ring 49, when it is present.
  • the damping ring 49 is intended to be directly attached to the float. In this way, it is easier to pass large water masses from the pipe to the float.
  • An inner bellows (not shown) can avoid additional pressure drops in the cardan suspension system 47.
  • an outer bellows envelope (not shown) can provide the hydraulic seal between the head box 29 and the float on which are then located the suction pumps (under the waterline, in a waterproof box, a kind of cross seawater).
  • the pressure forces on the envelope are weak.
  • the envelope can be reinforced by rigid rings and / or be thick.
  • the connection system 50 is intended to be located a few meters below the surface, so that maintenance can be provided by divers.
  • an air purge can allow direct access "dry foot" to the upper part of the head box 29, including to inspect and maintain the cardan joints (greasing) or hydraulic dampers, if they are in direct contact with seawater (which is not the case if there is an inner bellows).
  • the invention combines several of the aspects described above.
  • the invention relates in particular to:
  • a submarine pipe according to the stretched or suspended variant having a head box 29 as described above, connected to a float in a "riser” or “moon pool” type of connection mode, and anchored by a conventional anchoring or preferably according to the specific anchoring system 44 described above.
  • An underwater pipe according to the stretched or suspended variant having a head box 29 as described above, provided with a cardan suspension system 47 as described above, and having ballast means (and therefore devoid of anchoring to the seabed).
  • a pipe according to the invention may optionally combine the tense variant and the suspended variant; and / or combining the circular cylindrical geometry and the polygonal cylindrical geometry.
  • a leading portion of the pipe may be in the tensioned variant (in particular with a circular cylindrical geometry), and a portion at the bottom of the pipe may be in the suspended variant (in particular with a polygonal cylindrical geometry).
  • a dedicated junction is provided between the head portion and the foot portion.
  • the holding cables 3 may be the same in the foot portion and the head portion; alternatively one can provide two separate cable bundles, one for the head portion and the other for the foot portion.
  • the tension of the holding cables 3 in the portion (here, top) according to the stretched variant is then provided by two tension devices, similar to those described above, but located at the respective ends of the portion considered (here, at the level of the head device 100 on the one hand, and at the junction between the two portions on the other hand).
  • Such a hybrid configuration may be advantageous in the submarine context, since the high current and temperature gradient constraints encountered especially at the surface (typically in the first 100 meters) may make the mode realization of the tense conduct, circular cylindrical shape, more interesting; whereas in contrast, beyond this area, the embodiment of the suspended pipe, polygonal cylindrical shape, lighter and easier to deploy, appears more appropriate.
  • a pipe may be made of which the main tubular portion comprises:
  • a head portion according to the stretched variant comprising tubular segments which are rigid material (or an alternation of tubular segments of rigid material and more flexible material) and which are provided with thermal insulation;
  • a median portion according to the stretched or suspended variant comprising tubular segments provided with two flexible envelopes providing a chamber emptied of air and containing packing elements, such segments being more flexible than those of the head portion and presenting a good thermal insulation;
  • a foot portion according to the suspended variant comprising tubular segments provided with a single flexible envelope, such segments being more flexible than those of the middle portion and not having any special thermal insulation.
  • the pipe according to the invention may optionally be used in other contexts, submarine, underground or air, for the transport and possibly the pumping of any fluid, for example in the context of the extraction or the transport of hydrocarbons.
  • the pipe according to the invention is used (at least over part of its length) in a substantially vertical position, and preferably it is used (at least for part of its length) in an underwater environment.
  • the pipe according to the invention comprises a main tubular portion 101 framed, along its main axis, by a head device 100 and a foot device 102.
  • the foot device 102 represents the end portion of the pipe dedicated in particular to the entry of the fluid into the pipe, and the holding in position of the pipe.
  • this foot device 102 may for example comprise a ballast system or, as illustrated, an anchoring system 44, in the context of underwater use.
  • It also comprises fluid sampling means, which may simply consist of a filter-shaped plate (gate) closing the foot end of the main tubular portion 101, in the context of a seawater withdrawal.
  • the head device 100 represents the extremal part of the pipe dedicated in particular to the outlet of the fluid from the pipe (to its transfer to other installations), and possibly to the connection of the pipe to other installations (for example the connection to a float).
  • the head device 100 comprises in particular fluid pumping means 106.
  • the pipe is connected to a float 103.
  • a bracket 104 overcomes the float 103 and underlies traction cables 105 which, via pulleys, connect the head device 100 of the pipe to winches at constant voltage.
  • the pumping means 106 comprise flexible hoses (or “jumpers”) absorbing heave movements, and ensuring the transfer of fluid from the pipe to the float.
  • the main tubular portion 101 provides fluid transport itself in the pipe.
  • the fluid can circulate directly in contact with the inner wall of the main tubular portion 101, but it can also circulate inside channels, themselves placed in the main tubular portion 101.
  • This main tubular portion 101 may be integral or preferably comprise a plurality of tubular segments connected to each other by holding frames. In this case, it is advantageous to use holding cables running along the main tubular portion 101, either in the internal space of the pipe or on the outside thereof, to ensure the mechanical strength of the pipe. all.
  • the embodiment in which tubular segments are used makes it possible to produce pipes of great length more easily.
  • each tubular segment may have a length (along the main axis of the pipe) of between 5 and 20 meters, for example about 10 meters, and the main tubular portion 101 may have a dimension greater than 100 meters, or greater than 200 meters, or more than 500 meters, or greater than 800 meters.
  • the holding frames may for example be made of reinforced fiberglass, high density polyethylene, aluminum, steel or concrete.
  • the wall of the main tubular portion 101 is formed by an inner flexible envelope 19 and an outer flexible envelope 27 delimiting an enclosure 28.
  • This enclosure 28 is partially or even essentially emptied of air and contains trim elements.
  • the pipe comprises distinct tubular segments 1a, 1b, the connection of the tubular segments 1a, 1b between them being ensured by holding frames 2.
  • the retaining frames 2 can be performed in the workshop, before the filling of the enclosure 28 with the packing elements, so as to have a pipe pre-assembled and foldable (accordion) because fully flexible.
  • the holding frames 2 may be composed of two or more parts (which may be for example screwed together, or glued, or welded), in which case it is possible to assemble only in the workshop tubular segments 1a, 1 b individual terminated by a portion of the respective holding frames 2, the pipe can then be assembled at the last moment (on site, by example at sea) by assembling the different parts of the holding frames 2 between them.
  • the section of the main tubular portion 101 may be substantially circular, or substantially polygonal.
  • Figure 12 illustrates the case of a substantially polygonal section.
  • the holding frames 2 have a polygon shape.
  • Figure 13 illustrates the case of a substantially circular section.
  • the holding frames 2 have a circular ring shape.
  • Each flexible envelope 19, 27 (in each tubular segment 1a, 1b) is preferably in one piece. It can be for example made of Kevlar reinforced polyethylene whose thickness is adapted to the mechanical strength constraints that are envisaged (pressure, tension, etc.), or to another suitable material such as PVC or neoprene.
  • the flexible envelopes 19, 27 may be either preformed at the factory, and thus already marry the dimensions of the main tubular portion 101 (it is then threaded as a sheath during assembly of the pipe), or cut to obtain the desired perimeter in which case the closure is provided either by a zipper-type system or by a closing bar.
  • the shape of the main tubular portion 101 of the pipe is then ensured essentially by the holding frames 2.
  • the maximum internal diameter of the main tubular portion 101 is at least 2 meters, for example at least 5 meters, for example at least 8 meters and for example about 10 meters.
  • the maximum internal diameter is the maximum internal dimension of the main tubular portion 101, in the plane perpendicular to the axis of the pipe.
  • the packing elements in the enclosure 28 are preferably thermal insulation elements and / or elements providing good mechanical strength, as required. These elements may be for example hollow balls (for example plastic or rubber) which can be filled with air, or even solid balls (for example metal).
  • the choice of material for the packing elements depends on the desired characteristics of the pipe.
  • the dimension of the packing elements can be selected according to the desired final flexibility for the wall of the pipe.
  • the type of lining elements used can be determined for a given tubular segment 1a, 1b (for example hollow beads only or solid beads only) or can even be variable within a tubular segment 1a, 1 b given (mixture of hollow beads and solid beads for example).
  • the size of the packing elements (diameter of the balls for example) and / or the number / quantity of these packing elements can also be determined for a given tubular segment 1a, 1b or be variable inside a tubular segment 1a, 1b given (between different parts of the same tubular segment 1a, 1b).
  • the lining elements located inside the bend will advantageously be smaller than the lining elements located outside the bend.
  • each tubular segment 1a, 1b is adjusted according to the diameter of the pipe and the mechanical stresses: for example a pipe of large diameter and having to withstand high pressures will be composed of a set tubular segments 1a, 1b relatively short.
  • these tubular segments 1a, 1b short can be assembled beforehand in sections of tubular segments, in the workshop, so as to have to assemble on site only sections of tubular segments.
  • tubular segments 1a, 1b and the holding frames 2 can be connected to holding cables 3 passing through the holding frames 2
  • the pipe can thus in particular be suspended from the holding cables 3, which ensures the mechanical strength of the assembly while guaranteeing a certain flexibility.
  • the tubular segments 1a, 1b are attached to the holding cables 3 through the holding frames 2.
  • These holding frames 2 then comprise connecting elements 9 such as clamps for attachment to the holding cables 3.
  • the holding cables 3 are in the interior space of the pipe.
  • the holding cables 3 are then preferably positioned at the vertices of the polygonal section, and they thus contribute to maintain the polyhedral shape of the pipe.
  • anti-friction tubes (not shown) can then be added to limit the wear of the flexible envelope 19 by friction against the holding cables 3.
  • the holding cables 3 are on the outside of the pipe.
  • the holding cables 3 are preferably made of steel or a synthetic material such as polyester or polypropylene.
  • the holding frames 2 may be reinforced, particularly towards the outside, so as to receive reinforcing bars which are fixed on the periphery of the the pipe, against the outer shell, thus forming the equivalent of a "squirrel cage".
  • the two flexible envelopes 19, 27 may for example be molded in the workshop, and crimped on the holding frames 2 (or on part of the holding frames 2), on both sides, always in the workshop.
  • the tubular segments thus obtained are foldable (according to an accordion shape).
  • the packing elements can be injected into the chamber 28 via one or more threaded holes provided for this purpose.
  • a device connected to the holes makes it possible to evacuate; optionally, at this stage, the tubular segment concerned is threaded onto an internal template of suitable shape, so as to better control the final shape of the tubular segment.
  • the orifices are then blocked by a suitable system (for example screw and / or glue or welded plug) so as to ensure excellent vacuum strength.
  • the holding cables 3 when present, are fixed on a bracket at the float and the bottom of the pipe is either ballasted or connected to a return pulley of an anchoring system so that its descent can be controlled.
  • the holding cables 3 may be ballasted or anchored at the foot device 102 to maintain the pipe substantially in the correct position.
  • the pipe according to the invention when it is composed of a plurality of tubular segments 1a, 1b, may comprise certain tubular segments whose wall is as described above, and other tubular segments whose wall is conventional (in particular consists of a uniform material or a stack of layers of several materials). This is useful when the constraints in terms of thermal insulation or mechanical behavior vary along the pipe.

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Abstract

L'invention concerne une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101) connectée de part et d'autre à un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), la partie tubulaire principale (101) comprenant une pluralité de segments tubulaires (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) le long d'un axe principal et une pluralité de cadres de maintien (2) entre les segments tubulaires (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) consécutifs, la conduite comprenant en outre une pluralité de câbles de maintien (3) disposés parallèlement à l'axe principal et traversant les cadres de maintien (2). L'invention a également pour objet un caisson de tête (29) spécifique, un système de liaison (50) à un flotteur spécifique ainsi qu'un système d'ancrage (44) spécifique. L'invention concerne également un procédé de fabrication de la conduite et l'utilisation de la conduite dans le cadre de la production d'énergie thermique des mers (ETM).

Description

CONDUITE SOUS-MARINE APPLIQUEE A L'EXPLOITATION DE
L'ENERGIE THERMIQUE DES MERS
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une conduite sous-marine adaptée au pompage et au transport de fluides (gaz, liquide ou mélange de ceux-ci, par exemple de l'eau et/ou des hydrocarbures), et en particulier au pompage et au transport d'eau de mer, par exemple dans le contexte de la production d'énergie thermique des mers.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
La production d'énergie thermique des mers exploite la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans. Elle repose sur l'utilisation d'une machine thermique alimentée par une source froide (l'eau des profondeurs) et une source chaude (l'eau de surface). Or, l'alimentation par la source froide, c'est-à-dire le pompage d'eau des profondeurs, nécessite une conduite de grande longueur et de grand diamètre raccordée à un flotteur en surface.
Actuellement, de telles conduites sont généralement construites à terre, par un assemblage de segments de tuyaux qui sont soit reliés mécaniquement entre eux, soit collés s'il s'agit de polymères renforcés avec de la fibre de verre (GRP), soit soudés s'il s'agit de polyéthylène de haute densité (HDPE). D'autres matériaux tels que l'acier, l'aluminium, le béton ou un élastomère sont également employés.
La conduite peut être reliée soit directement au flotteur, soit indirectement.
Dans ce cas, une première solution, de type « riser », consiste à relier l'extrémité supérieure de la conduite (qui est maintenue verticalement par une bouée) au flotteur via des tuyaux flexibles. La bouée supportant la conduite est immergée à environ 30 mètres sous la surface et maintenue sur le travers du flotteur par un ensemble de chaînes tendues par de petites bouées. Une seconde solution, de type « moon pool », consiste à rattacher l'extrémité supérieure de la conduite au flotteur par l'intermédiaire de câbles. Des treuils permettent de suivre les mouvements du flotteur tout en maintenant une tension constante sur la conduite. Des tuyaux flexibles, appelés « jumpers » relient la conduite au flotteur.
Ces solutions permettent de découpler les mouvements du flotteur et de la conduite et donc de réduire les efforts mécaniques induits par le mouvement du flotteur sur la conduite principale. Néanmoins, de telles mesures ne permettent pas d'alléger les efforts de torsion et de flexion induits par des courants de direction variable qui agissent à différents niveaux sur la conduite.
L'extrémité basse de la conduite se termine par un caisson et éventuellement un filtre pour l'eau de mer qui est aspirée. Un câble en acier relie le bas de la conduite à un système d'ancrage posé sur le fond, soit gravitaire, soit de type « cloche à succion ».
Une fois construite, la conduite est remorquée jusqu'au lieu de mouillage. Des remorqueurs et un navire multifonction assurent la mise à l'eau progressive via le ballastage de la bouée de tête pour faire couler la conduite, le raccord avec le système d'ancrage disposé au fond, puis le déballastage de la bouée de tête pour amener la conduite à sa position verticale définitive.
Alternativement, l'assemblage de la conduite directement en mer sur le site est possible grâce à un navire spécialisé sur lequel les différents segments sont fixés les uns aux autres au fur et à mesure que la conduite est filée.
En pratique, la mise en oeuvre de conduites de grande longueur et de grand diamètre pour l'exploitation de l'énergie thermique des mers s'est avérée soit très coûteuse, soit peu robuste selon les solutions retenues. De telles conduites ne résistent parfois que quelques semaines avant de se rompre. Les causes de rupture sont dues d'une part aux fortes contraintes exercées sur la conduite par le tangage, le roulis et le pilonnement du flotteur et d'autre part par les efforts de flexion et de torsion induits sur la conduite par les courants de fond.
Il existe donc un réel besoin de mettre au point une conduite de transport de fluide à usage sous-marin améliorée, c'est-à-dire de coût inférieur, plus facile à fabriquer et à installer, et résistante vis-à-vis des contraintes mécaniques imposées par le milieu extérieur, une telle conduite devant être à même de pouvoir transporter du fond vers la surface de grands débits d'eau de mer (plusieurs dizaines de m3 par seconde) avec des pertes de charge et un réchauffement minimum.
RESUME DE L'INVENTION
Un premier objet de l'invention est une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale connectée de part et d'autre à un dispositif de tête et un dispositif de pied, la partie tubulaire principale comprenant une pluralité de segments tubulaires le long d'un axe principal et une pluralité de cadres de maintien entre les segments tubulaires consécutifs, la conduite comprenant en outre une pluralité de câbles de maintien disposés parallèlement à l'axe principal et traversant les cadres de maintien.
Selon un mode de réalisation particulier, la conduite comprend un système de tension de tête, de préférence dans le dispositif de tête, et un système de tension de pied, de préférence dans le dispositif de pied, lesdits systèmes de tension de tête et de pied étant adaptés à mettre sous tension les câbles de maintien, de préférence par l'intermédiaire de ridoirs, et à comprimer entre eux les segments tubulaires situés entre le dispositif de tension de tête et le dispositif de tension de pied ; les câbles de maintien étant de préférence situés à l'extérieur à la partie tubulaire principale.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des cadres de maintien sont fixés d'une part aux câbles de maintien, et d'autre part à deux segments tubulaires consécutifs, les segments tubulaires étant ainsi suspendus aux câbles de maintien et les câbles de maintien étant de préférence situés à l'intérieur de la partie tubulaire principale.
Selon un mode de réalisation particulier :
- au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires sont de section essentiellement circulaire ; et / ou
- au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires sont de section essentiellement polygonale.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des cadres de maintien comprennent une partie interne adaptée à être connectée à deux segments tubulaires consécutifs, une partie externe adaptée à loger les câbles de maintien et des moyens de serrage adaptés à solidariser la partie interne avec la partie externe ; la partie interne comprenant de préférence une gorge supérieure et une gorge inférieure adaptées à assurer une connexion étanche avec deux segments tubulaires consécutifs.
Selon un mode de réalisation particulier, la conduite comprend des segments tubulaires flexibles et des segments tubulaires rigides.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires rigides comprennent au moins deux portions pouvant pivoter l'une par rapport à l'autre autour de l'axe principal.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des cadres de maintien comprennent chacun un raidisseur central doté de colliers de serrage adaptés à fixer le raidisseur central aux câbles de maintien, et des éléments de liaison fixés de part et d'autre du raidisseur central et respectivement fixés à deux segments tubulaires consécutifs.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires comprennent une enveloppe souple, les câbles de maintien soutenant de préférence l'enveloppe souple.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires comprennent une couche d'isolation thermique, formée de préférence par des plaques d'isolation thermique ou par un ensemble de deux enveloppes souples ménageant une enceinte remplie d'une garniture, de préférence de billes creuses.
Selon un mode de réalisation particulier, la partie tubulaire principale présente une dimension supérieure à 100 mètres, ou supérieure à 200 mètres, ou supérieure à 500 mètres, ou supérieure à 800 mètres, selon l'axe principal ; et / ou dans laquelle les segments tubulaires présentent une dimension interne maximale supérieure à 1 mètre, ou supérieure à 2 mètres, ou supérieure à 5 mètres, ou supérieure à 8 mètres, perpendiculairement à l'axe principal.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de tête comprend des moyens de pompage de fluide.
Selon un mode de réalisation particulier :
- une partie des segments tubulaires sont situés entre un système de tension de tête et un système de tension de pied, lesdits systèmes de tension de tête et de pied étant adaptés à mettre sous tension les câbles de maintien, de préférence par l'intermédiaire de ridoirs, et à comprimer entre eux les segments tubulaires situés entre le dispositif de tension de tête et le dispositif de tension de pied ; et
- une partie des segments tubulaires ne sont pas situés entre le système de tension de tête et le système de tension de pied et sont suspendus aux câbles de maintien par l'intermédiaire de cadres de maintien ;
et/ou :
- une partie des segments tubulaires comprennent une couche d'isolation thermique, de préférence telle que décrite ci-dessus ; et
- une partie des segments tubulaires sont dépourvus de couche d'isolation thermique ;
et/ou :
- une partie des segments tubulaires comprennent une enveloppe souple ; et
- une partie des segments tubulaires sont dépourvus d'enveloppe souple.
Un deuxième objet de l'invention est une conduite qui comprend une partie tubulaire principale connectée de part et d'autre à un dispositif de tête et un dispositif de pied, le dispositif de tête comprenant un caisson de tête, le caisson de tête délimitant une enceinte de tête communiquant avec l'intérieur de la partie tubulaire principale et le caisson de tête comprenant des moyens d'injection de gaz dans l'enceinte de tête, un système supérieur de purge et un système inférieur de purge, le système inférieur de purge étant plus proche de la partie tubulaire principale que le système supérieur de purge.
Selon un mode de réalisation particulier, le caisson de tête est pourvu de trappes adaptées pour accéder à l'enceinte de tête.
Selon un mode de réalisation particulier, le caisson de tête est pourvu de moyens de pompage débouchant dans l'enceinte de tête.
Selon un mode de réalisation particulier, la conduite est à la fois selon le premier objet de l'invention et selon le deuxième objet de l'invention.
Un troisième objet de l'invention est une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale connectée de part et d'autre à un dispositif de tête et un dispositif de pied, le dispositif de tête comprenant un système de liaison à un flotteur, qui comprend un système de suspension à cardan. Selon un mode de réalisation particulier, le système de liaison comprend en outre :
- des câbles de suspension adaptés à suspendre le système de suspension à cardan à un flotteur ; ou
- une bague d'amortissement adaptée à être fixée à un flotteur directement ou par l'intermédiaire de câbles, le système de suspension à cardan étant relié à la bague d'amortissement par l'intermédiaire de câbles, d'amortisseurs hydrauliques et / ou d'amortisseurs mécaniques.
Selon un mode de réalisation particulier, la conduite est à la fois selon le premier objet de l'invention (et / ou selon le deuxième objet de l'invention), et selon le troisième objet de l'invention.
Un quatrième objet de l'invention est un système d'ancrage sous- marin, comprenant des câbles de liaison connectés à une plaque d'ancrage, un socle d'ancrage, un membre saillant solidaire du socle d'ancrage, la plaque d'ancrage étant adaptée pour être traversée par le membre saillant, un système de contrôle adapté à faire coulisser la plaque d'ancrage sur le membre saillant et un système de blocage actionnable à distance et adapté à empêcher le coulissement la plaque d'ancrage sur le membre saillant.
Selon un mode de réalisation particulier, le membre saillant est évidé ; et le système de blocage comprend :
- des bras pivotants autour d'axes disposés dans le membre saillant, les bras pouvant partiellement sortir du membre saillant et rentrer dans celui-ci par pivotement ; et
- des câbles de manœuvre traversant le membre saillant et adaptés à faire pivoter les bras.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne une conduite selon le premier objet de l'invention et / ou selon le deuxième objet de l'invention et / ou selon le troisième objet de l'invention, qui comprend des moyens de lest, ou dans laquelle le dispositif de pied comprend des moyens d'ancrage, et de préférence le système d'ancrage conforme au quatrième objet de l'invention.
L'invention concerne par ailleurs l'utilisation d'une quelconque des conduites décrites ci-dessus pour le transport de fluides en milieu sous- marin, de préférence pour le pompage d'eau de mer.
L'invention concerne par ailleurs un procédé de production d'énergie thermique des mers, comprenant le pompage d'eau de mer dans une quelconque des conduites décrites ci-dessus et l'alimentation d'un cycle thermique avec l'eau de mer pompée.
L'invention concerne par ailleurs un procédé de fabrication d'une quelconque des conduites décrites ci-dessus, comprenant :
a) la fourniture des câbles de maintien ;
b) la fourniture de segments tubulaires séparés ;
c) l'assemblage des segments tubulaires entre eux et la liaison des cadres de maintien aux câbles de maintien.
Selon un mode de réalisation particulier, l'étape c) est effectuée en mer.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des cadres de maintien comprennent une gorge supérieure et une gorge inférieure respectivement adaptées à assurer une connexion étanche avec un segment tubulaire, ainsi que des anneaux de guidage, de préférence pourvus d'un système d'ouverture ; et l'étape c) comprend :
- l'assemblage des segments tubulaires entre eux par engagement d'une extrémité de chaque segment tubulaire dans la gorge inférieure d'un cadre de maintien et engagement d'une extrémité du segment tubulaire suivant dans la gorge supérieure dudit cadre de maintien ; et
- le passage des câbles de maintien dans les anneaux de guidage.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie (par exemple une partie seulement, ou la totalité) des segments tubulaires séparés comprennent chacun une enveloppe souple fixée de part et d'autre à des éléments de liaison respectifs, et l'étape c) comprend :
- l'assemblage des segments tubulaires entre eux par fixation d'un élément de liaison de chaque segment tubulaire à un raidisseur central, et d'un élément de liaison du segment tubulaire suivant au dit raidisseur central ;
- la fixation des raidisseurs centraux sur les câbles de maintien, de préférence au moyen de colliers de serrage.
Les objets ci-dessus de l'invention permettent de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Ils fournissent plus particulièrement une conduite de transport de fluide à usage sous-marin améliorée par rapport à l'état de la technique, et notamment de coût inférieur, facile à mettre en œuvre et robuste. Elle présente une bonne tenue mécanique, en particulier lorsqu'elle est utilisée en milieu sous-marin, en présence de contraintes mécaniques multiples liées aux courants marins. Elle est adaptée au transport de grands débits d'eau de mer avec des pertes de charge et un réchauffement minimum.
Ceci est accompli grâce à une structure modulaire, selon laquelle les segments tubulaires formant le corps de la conduite sont assemblés et maintenus en position au moyen de cadres de maintien intercalaires et d'un ensemble de câbles de maintien parallèles à l'axe principal de la conduite et traversant les cadres de maintien.
Selon certains modes de réalisation particuliers des objets ci-dessus, l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous.
- De par le choix des matériaux composant la conduite, celle-ci présente de préférence une résistance importante à la corrosion ; et / ou un faible transfert thermique entre l'eau froide qu'elle est susceptible de transporter et l'eau environnante plus chaude ; et / ou une faible rugosité dans sa partie interne de façon à minimiser les pertes de charge. Ces deux derniers critères s'avèrent particulièrement importants pour le bon fonctionnement et la rentabilité économique de l'énergie thermique des mers.
- Le faisceau de câbles de la conduite permet de maintenir entre eux les différents segments de la conduite, d'assurer l'étanchéité (selon certains modes de réalisation), et donne également à l'ensemble une certaine flexibilité par rapport à l'axe vertical.
- L'assemblage final de la conduite selon l'invention est facile, et en particulier ne nécessite pas de soudure.
- L'invention permet de fabriquer des conduites de grand diamètre.
- Lorsque la conduite est de type cylindrique circulaire et est relativement rigide, les segments peuvent éventuellement pivoter les uns par rapport aux autres et amortir ainsi les efforts de torsion.
- Lorsque la conduite est selon la variante « suspendue » et est relativement souple, l'assemblage offshore est particulièrement simple, rapide et peu onéreux.
- L'utilisation d'une paroi souple et d'une géométrie de section essentiellement polygonale permet de fabriquer plus facilement des conduites de grand diamètre. - Le système d'ancrage spécifique proposé par l'invention permet un ancrage efficace d'un objet en mer, et permet de commander à distance soit la connexion de l'objet avec l'ancre, soit sa déconnexion. En outre, ce système d'ancrage est capable de pivoter et donc d'accommoder des contraintes de torsion induites par les courants. Ce système d'ancrage spécifique peut être utilisé avec tout type d'objet, notamment des conduites de transport de fluide, et plus particulièrement des conduites de transport de fluide selon l'invention.
- Le caisson de tête proposé par l'invention peut être facilement rempli d'eau ou rempli d'air. Ainsi, il est possible de le transformer en bouée à volonté, ce qui est particulièrement utile pour les phases de maintenance ou de déconnexion du système. Ce caisson de tête peut être utilisé avec tout type de conduite de transport de fluide, et notamment avec des conduites de transport de fluide selon l'invention.
- Le système de liaison de type cardan proposé par l'invention permet d'amortir efficacement les contraintes de roulis, de tangage et de pilonnement imposées par les mouvements du flotteur. Ainsi, ce système de liaison peut permettre de se dispenser d'un accrochage de type « riser » ou « moon pool », ce qui peut ainsi permettre de supprimer l'ancrage de la conduite, qui est alors remplacé par un lest situé dans la partie basse de la conduite. Ce système de liaison peut être utilisé avec tout type de conduite de transport de fluide, et notamment avec des conduites de transport de fluide selon l'invention.
Encore un autre objet de l'invention concerne par ailleurs une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale comportant au moins une enveloppe souple interne et une enveloppe souple externe délimitant une enceinte, l'enceinte étant partiellement vide d'air et contenant des éléments de garniture.
Selon un mode de réalisation, les éléments de garniture sont des billes pleines ou des billes creuses ou un mélange de billes pleines et de billes creuses.
Selon un mode de réalisation, la conduite comprend, de part et d'autre de la partie tubulaire principale, un dispositif de tête et un dispositif de pied, le dispositif de tête comprenant des moyens de pompage de fluide et des moyens de liaison à un flotteur, et le dispositif de pied comprenant des moyens de lestage ou d'ancrage.
Selon un mode de réalisation, la partie tubulaire principale comporte une pluralité de segments tubulaires, le long de l'axe principal de la conduite, des cadres de maintien entre les segments tubulaires consécutifs, la conduite comprenant en outre de préférence une pluralité de câbles de maintien disposés parallèlement à son axe principal et sur lesquels les cadres de maintien sont fixés.
Selon un mode de réalisation, les segments tubulaires sont de section essentiellement circulaire et / ou de section essentiellement polygonale.
Selon un mode de réalisation, la partie tubulaire principale présente une dimension supérieure à 100 mètres, ou supérieure à 200 mètres, ou supérieure à 500 mètres, ou supérieure à 800 mètres, selon son axe principal ; et / ou dans laquelle la partie tubulaire principale présente une dimension interne maximale supérieure à 1 mètre, ou supérieure à 2 mètres, ou supérieure à 5 mètres, ou supérieure à 8 mètres, perpendiculairement à son axe principal.
L'invention concerne également l'utilisation de la conduite décrite ci- dessus pour le transport de fluide en milieu souterrain ou à la surface du sol.
L'invention concerne également l'utilisation de la conduite décrite ci- dessus pour le transport de fluide en milieu sous-marin, de préférence pour le pompage d'eau de mer.
L'invention concerne également un procédé de production d'énergie thermique des mers, comprenant le pompage d'eau de mer dans une conduite telle que décrite ci-dessus et l'alimentation d'un cycle thermique avec l'eau de mer pompée.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une conduite telle que décrite ci-dessus, comprenant :
a) la fourniture d'une ossature de conduite comprenant l'enveloppe souple interne et l'enveloppe souple externe délimitant l'enceinte ;
b) l'injection des éléments de garniture dans l'enceinte ;
c) l'aspiration de l'air contenu dans l'enceinte ;
d) la fermeture de l'enceinte.
Selon un mode de réalisation particulier, l'ossature de conduite comprend des segments tubulaires séparés et le procédé comprend en outre l'étape :
e) d'assemblage des segments tubulaires. Selon un mode de réalisation particulier, les étapes b) à d) et éventuellement e) sont effectuées sur le site d'installation de la conduite, de préférence en mer.
Cet autre objet de l'invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement une conduite de transport de fluide semi-rigide, particulièrement adaptée à l'usage sous- marin, améliorée par rapport à l'état de la technique, plus facile à mettre en œuvre et à installer. Cette conduite présente avantageusement un grand diamètre et est ainsi adaptée à des débits importants. En outre, sa conductivité thermique peut être ajustée en fonction des conditions environnantes.
Ceci est accompli grâce à une structure tubulaire à double enveloppe souple, ménageant une enceinte essentiellement vidée d'air et remplie d'éléments de garniture. Une telle structure offre en effet à la fois :
- une bonne isolation thermique grâce au vide partiel et aux éléments de garniture (qui de préférence sont eux-mêmes des éléments d'isolation thermique) et donc un faible transfert thermique entre le fluide transporté et le milieu environnant ; une bonne tenue mécanique de la paroi à double enveloppe du fait du vide d'air dans l'enceinte intermédiaire ;
- une bonne résistance aux contraintes mécaniques environnantes car la paroi conserve une relative flexibilité, du fait d'une part du caractère souple des deux enveloppes et d'autre part de la multiplicité des éléments de garniture entre les deux enveloppes, qui peuvent dans une certaine mesure se déplacer les uns par rapport aux autres sous l'effet des contraintes extérieures et donc garantissent une relative déformabilité de la paroi ; et
- une grande facilité d'installation sur site (notamment en mer), étant donné qu'avant le remplissage de l'enceinte intermédiaire avec les éléments de garniture et le vidage de l'air dans cette enceinte, la conduite est totalement souple et pliable, et que ces opérations peuvent donc avantageusement être effectuées au dernier moment, sur le site, juste avant la mise en place de la conduite.
Selon certains modes de réalisation particuliers, cet autre objet de l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous. - De par le choix des matériaux composant la conduite, celle-ci présente de préférence une résistance importante à la corrosion et / ou une faible rugosité dans sa partie interne.
Il est possible de prévoir une conduite modulaire, comprenant un enchaînement de segments tubulaires. Cela peut faciliter la conception de conduites de grande longueur et grand diamètre présentant une bonne tenue mécanique. Cela peut également permettre d'ajuster les propriétés mécaniques de la conduite (tenue en pression, flexibilité, densité...) si besoin segment par segment, par exemple en fonction de contraintes environnementales variables le long de la conduite.
De manière générale, cet autre objet de l'invention permet de simplifier le déploiement de la conduite sur site et permet de construire des conduites de grand diamètre en matériaux polymères, tout en assurant simultanément l'isolation thermique du fluide vis-à-vis du milieu extérieur et la tenue mécanique de la conduite. C'est pourquoi l'invention est particulièrement bien adaptée à des applications sous-marines, notamment pour l'exploitation de l'énergie thermique des mers.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente de manière schématique, en perspective, une partie tubulaire principale d'une conduite selon l'invention, et plus précisément selon la variante « tendue » et selon une géométrie de type cylindrique à section circulaire.
La figure 2 représente de manière schématique, en perspective, l'extrémité de pied de ladite conduite, comprenant le dispositif de pied de la conduite.
La figure 3 représente de manière schématique, en perspective, l'extrémité de tête de ladite conduite, comprenant le dispositif de tête de la conduite.
La figure 4 représente de manière schématique, en coupe, l'emboîtement entre des portions d'un segment tubulaire, au sein de ladite conduite.
La figure 5 représente de manière schématique, en coupe et en perspective, un détail d'un segment tubulaire de ladite conduite.
La figure 6 représente de manière schématique, en coupe, un cadre de maintien de ladite conduite. La figure 7 représente de manière schématique, en perspective, la partie interne dudit cadre de maintien.
La Figure 8a représente de manière schématique, en perspective, une partie tubulaire principale d'une conduite selon l'invention, et plus précisément selon la variante « suspendue » et selon une géométrie de type cylindrique à section polygonale.
La Figure 8b représente de manière schématique, en perspective, l'espace intérieur de ladite conduite.
Les Figures 9 et 10 représentent de manière schématique, en perspective et en coupe, des détails d'un cadre de maintien de ladite conduite, ainsi que de la liaison entre ce cadre de maintien et un segment tubulaire adjacent.
La Figure 11 représente de manière schématique, en coupe perspective, un mode de réalisation d'une conduite selon la variante « suspendue » et selon une géométrie de type cylindrique à section polygonale, ladite conduite étant dotée de plaques d'isolation thermique.
La Figure 12 représente de manière schématique, en coupe perspective, un mode de réalisation d'une conduite selon la variante « suspendue » et selon une géométrie de type cylindrique à section polygonale, ladite conduite comprenant une double enveloppe remplie de billes creuses assurant l'isolation thermique.
La Figure 13 représente de manière schématique, en coupe perspective, un mode de réalisation d'une conduite selon la variante « tendue » et selon une géométrie de type cylindrique à section circulaire, ladite conduite comprenant une double enveloppe remplie de billes creuses assurant l'isolation thermique.
La Figure 14 représente de manière schématique, en coupe, un mode de réalisation d'une conduite dotée d'un caisson de tête selon l'invention.
La Figure 15 représente de manière schématique, en coupe, un mode de réalisation d'un système d'ancrage selon l'invention.
Les Figures 16 et 17 représentent de manière schématique, en perspective, un mode de réalisation d'une conduite doté d'un système de liaison par cardan selon l'invention.
La Figure 18 représente de manière schématique, en coupe, un mode de réalisation d'une conduite selon l'invention, dotée d'un système d'ancrage selon l'invention, et attachée à un flotteur par un système de type « moon pool ». DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Généralités
La présente description est effectuée en relation avec le mode de réalisation préféré selon lequel la conduite est placée en milieu marin, en position essentiellement verticale, et est utilisée pour pomper et transporter de l'eau de mer depuis les profondeurs vers la surface. Toutefois, il est entendu que la conduite selon l'invention peut éventuellement être utilisée dans d'autres contextes et / ou d'autres positions, pour le transport et éventuellement le pompage de tout fluide, par exemple dans le cadre de l'extraction ou du transport des hydrocarbures.
En faisant référence à la Figure 18, la conduite selon l'invention comprend de la façon la plus générale possible un dispositif de tête 100, une partie tubulaire principale 101 et un dispositif de pied 102.
Un premier aspect de l'invention concerne principalement un arrangement particulier de la partie tubulaire principale 101 . Cet arrangement particulier se décline selon deux variantes principales, à savoir une conduite de type tendue, et une conduite de type suspendue. Ces deux variantes sont décrites dans deux sections suivantes. Dans les deux cas, la conduite peut avoir une forme cylindrique circulaire, ou encore une forme cylindrique polygonale (dite encore polyédrique).
Dans ces deux variantes, il est avantageux de prévoir une isolation thermique de la conduite. De préférence, les moyens utilisés pour assurer l'isolation thermique contribuent également à la tenue mécanique de la conduite. Des modes de réalisation possibles de cette isolation thermique sont décrits dans une section suivante.
Un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif de tête particulier, comprenant un caisson de tête spécifique. Ce caisson de tête spécifique est particulièrement approprié pour être utilisé avec des conduites dont la partie tubulaire principale est propre à l'invention, mais il peut également être utilisé avec d'autres types de parties tubulaires principales. Les conduites dotées de ce caisson de tête spécifique sont décrites dans une section suivante.
Un troisième aspect de l'invention concerne un autre dispositif de tête particulier, comprenant un système de liaison spécifique à un flotteur. Ce système de liaison spécifique est particulièrement approprié pour être utilisé avec des conduites dont la partie tubulaire principale est propre à l'invention, mais il peut également être utilisé avec d'autres types de parties tubulaires principales. Les conduites dotées de ce système de liaison spécifique sont décrites dans une section suivante.
Un quatrième aspect de l'invention concerne un système d'ancrage particulier. Ce système d'ancrage spécifique est particulièrement approprié pour être utilisé avec des conduites dont la partie tubulaire principale est propre à l'invention, mais il peut également être utilisé avec d'autres types de parties tubulaires principales. Les conduites dont le dispositif de pied comporte ce système d'ancrage particulier sont décrites dans une section suivante.
Un cinquième aspect de l'invention concerne un type de conduite semi-rigide, présentant une structure de double enveloppe contenant des éléments de garnissage du type billes. Les caractéristiques de la conduite semi-rigide peuvent être combinées avec celles des autres aspects de l'invention. Les conduites semi-rigides en question sont décrites dans une section suivante.
Conduite tendue
Selon une première variante, et en faisant référence aux Figures 1 à
3, la partie tubulaire principale (ou partie centrale) de la conduite comprend une pluralité de segments tubulaires consécutifs 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e le long de l'axe principal de la conduite (non représenté), ces segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e délimitant un espace intérieur disponible pour le transport de fluide.
La connexion entre les segments tubulaires consécutifs 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e est assurée par des cadres de maintien 2. Une pluralité de câbles de maintien 3 sont disposés parallèlement à l'axe principal de la conduite ; répartis de préférence sur la circonférence de ladite conduite, ils traversent les cadres de maintien 2.
Les caractéristiques principales de la conduite dite « tendue » sont les suivantes :
- les câbles de maintien 3 traversent les cadres de maintien 2 sans que ces cadres de maintien 2 soient attachés à une position fixe le long des câbles de maintien 3 ;
- les câbles sont tendus aux deux extrémités de la conduite, de sorte à comprimer les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e entre eux et avec les cadres de maintien 2. Cette conduite de type tendu peut présenter de préférence une géométrie cylindrique à section circulaire ou une géométrie cylindrique à section polygonale. De préférence, et ainsi que cela est illustré, la paroi est de section essentiellement circulaire ; corrélativement, les cadres de maintien 2 sont alors des bagues de géométrie essentiellement circulaire.
Les câbles de maintien 3 peuvent être situés à l'intérieur de la partie tubulaire principale 101 ou à l'extérieur de celle-ci, de préférence à l'extérieur.
Chaque segment tubulaire 1 c (entre deux cadres de maintien 2 consécutifs) peut éventuellement comprendre plusieurs portions 4a, 4b, 4c successives le long de l'axe principal de la conduite, qui sont de préférence emboîtées les unes dans les autres.
Typiquement, une portion de segment tubulaire pourra présenter une longueur comprise entre 10 et 50 mètres, par exemple d'environ 30 mètres, selon l'axe principal de la conduite, et un diamètre interne maximal d'au moins 2 mètres, par exemple d'environ 3 mètres. Dans certains cas, le diamètre interne maximal peut être d'au moins 5 mètres, voire d'au moins 8 mètres et par exemple d'environ 10 mètres.
Les matériaux constituant les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e sont choisis de telle sorte que la conduite présente une certaine flexibilité par rapport à l'axe vertical afin d'amortir les contraintes extérieures typiques du milieu sous-marin.
Selon un mode de réalisation, les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d,
1 e ne présentent pas tous la même rigidité (c'est-à-dire ne présentant pas tous une même déformabilité angulaire par rapport à l'axe principal de la conduite). Par exemple, on peut prévoir deux types de segments tubulaires, à savoir des segments tubulaires rigides 1 a, 1 c, 1 e et des segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d. Néanmoins, dans ce cas, les segments tubulaires rigides 1 a, 1 c, 1 e et les segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d doivent présenter une faible déformabilité en compression selon l'axe de la conduite, afin de ne pas compromettre la mise sous tension de la conduite au moyen des câbles de maintien 3.
En prévoyant des segments tubulaires rigides 1 a, 1 c, 1 e et des segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d, on permet à la conduite de se déformer sous l'effet des contraintes extérieures, tout en conservant une bonne tenue mécanique. Il est possible de prévoir une répartition (régulière ou irrégulière) des segments tubulaires rigides 1 a, 1 c, 1 e et des segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d le long de la conduite, qui soit adaptée à la répartition des contraintes in situ. Il est encore possible de prévoir plus de deux types de rigidité pour les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e.
Selon un mode de réalisation, les segments tubulaires rigides 1 c comprennent plusieurs portions 4a, 4b, 4c successives, mais pas les segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d.
Les segments tubulaires rigides 1 a, 1 c, 1 e peuvent être par exemple en polyéthylène haute densité, en fibre de verre renforcée, en aluminium, en acier ou en béton.
Les segments tubulaires flexibles 1 b, 1 d peuvent être par exemple en matériau élastomère, notamment en caoutchouc naturel ou synthétique.
Un revêtement spécial peut être prévu sur la surface interne des segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e afin de réduire la rugosité de cette surface. Un matériau spécifique peut également être intégré à l'intérieur des segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e en tant qu'isolant interne.
Si nécessaire pour renforcer la tenue mécanique des segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e ou des portions 4a, 4b, 4c de ceux-ci, on peut prévoir des renforts verticaux (par exemple des barres métalliques) insérés à l'intérieur ou sur la périphérie de ceux-ci.
Aux deux extrémités de la conduite, c'est-à-dire respectivement au niveau du dispositif de pied 102 et du dispositif de tête 100, un dispositif de tension de pied 5 et un dispositif de tension de tête 6 sont prévus. Les extrémités respectives des câbles de maintien 3 sont fixées à ces dispositifs de tension 5, 6. Le dispositif de tension de pied 5 peut simplement consister en une plaque à laquelle sont fixés les câbles de maintien 3.
Le dispositif de tension de tête 6 peut comprendre une plaque à laquelle sont fixés les câbles de maintien 3, ces câbles de maintien 3 étant mis sous tension grâce a un ensemble de ridoirs 7 disposés entre cette plaque et le reste de la conduite. Lorsque le dispositif de tête 100 comprend un caisson de tête 29 en plus du dispositif de tension de tête 6 (voir ci- dessous), les ridoirs 7 sont disposés entre la plaque du dispositif de tension de tête 6 et la partie supérieure du caisson de tête 29 (voir la Figure 3).
Ces ridoirs 7 permettent d'écarter la plaque du dispositif de tension de tête 6 du reste de la conduite, et ainsi de tendre les câbles et de maintenir l'ensemble des différents segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e compressés les uns contre les autres.
Par conséquent la conduite est auto-tendue (c'est-à-dire comporte un système de tension autonome), sans liaison des câbles de maintien 3 à un quelconque élément extérieur (flotteur et / ou fond marin par exemple, dans le cas d'une conduite sous-marine).
La tension des ridoirs 7 peut être contrôlée par des plongeurs, ou directement depuis la surface par un système de serrage pneumatique ou hydraulique. Cela permet, au fil du temps, de reprendre d'éventuelles pertes de tension induites par la résilience des matériaux.
Dans cette configuration, les câbles de maintien 3 sous tension permettent de maintenir entre eux les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et d'assurer l'étanchéité, tout en permettant à l'ensemble de rester relativement flexible grâce au choix judicieux des matériaux employés pour les différents segments et de leur longueur.
Les câbles de maintien 3 sont de préférence constitués en acier ou en un matériau synthétique tel que le polyester ou le polypropylène.
Le dispositif de tension de pied 5 (plaque de pied) est avantageusement muni d'un filtre (par exemple une grille) qui empêche les corps dépassant une certaine taille de pénétrer dans la conduite. Ce filtre peut être nettoyé par un contre-flux.
En faisant référence à la Figure 4, et selon un mode de réalisation particulier, les portions 4a, 4b successives d'un segment tubulaire (et notamment d'un segment tubulaire rigide) à section circulaire sont emboîtées de telle sorte qu'elles peuvent librement pivoter l'une par rapport à l'autre, selon l'axe principal de la conduite. L'emboîtement peut présenter une géométrie en Z (partie gauche de la figure) ou en U (partie droite de la figure) ou toute autre géométrie appropriée. Des joints de matériau anti-friction 8 (par exemple de téflon) peuvent être prévus sur les surfaces de contact entre les portions 4a, 4b respectives.
Les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e, ou les portions 4a, 4b, 4c de segment tubulaire 1 c, peuvent être fabriqués en une seule pièce, ou bien fabriqués en plusieurs pièces, de préférence deux, qui sont emboîtées. Cette deuxième possibilité permet de fabriquer facilement des segments tubulaires de plus grand diamètre. Dans ce cas, et en faisant référence à la Figure 5, le segment tubulaire ou la portion de segment tubulaire comprend un premier élément 17a et un deuxième élément 17b, essentiellement semi-cylindriques.
La forme de ces deux éléments 17a, 17b est adaptée à leur emboîtement. OptionneNement, des bandes de cerclage 18 peuvent être prévues pour renforcer la tenue mécanique des éléments 17a, 17b entre eux, mais cette fonction peut également être assurée directement par les cadres de maintien
2. En faisant référence à la Figure 6, et selon un mode de réalisation particulier, un cadre de maintien 2 comprend une partie interne 9a et une partie externe 9b. La partie interne 9a est adaptée à recevoir les extrémités des segments tubulaires situés de part et d'autre du cadre de maintien 2, tandis que la partie externe 9b est adaptée à recevoir les câbles de maintien 3.
La partie interne 9a comprend une gorge supérieure 15a et une gorge inférieure 15b, adaptées à recevoir les extrémités des segments tubulaires. De préférence, les gorges 15a, 15b ont une forme évasée (c'est-à-dire conique dans le cas d'une géométrie à section circulaire), comme un raccord olive, afin d'assurer l'étanchéité lorsque les segments tubulaires respectifs sont pressés dans ces gorges 15a, 15b.
La partie interne 9a peut être réalisée en une seule pièce ou en deux pièces. Dans ce dernier cas, représenté sur la Figure 7, la partie interne 9a comprend une bague interne supérieure 13a et une bague interne inférieure 13b, entre lesquelles est disposé un joint d'étanchéité 14. Cette disposition permet aux segments tubulaires situés de part et d'autre du cadre de maintien 2 d'accommoder des efforts de torsion différents. La partie interne 9a comprend également une projection 16 (dans le cas où la partie interne 9a est réalisée en deux pièces, cette projection 16 est obtenue à partir de projections respectives sur la bague interne supérieure 13a et la bague interne inférieure 13b). Cette projection 16 est adaptée à assurer la liaison avec la partie externe 9b.
La partie externe 9b comprend de préférence une bague externe supérieure 10a et une bague externe inférieure 10b dont la forme est adaptée à épouser de part et d'autre la projection 16 de la partie interne 9a. Des moyens de serrage 1 1 (par exemple un système de vis) sont prévus sur la partie externe 9b afin de rendre solidaire les deux bagues externes 10a, 10b ainsi que la partie interne 9a. La bague externe supérieure 10a et la bague externe inférieure 10b sont chacune pourvues d'anneaux de guidage 12 respectivement alignés (de préférence à la périphérie du cadre de maintien 2), afin de recevoir les câbles de maintien 3.
Les anneaux de guidage 12 peuvent être munis d'un système d'ouverture (par exemple à charnière) pour permettre un montage séquentiel des segments tubulaires et des cadres de maintien.
Les cadres de maintien 2 peuvent être par exemple fabriqués avec de la fibre de verre renforcée, du polyéthylène haute densité, de l'aluminium, de l'acier ou du béton. Des flotteurs peuvent être fixés sur tous les cadres de maintien 2 ou sur une partie de ceux-ci, afin de diminuer les contraintes de poids, notamment sur les tronçons inférieurs.
En ce qui concerne la fabrication de la conduite, les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e (rigides ou flexibles) peuvent être fabriqués en atelier, soit par fonte ou par cintrage et soudage dans le cas de matériaux métalliques, soit par moulage dans le cas de matériaux organiques (polymères) ou du béton, ou encore par enroulement de fibres polymères le cas échéant.
La longueur de chaque segment tubulaire 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et / ou de chaque portion 4a, 4b, 4c est optimisée en fonction du site, en particulier vis- à-vis des efforts mécaniques induits par les courants en profondeur. Le type de cadre de maintien 2 (bague simple fixe ou bague double mobile) doit également être déterminé en fonction des contraintes mécaniques.
Les dispositifs de tension de pied 5 et de tête 6 peuvent être réalisés en inox.
Les différents composants, en particulier les segments tubulaires 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e, peuvent alors être avantageusement transportés par cargo jusqu'au lieu d'assemblage.
L'assemblage de l'ensemble de la conduite peut être fait à partir d'un slipway, la conduite étant remorquée dans un avant-port ou une rade abritée au fur et à mesure. Le cas échéant, elle est soutenue par des flotteurs.
Elle est alors remorquée jusqu'au site d'installation et mise en place à l'aide de remorqueurs et d'un navire multifonctions dédié aux travaux maritimes.
Alternativement, l'ensemble de la conduite peut également être assemblé directement en mer, à la verticale du site, grâce à un navire dédié.
Une fois mise en position, la conduite selon l'invention est reliée par son dispositif de tête 100 à un flotteur (le terme de flotteur devant, dans le cadre de la présente demande, être entendu dans son sens le plus large, comme recouvrant tous les appareils flottants du type bouée, plate-forme ou navire).
Conduite suspendue
Selon une deuxième variante, et en faisant référence aux Figures 8a et 8b, la partie tubulaire principale (ou partie centrale) de la conduite comprend encore une pluralité de segments tubulaires consécutifs 1 a, 1 b le long de l'axe principal de la conduite (non représenté), ces segments tubulaires 1 a, 1 b délimitant un espace intérieur disponible pour le transport de fluide.
La connexion entre les segments tubulaires consécutifs 1 a, 1 b est encore assurée par des cadres de maintien 2. Une pluralité de câbles de maintien 3 sont encore disposés parallèlement à l'axe principal de la conduite ; de préférence répartis sur la circonférence de ladite conduite, ils traversent encore les cadres de maintien 2.
Les caractéristiques principales de la conduite dite « suspendue » sont les suivantes :
- les cadres de maintien 2 sont fixés aux câbles de maintien 3, à une position fixe le long de ceux-ci ;
- les cadres de maintien 2 sont également fixés aux deux segments tubulaires 1 a, 1 b adjacents ;
- ainsi, les segments tubulaires 1 a, 1 b sont suspendus aux câbles de maintien 3, qui ne sont pas tendus.
Il en découle que les câbles de maintien 3 ont pour fonction principale de soutenir les différents segments tubulaires 1 a, 1 b. En utilisation, les câbles de maintien 3 sont lestés ou ancrés mais il n'est pas prévu de système de tension autonome pour les câbles de maintien 3, qui soit intégré à la conduite elle-même.
Cette conduite de type suspendu peut présenter de préférence une géométrie cylindrique à section circulaire ou une géométrie cylindrique à section polygonale. De manière plus particulièrement préférée, et ainsi que cela est illustré, la paroi est de section essentiellement polygonale (hexagonale dans l'exemple des figures) ; corrélativement, les cadres de maintien 2 sont alors des cadres de géométrie essentiellement polygonale.
De préférence, les câbles de maintien 3 passent à l'intérieur des segments tubulaires 1 a, 1 b (mais il est éventuellement possible de les faire passer à l'extérieur de ceux-ci). Lorsque la conduite est relativement souple et à géométrie cylindrique à section polygonale, les câbles de maintien 3 contribuent alors à maintenir la forme générale de la conduite, particulièrement lorsqu'ils passent à l'intérieur des segments tubulaires 1 a, 1 b au voisinage des sommets du polygone de la section.
Il est possible de prévoir que les segments tubulaires 1 a, 1 b soient de type rigide. Cependant, de préférence, les segments tubulaires 1 a, 1 b sont en un seul tenant et comprennent une enveloppe souple 19. Cette enveloppe souple 19 peut être par exemple en polyéthylène armé Kevlar (typiquement d'une épaisseur de 5 mm environ), ou encore en un autre matériau approprié tel que le PVC ou le néoprène. L'enveloppe souple 19 peut être soit préformée en usine, et épouser ainsi déjà les dimensions du polyèdre souhaité (elle est alors enfilée comme une gaine lors de l'assemblage de la conduite), soit découpée pour obtenir le périmètre souhaité, auquel cas la fermeture est assurée soit par un système de type fermeture-éclair, soit par une barre de fermeture.
Par conséquent, la variante de la conduite suspendue peut être réalisée en matériaux plus légers que la variante de la conduite tendue, ce qui amoindrit le coût total de la conduite et facilite sa mise en œuvre. Par ailleurs, cette variante permet de construire une conduite de grand diamètre interne (par exemple d'environ 10 mètres).
Typiquement, chaque segment tubulaire 1 a, 1 b peut présenter une longueur comprise entre 5 et 50 mètres, par exemple d'environ 10 mètres, selon l'axe principal de la conduite, et un diamètre interne maximal d'au moins 2 mètres, de préférence d'au moins 5 mètres, voire d'au moins 8 mètres et par exemple d'environ 10 mètres. Le diamètre interne maximal est la dimension interne maximale du segment tubulaire, dans le plan perpendiculaire à l'axe de la conduite.
En tout état de cause, la longueur des segments tubulaires 1 a, 1 b n'est pas forcément constante le long de la conduite ; celle-ci est optimisée en fonction du site, en particulier vis-à-vis des efforts mécaniques induits par les courants.
En faisant référence aux Figures 9 et 10, chaque cadre de maintien 2 comprend de préférence un raidisseur central 20. Le raidisseur central 20 est composé de barres rigides assemblées pour fournir un profil polygonal approprié (hexagonal dans le cas illustré). Le raidisseur central 20 comprend de préférence des colliers de serrage 22 (non représentés sur la Figure 9) adaptés à fixer le raidisseur central 20 aux câbles de maintien 3 respectifs. De part et d'autre du raidisseur central 20 (selon l'axe principal de la conduite) sont prévus des éléments de liaison 21 ayant essentiellement la même forme polygonale que le raidisseur central 20.
Les éléments de liaison 21 sont adaptés à être fixés aux segments tubulaires présents respectivement de part et d'autre du cadre de maintien 2 considéré, et en particulier sont adaptés à fixer l'enveloppe souple 19. Des moyens de fixation du raidisseur central 20 avec les éléments de liaison 21 (typiquement des moyens de vissage) sont également prévus de sorte à solidariser l'ensemble du cadre de maintien 2. Grâce à ce principe, l'enveloppe souple 19 peut être fixée en atelier aux éléments de liaison 21 qui l'entourent, et les éléments de liaison 21 peuvent ensuite être fixés aux raidisseurs centraux 20 lors de l'assemblage final de la conduite, typiquement en offshore.
Si nécessaire, pour renforcer le cadre de maintien 2 (notamment vis-à- vis de la pression dite de collapse due à la dépression à l'intérieur de la conduite lorsque le fluide circule), on peut prévoir une ou plusieurs barres de renfort 23 en travers du raidisseur central 20. De telles barres de renfort 23 sont de préférence profilées dans la direction de l'axe principal de la conduite, afin de limiter les pertes de charge dans la conduite.
Selon l'axe principal de la conduite, autour des câbles de maintien 3, des tubes anti-friction (non représentés) peuvent également être ajoutés afin de limiter l'usure de l'enveloppe souple 19 par frottement contre les câbles de maintien 3.
L'assemblage de la conduite selon la variante suspendue est effectué par analogie à celui de la conduite selon la variante cylindrique circulaire. Les segments tubulaires 1 a, 1 b ainsi que les cadres de maintien 2 (ou les parties de ceux-ci) peuvent être préparés en atelier. Ils peuvent être amenés par barge le long du flotteur (ou d'un navire dédié). Les câbles de maintien 3 sont fixés sur une potence au niveau du flotteur et le bas de la conduite est soit lesté, soit relié a une poulie de renvoi du système d'ancrage, de sorte que l'on puisse contrôler sa descente.
Au fur et à mesure que la conduite est filée, on assemble les segments tubulaires 1 a, 1 b (initialement pliés en accordéon) les uns après les autres.
Isolation thermique de la conduite
Selon un mode de réalisation préféré, la conduite selon l'invention est pourvue d'une isolation thermique, afin de limiter les transferts de chaleur entre le fluide transporté et l'environnement. Les moyens employés pour assurer l'isolation thermique contribuent aussi de préférence à assurer la tenue mécanique de la conduite.
En particulier, un matériau isolant peut être disposé dans l'épaisseur de la paroi des segments tubulaires, ou à la surface (interne et / ou externe) des segments tubulaires.
En faisant référence à la Figure 11 , selon un mode de réalisation particulier, et notamment selon la variante suspendue et pour une géométrie cylindrique polygonale, on peut prévoir des plaques d'isolation thermique 24, disposées de préférence du côté extérieur de la conduite, par rapport à l'enveloppe 19. Ces plaques d'isolation thermique 24 peuvent être constituées par exemple de mousse syntactique (résine combinée avec des microsphères en verre). Elles peuvent être également remplies de gel d'isolation.
En contexte sous-marin, la partie flexible de la conduite (c'est-à-dire les câbles de maintien 3 et l'enveloppe souple 19) se déforme dans le flux du courant, notamment à proximité de la surface où il est généralement plus fort. Il est donc préférable que les plaques d'isolation 24 (qui elles ne peuvent généralement pas être considérées comme flexibles) ne soient pas rigidement fixées aux cadres de maintien 2.
Par conséquent, il est utile de positionner les plaques d'isolation 24 dans des goulottes 25 (par exemple en inox) fixées (par exemple par vissage) sur les éléments de liaison 21 . Les goulottes 25 peuvent être conçues de sorte à ménager un jeu entre les plaques d'isolation thermique 24 et elles, afin de ne pas compromettre la flexibilité d'ensemble de la conduite.
Un cerclage (optionnel) des plaques d'isolation thermique 24 au moyen de bandes de cerclage 26 assure une bonne tenue des plaques d'isolation thermique 24 les unes contre les autres.
En faisant référence à la Figure 12, selon un autre mode de réalisation particulier, et notamment selon la variante suspendue et pour une géométrie cylindrique polygonale, on prévoit que chaque segment tubulaire comprend, en plus de l'enveloppe souple 19, une deuxième enveloppe souple 27, également fixée aux éléments de liaison 21 des cadres de maintien 2 situés de part et d'autre du segment tubulaire.
Entre les deux enveloppes souples 19, 27 est ainsi ménagée une enceinte 28, qui est de préférence en partie vidée d'air et remplie d'éléments de garniture, par exemple des billes creuses (typiquement en plastique). Le diamètre des billes peut être sélectionné selon la souplesse finale souhaitée.
En ce qui concerne la fabrication de segments tubulaires de ce type, les deux enveloppes souples 19, 27 peuvent être par exemple moulées en atelier, et serties sur les éléments de liaison 21 , de part et d'autre, toujours en atelier. Les segments tubulaires ainsi obtenus sont pliables (selon une forme en accordéon).
Dans un contexte sous-marin, juste avant l'assemblage de la conduite en offshore, on peut injecter les billes dans l'enceinte 28 via un ou plusieurs orifices filetés prévus à cet effet. Une fois que l'enceinte 28 est remplie par ces billes, un appareil connecté au niveau des orifices permet de faire le vide ; éventuellement, à ce stade, le segment tubulaire concerné est enfilé sur un gabarit intérieur de forme polyédrique adaptée, de façon à mieux contrôler la forme finale du segment tubulaire. Les orifices sont ensuite obstrués par un système adéquat (par exemple vis et / ou colle) de façon à garantir une excellente tenue du vide.
L'air étant chassé dans l'enceinte 28, les billes se serrent les unes contre les autres, ce qui fournit une certaine rigidité au segment tubulaire qui tient alors droit, tout en conservant une certaine flexibilité (réglable en fonction du diamètre choisi pour les billes). Les billes creuses, pleines d'air, assurent en outre l'étanchéité thermique nécessaire.
En faisant référence à la Figure 13, il est également possible de mettre en œuvre un mode de réalisation du même type avec une conduite selon la variante tendue, et par exemple avec une géométrie de type cylindrique circulaire.
Dans ce cas, chaque segment tubulaire 1 a, 1 b comprend deux enveloppes souples 19, 27 cylindriques et concentriques, serties de part et d'autre sur un cadre de maintien 2. Des billes creuses (de préférence en plastique) sont injectées dans l'enceinte 28 ménagée entre les deux enveloppes souples 19, 27, et un vide est créé afin de fournir de la rigidité au segment tubulaire.
Selon ce mode de réalisation, le cadre de maintien 2 comprend encore une partie interne 9a et une partie externe 9b. La partie interne 9a est formée d'une bague interne supérieure et d'une bague interne inférieure qui sont fixées (par exemple vissées) l'une à l'autre, tandis que la partie externe 9b est formée d'une bague (externe) prise en sandwich entre les deux bagues internes, ladite bague externe étant pourvue de moyens de fixation (par exemple des colliers de serrage) aux câbles de maintien 3.
Caisson de tête
L'invention concerne par ailleurs une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale 101 connectée de part et d'autre à un dispositif de tête 100 et un dispositif de pied 102 (voir Figure 18), dans laquelle le dispositif de tête 100 comprend un caisson de tête spécifique. Selon un mode de réalisation préféré (illustré sur les Figures 3 et 14), cette conduite de transport est telle que décrite ci-dessus dans les sections « conduite tendue », « conduite suspendue » et / ou « isolation thermique de la conduite ». Toutefois, il est également possible d'utiliser le caisson de tête selon l'invention avec une conduite d'un autre type, par exemple une conduite dont la partie tubulaire principale est d'un seul tenant et ne présente pas de segments tubulaires distincts.
En faisant référence à la Figure 14, le caisson de tête 29 selon l'invention délimite une enceinte de tête 36 qui communique avec l'intérieur de la partie tubulaire principale 101 de la conduite.
De préférence, des moyens de pompage 32 (en général une ou plusieurs pompes) débouchent dans l'enceinte de tête 36. Un filtre fin (crépine) est de préférence disposé au niveau de ces moyens de pompage 32. Dans un contexte de prélèvement d'eau marine, au refoulement des moyens de pompage 32, des conduites flexibles ou « jumpers » 106 (voir Figure 18) permettent de transporter le fluide vers le flotteur 103 situé en surface.
Avantageusement, on prévoit des soupapes du côté du caisson de tête 29 opposé à la partie tubulaire principale 101 , qui s'ouvrent automatiquement en cas de surpression, notamment en cas de coup de bélier provoqué par l'arrêt brutal de l'ensemble des moyens de pompage.
Le caisson de tête 29 est de préférence doté de trappes d'accès 34. Dans un contexte d'utilisation sous-marine, ces trappes d'accès 34 permettent l'accès de plongeurs, notamment pour nettoyer les crépines des moyens de pompage 32. Cela facilite grandement les opérations de maintenance.
De préférence, le caisson de tête 29 est pourvu de buses (non représentées) pour injecter des produits de traitement visant par exemple à limiter le bio-fouling.
Le caisson de tête 29 comprend en outre un système supérieur de purge 30, de préférence situé du côté du caisson de tête 29 opposé à la partie tubulaire principale 101 , qui est adapté pour mettre en eau le caisson de tête 29, dans un contexte d'utilisation sous-marine.
Le caisson de tête 29 comprend en outre des moyens d'injection de gaz 31 (notamment d'injection d'air comprimé) et un système inférieur de purge 33. Les moyens d'injection de gaz 31 sont de préférence situés du côté du caisson de tête 29 opposé à la partie tubulaire principale 101 , tandis que le système inférieur de purge 33 est de préférence situé à proximité de la partie tubulaire principale 101 .
Ainsi, dans un contexte d'utilisation sous-marine, en injectant un gaz
(généralement de l'air) sous pression dans l'enceinte de tête 36 grâce aux moyens d'injection de gaz 31 , on chasse l'eau contenue dans le caisson de tête 29. Dès lors, le caisson de tête 29 assure une fonction de bouée. Cela permet le cas échéant de pouvoir déconnecter aisément le flotteur, par exemple en cas de tempête, de façon à mettre le flotteur à l'abri tout en maintenant la conduite en position verticale.
Lorsque le dispositif de tête 100 de la conduite comprend un dispositif de tension de tête 6, il est approprié de placer le caisson de tête 29 entre ce dispositif de tension de tête 6 et la partie tubulaire principale 101 de la conduite (voir Figure 3).
Ancrage de la conduite
La conduite selon l'invention peut être ancrée par un ancrage classique (ancrage de type gravitaire ou de type à « succion »). Elle peut également être dépourvue d'ancrage et être lestée (c'est-à-dire pourvue de moyens de lest).
Par ailleurs, la conduite selon l'invention peut encore être ancrée grâce à un système d'ancrage spécifique, qui est également un objet à part entière de l'invention.
L'invention concerne en effet aussi un système d'ancrage spécifique, pour un objet disposé à la surface de l'eau et / ou dans l'eau. Cet objet peut notamment être une conduite de transport de fluide, et selon un mode de réalisation préféré, cette conduite de transport est telle que décrite ci-dessus dans les sections « conduite tendue », « conduite suspendue », « isolation thermique de la conduite » et / ou « caisson de tête ». Toutefois, il est également possible d'utiliser le système d'ancrage selon l'invention avec une conduite d'un autre type, par exemple une conduite dont la partie tubulaire principale est d'un seul tenant et ne présente pas de segments tubulaires distincts.
En faisant référence à la Figure 15 et à la Figure 18, le système d'ancrage 44 comprend un socle d'ancrage 37. Il peut s'agir d'un système gravitaire ou d'une ancre à succion. Le socle d'ancrage 37 a pour fonction principale de lester et maintenir en position le système d'ancrage 44 au fond de l'eau.
Un membre saillant 38 est fixé sur le socle d'ancrage 37, de préférence en position verticale. Ce membre saillant 38 est de forme cylindrique (par exemple à section circulaire) ou conique ou encore il peut comprendre une partie inférieure cylindrique (la partie en contact avec le socle d'ancrage 37) et une partie supérieure conique.
Une plaque d'ancrage 39 est adaptée pour être traversée par le membre saillant 38, grâce à un orifice ménagé dans celle-ci, adapté à la forme du membre saillant 38. La plaque d'ancrage 39 est connectée à des câbles de liaison 45 qui sont eux-mêmes destinés à être connectés à l'objet à ancrer.
Dans le cas où l'objet à ancrer est une conduite telle que décrite ci- dessus, les câbles de liaison 45 sont reliés à une partie quelconque de la conduite. Par exemple, pour une conduite dotée d'un système autonome de tension, telle que représentée dans les Figures 1 à 3, il est avantageux de relier les câbles de liaison 45 au dispositif de tension de pied 5 (typiquement la plaque de pied). Alternativement, pour une conduite telle que représentée dans les Figures 8a et 8b, qui est dépourvue de système autonome de tension, les câbles de liaison 45 peuvent se confondre avec les câbles de maintien 3.
Le système d'ancrage 44 est également pourvu d'un système de contrôle 40 adapté à faire coulisser la plaque d'ancrage 39 sur le membre saillant 38. Ce système de contrôle 40 peut typiquement comprendre une pluralité de câbles de contrôle reliés à la plaque d'ancrage 39 et passant par des poulies de renvoi. De la sorte, en actionnant les câbles de contrôle à distance (par exemple depuis la surface), on peut déplacer la plaque d'ancrage 39, notamment vers le bas.
Le système d'ancrage 44 comprend encore un système de blocage 41 actionnable à distance et adapté à bloquer la plaque d'ancrage 39 sur le membre saillant 38, c'est-à-dire à empêcher son coulissement.
Selon un mode de réalisation particulier, le membre saillant 38 est évidé et le système de blocage 41 comprend des bras 42 pivotants dont l'axe pivot est disposé dans le membre saillant 38. Ainsi, les bras 42, selon leur position autour de l'axe pivot, sont soit disposés à l'intérieur du membre saillant 38, soit disposés partiellement à l'extérieur de celui-ci. Le système de blocage 41 comprend encore des câbles de manœuvre 43 traversant le membre saillant 38 et adaptés à actionner le pivotement des bras 42. Les câbles de manœuvre 43 peuvent typiquement comprendre au moins un câble de fermeture et au moins un câble d'ouverture, attachés aux bras 42 et actionnables à distance (notamment depuis la surface).
Le câble de fermeture peut par exemple être relié à une partie centrale (vis-à-vis de l'axe principal du membre saillant 38) des bras 42, par le haut. La mise sous tension du câble de fermeture permet alors de faire pivoter la partie périphérique des bras 42 vers le bas, et donc de faire sortir partiellement les bras 42 du membre saillant 38. De la sorte, on bloque la plaque d'ancrage 39 sur le socle d'ancrage 37. Le câble d'ouverture peut par exemple être relié à une partie centrale (vis-à-vis de l'axe principal du membre saillant 38) des bras 42, par le bas. La mise sous tension du câble d'ouverture (via une poulie de renvoi) permet alors de faire pivoter la partie périphérique des bras 42 vers le haut, et donc de faire rentrer les bras 42 à l'intérieur du membre saillant 38.
Selon un mode de réalisation particulier, la conduite comprend un caisson de tête 29 tel que décrit ci-dessus en relation avec la Figure 14. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir un ridoir 46 sur le caisson de tête 29 afin de maintenir tendu le câble de fermeture.
Pour découpler la conduite du socle d'ancrage 37, il faut libérer le câble de fermeture et mettre sous tension le câble d'ouverture, ce qui a pour effet de faire pivoter vers le haut la partie périphérique des bras 42, libérant ainsi la plaque d'ancrage 39.
Le système d'ancrage 44 présente l'avantage d'autoriser la rotation de la conduite, la plaque d'ancrage 39 pouvant tourner autour du membre saillant 38.
Liaison de la conduite à un flotteur
La conduite selon l'invention est connectée, par l'intermédiaire de son dispositif de tête 100 à un flotteur. On peut également prévoir de relier plusieurs conduites, par l'intermédiaire de leurs dispositifs de tête 100 respectifs, à un même flotteur.
Selon un premier mode de réalisation, cette connexion est effectuée au moyen d'un système dit « moon pool ».
En faisant référence à la Figure 18, dans un système de type « moon pool », le flotteur 103 est surmonté par une potence 104 qui sous-tend des câbles de traction 105 qui, via des poulies, relient le dispositif de tête 100 de la conduite à des treuils à tension constante.
Ainsi, les mouvements du flotteur 103 à la surface sont compensés par les treuils de sorte que la conduite n'en subisse pas les effets et que les tensions soient maintenues constantes. Des tuyaux flexibles 106 (ou « jumpers ») absorbent les mouvements de pilonnement notamment. Dans ce cas, la conduite est fixée au fond par un système d'ancrage. Dans le mode de réalisation illustré, le système d'ancrage 44 est le système d'ancrage propre à l'invention, décrit ci-dessus
Selon un deuxième mode de réalisation, la connexion au flotteur est effectuée au moyen d'un système de type « riser ». Selon ce mode de réalisation (non représenté), l'extrémité supérieure de la conduite (maintenue en position essentiellement verticale par une bouée) est reliée au flotteur via des tuyaux flexibles. La bouée supportant la conduite est immergée sous la surface (typiquement environ 30 mètres sous la surface) et est maintenue sur le travers du flotteur par un ensemble de chaînes tendues par de petites bouées. Dans ce cas également, la conduite est fixée au fond par un système d'ancrage.
Selon un troisième mode de réalisation, la connexion au flotteur est effectuée au moyen d'un système de liaison spécifique à l'invention.
C'est ainsi que l'invention concerne également une conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale 101 connectée de part et d'autre à un dispositif de tête 100 et un dispositif de pied 102, dans laquelle le dispositif de tête 100 comprend un système spécifique de liaison à un flotteur. Selon un mode de réalisation préféré (illustré sur les Figures 16 et 17), cette conduite de transport est telle que décrite ci-dessus dans les sections « conduite tendue », « conduite suspendue », « isolation thermique de la conduite » et / ou « caisson de tête ». Toutefois, il est également possible d'utiliser le système de liaison selon l'invention avec une conduite d'un autre type, par exemple une conduite dont la partie tubulaire principale 101 est d'un seul tenant et ne présente pas de segments tubulaires distincts.
En faisant référence à la Figure 16, le système de liaison 50 à un flotteur selon l'invention présente la particularité de comprendre un système de suspension à cardan 47 (c'est-à-dire un cardan à deux axes). Le système de suspension à cardan 47 est relié au flotteur (non représenté) par l'intermédiaire de câbles de suspension 48. Alternativement, on peut prévoir une bague d'amortissement 49 adaptée à être fixée au flotteur (soit directement, par exemple par soudage au flotteur, soit par suspension au moyen de câbles), le système de suspension à cardan 47 étant alors relié à la bague d'amortissement 49 par l'intermédiaire de câbles, d'amortisseurs hydrauliques et / ou d'amortisseurs mécaniques.
Lorsque la conduite comprend un caisson de tête 29 tel que décrit ci- dessus, le système de liaison 50 est disposé au-dessus du caisson de tête 29 (c'est-à-dire du côté opposé à la partie tubulaire principale 101 de la conduite, par rapport au caisson de tête 29, ou encore entre le caisson de tête 29 et le flotteur).
Il est particulièrement avantageux d'utiliser ce type de système de liaison dans l'hypothèse où la conduite, dans le contexte d'une utilisation sous-marine, est lestée et suspendue au flotteur, sans être ancrée (le maintien en un point fixe de la partie inférieure de la conduite n'étant pas indispensable dans le cadre de l'exploitation de l'énergie thermique des mers). En effet, cela permet d'éviter d'utiliser un système de type « moon pool » ou « riser », qui exige un ancrage multiple du flotteur (classiquement 4 x 2 ancrages) et de la conduite pour les maintenir sur un point fixe ce qui est coûteux, surtout par grande profondeur.
Ainsi, on peut réduire le nombre de points d'ancrage, ce qui réduit les coûts (par exemple le flotteur peut être mouillé en 1 x 2, comme un cargo au mouillage, et la conduite simplement suspendue essentiellement à la verticale du flotteur).
Dans cette configuration, le flotteur est libre d'éviter en fonction de la direction du vent et du courant et la conduite rattachée au flotteur est libre de mouvement.
Toujours selon ce mode de réalisation, le système de suspension à cardan 47 permet d'éviter que la conduite subisse directement les mouvements du flotteur en surface ; les efforts mécaniques de roulis et tangage sont ainsi amortis par le système de suspension à cardan à deux axes.
Par ailleurs, le pilonnement du flotteur est amorti par les câbles de suspension 48, qui peuvent être reliés à des treuils à tension constante ou maintenus fixes directement sur des chaumards (il est possible de basculer d'un mode à l'autre en fonction de l'état de la mer) ; ou encore par la bague d'amortissement 49, lorsque celle-ci est présente.
Dans ce dernier cas, la bague d'amortissement 49 est destinée à être directement fixée au flotteur. De la sorte, on fait transiter plus facilement des masses d'eau importantes de la conduite vers le flotteur.
Un soufflet intérieur (non représenté) peut permettre d'éviter des pertes de charge supplémentaires au niveau du système de suspension à cardan 47.
Par ailleurs, une enveloppe à soufflet extérieure (non représentée) peut assurer l'étanchéité hydraulique entre le caisson de tête 29 et le flotteur sur lequel sont alors situées les pompes d'aspiration (sous la flottaison, dans un caisson étanche, une sorte de traverse d'eau de mer). Les efforts de pression sur l'enveloppe sont faibles. L'enveloppe peut être renforcée par des anneaux rigides et / ou être épaisse. Le système de liaison 50 est destiné à être situé à quelques mètres sous la surface, si bien que les maintenances peuvent être assurées par des plongeurs. Lorsque le dispositif de tête 100 de la conduite comprend en outre le caisson de tête 29, une purge d'air peut permettre d'accéder directement « à pied sec » à la partie supérieure du caisson de tête 29, notamment pour inspecter et maintenir les rotules du cardan (graissage) ou les amortisseurs hydrauliques, s'ils sont en contact direct avec l'eau de mer (ce qui n'est pas le cas s'il y a un soufflet intérieur).
Différentes conduites fournies par la présente invention
Selon des modes de réalisation avantageux, l'invention combine plusieurs des aspects décrits ci-dessus. Ainsi, l'invention concerne en particulier :
1 ) Une conduite sous-marine selon la variante tendue ou suspendue, présentant un caisson de tête 29 tel que décrit ci-dessus, liée à un flotteur selon un mode de liaison de type « riser » ou « moon pool », et ancrée par un ancrage classique ou de préférence selon le système d'ancrage spécifique 44 décrit ci-dessus.
2) Une conduite sous-marine selon la variante tendue ou suspendue, présentant un caisson de tête 29 tel que décrit ci-dessus, dotée d'un système de suspension à cardan 47 tel que décrit ci-dessus, et présentant des moyens de lest (et donc dépourvue d'ancrage au fond marin).
Par ailleurs, il faut noter qu'une conduite selon l'invention peut éventuellement combiner la variante tendue et la variante suspendue ; et / ou combiner la géométrie cylindrique circulaire et la géométrie cylindrique polygonale.
Par exemple, une portion en tête la conduite peut être selon la variante tendue (notamment à géométrie cylindrique circulaire), et une portion en pied de la conduite peut être selon la variante suspendue (notamment à géométrie cylindrique polygonale).
Dans le cas d'une telle configuration hybride, une jonction dédiée est prévue entre la portion de tête et la portion de pied. Les câbles de maintien 3 peuvent être les mêmes dans la portion de pied et la portion de tête ; alternativement on peut prévoir deux faisceaux de câbles distincts, un pour la portion de tête et l'autre pour la portion de pied. La tension des câbles de maintien 3 dans la portion (ici, de tête) selon la variante tendue est alors assurée par deux dispositifs de tension, analogues à ceux décrits ci-dessus, mais situés aux extrémités respectives de la portion considérée (ici, au niveau du dispositif de tête 100 d'une part, et au niveau de la jonction entre les deux portions d'autre part).
Une telle configuration hybride peut être avantageuse dans le contexte sous-marin, dans la mesure où les fortes contraintes de courant et gradient de température que l'on rencontre surtout au niveau de la surface (typiquement dans les 100 premiers mètres) peuvent rendre le mode de réalisation de la conduite tendue, à forme cylindrique circulaire, plus intéressant ; alors qu'en revanche, au-delà de cette zone, le mode de réalisation de la conduite suspendue, à forme cylindrique polygonale, plus légère et plus simple à déployer, apparaît plus approprié.
De même, différents modes d'isolation thermique peuvent être prévus le long de la conduite. En effet, en eau profonde, l'isolation thermique est relativement inutile, puisque la température de l'eau circulant dans la conduite est pratiquement égale à la température de l'eau environnante. En revanche, au voisinage de la surface, il est important d'optimiser l'isolation thermique.
L'homme du métier saura donc combiner les différents aspects de l'invention afin d'optimiser la conduite en fonction des contraintes environnementales. Par exemple, on peut fabriquer une conduite dont la partie tubulaire principale comprend :
- une portion de tête selon la variante tendue, comportant des segments tubulaires qui sont en matériau rigide (ou une alternance de segments tubulaires en matériau rigide et en matériau plus flexible) et qui sont pourvus d'isolation thermique ; - une portion médiane selon la variante tendue ou suspendue, comportant des segments tubulaires pourvus de deux enveloppes souples ménageant une enceinte vidée d'air et contenant des éléments de garniture, de tels segments étant plus flexibles que ceux de la portion de tête et présentant une bonne isolation thermique ;
- une portion de pied selon la variante suspendue, comportant des segments tubulaires pourvus d'une seule enveloppe souple, de tels segments étant plus flexibles que ceux de la portion médiane et ne présentant pas d'isolation thermique particulière.
Conduite semi-rigide
La description qui suit est effectuée en relation avec le mode de réalisation préféré selon lequel la conduite est placée en milieu sous-marin, en position essentiellement verticale, et est utilisée pour pomper et transporter de l'eau de mer depuis les profondeurs vers la surface. Toutefois, il est entendu que la conduite selon l'invention peut éventuellement être utilisée dans d'autres contextes, sous-marins, souterrains ou aériens, pour le transport et éventuellement le pompage de tout fluide, par exemple dans le cadre de l'extraction ou du transport des hydrocarbures. De préférence, la conduite selon l'invention est utilisée (au moins sur une partie de sa longueur) en position essentiellement verticale, et de préférence elle est utilisée (au moins sur une partie de sa longueur) en milieu sous-marin.
En faisant référence à la Figure 18, la conduite selon l'invention comprend une partie tubulaire principale 101 encadrée, selon son axe principal, par un dispositif de tête 100 et un dispositif de pied 102.
Le dispositif de pied 102 représente la partie extrémale de la conduite dédiée notamment à l'entrée du fluide dans la conduite, et au maintien en position de la conduite. Ainsi, ce dispositif de pied 102 peut par exemple comprendre un système de lestage ou, comme cela est illustré, un système d'ancrage 44, dans le cadre d'une utilisation sous-marine. Il comprend également des moyens de prélèvement de fluide, qui peuvent simplement consister en une plaque en forme de filtre (grille) fermant l'extrémité de pied de la partie tubulaire principale 101 , dans le contexte d'un prélèvement d'eau marine.
Le dispositif de tête 100 représente la partie extrémale de la conduite dédiée notamment à la sortie du fluide de la conduite (à son transfert vers d'autres installations), et éventuellement à la liaison de la conduite à d'autres installations (par exemple la liaison à un flotteur). Généralement, le dispositif de tête 100 comprend notamment des moyens de pompage de fluide 106.
Selon le mode de réalisation illustré, la conduite est reliée à un flotteur 103. Une potence 104 surmonte le flotteur 103 et sous-tend des câbles de traction 105 qui, via des poulies, relient le dispositif de tête 100 de la conduite à des treuils à tension constante.
Ainsi, les mouvements du flotteur 103 à la surface sont compensés par les treuils de sorte que la conduite n'en subisse pas les effets et que les tensions soient maintenues constantes. Les moyens de pompage 106 comprennent des tuyaux flexibles (ou « jumpers ») absorbant les mouvements de pilonnement, et assurant le transfert du fluide issu de la conduite vers le flotteur.
Ce système, dit de type « moon pool », peut être remplacé par d'autres modes possibles de connexion au flotteur. La partie tubulaire principale 101 assure le transport de fluide à proprement parler dans la conduite. Le fluide peut circuler directement au contact de la paroi interne de la partie tubulaire principale 101 mais il peut également circuler à l'intérieur de canaux, eux-mêmes placés dans la partie tubulaire principale 101 . Cette partie tubulaire principale 101 peut être d'un seul tenant ou bien, de préférence, comporter une pluralité de segments tubulaires connectés les uns aux autres par des cadres de maintien. Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser des câbles de maintien courant tout le long de la partie tubulaire principale 101 , soit dans l'espace intérieur de la conduite soit à l'extérieur de celle-ci, pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble. Le mode de réalisation dans lequel on utilise des segments tubulaires permet de réaliser plus facilement des conduites de grande longueur.
Typiquement, chaque segment tubulaire peut présenter une longueur (selon l'axe principal de la conduite) comprise entre 5 et 20 mètres, par exemple d'environ 10 mètres, et la partie tubulaire principale 101 peut présenter une dimension supérieure à 100 mètres, ou supérieure à 200 mètres, ou supérieure à 500 mètres, ou supérieure à 800 mètres.
Les cadres de maintien peuvent être par exemple fabriqués avec de la fibre de verre renforcée, du polyéthylène haute densité, de l'aluminium, de l'acier ou du béton.
En faisant référence aux Figures 12 et 13, la paroi de la partie tubulaire principale 101 est formée par une enveloppe souple interne 19 et une enveloppe souple externe 27 délimitant une enceinte 28. Cette enceinte 28 est partiellement voire essentiellement vidée d'air et contient des éléments de garniture.
Dans les modes de réalisation illustrés, la conduite comprend des segments tubulaires 1 a, 1 b distincts, la connexion des segments tubulaires 1 a, 1 b entre eux étant assuré par des cadres de maintien 2. L'attachement des enveloppes souples 19, 27 aux cadres de maintien 2 peut être effectué en atelier, avant le remplissage de l'enceinte 28 avec les éléments de garniture, de sorte à disposer d'une conduite pré-assemblée et pliable (en accordéon) car entièrement souple. Alternativement, les cadres de maintien 2 peuvent être composés de deux parties ou plus (qui peuvent être par exemple vissées entre elles, ou collées, ou soudées), auquel cas il est possible d'assembler uniquement en atelier des segments tubulaires 1 a, 1 b individuels terminés par une partie des cadres de maintien 2 respectifs, la conduite pouvant alors être assemblée au dernier moment (sur site, par exemple en mer) par assemblage des différentes parties des cadres de maintien 2 entre elles.
La section de la partie tubulaire principale 101 peut être essentiellement circulaire, ou essentiellement polygonale.
La Figure 12 illustre le cas d'une section essentiellement polygonale.
Dans ce mode de réalisation, les cadres de maintien 2 ont une forme de polygone.
La Figure 13 illustre le cas d'une section essentiellement circulaire. Dans ce mode de réalisation, les cadres de maintien 2 ont une forme de bague circulaire.
Chaque enveloppe souple 19, 27 (dans chaque segment tubulaire 1 a, 1 b) est de préférence en un seul tenant. Elle peut être par exemple en polyéthylène armé Kevlar dont l'épaisseur est adaptée aux contraintes de tenue mécanique qui sont envisagées (pression, tension...), ou encore en un autre matériau approprié tel que le PVC ou le néoprène. Les enveloppes souples 19, 27 peuvent être soit préformées en usine, et épouser ainsi déjà les dimensions de la partie tubulaire principale 101 (elle est alors enfilée comme une gaine lors de l'assemblage de la conduite), soit découpées pour obtenir le périmètre souhaité, auquel cas la fermeture est assurée soit par un système de type fermeture-éclair, soit par une barre de fermeture. La forme de la partie tubulaire principale 101 de la conduite est alors assurée essentiellement par les cadres de maintien 2.
Typiquement, le diamètre interne maximal de la partie tubulaire principale 101 (et donc des segments tubulaires 1 a, 1 b) est d'au moins 2 mètres, par exemple d'au moins 5 mètres, par exemple d'au moins 8 mètres et par exemple d'environ 10 mètres. Le diamètre interne maximal est la dimension interne maximale de la partie tubulaire principale 101 , dans le plan perpendiculaire à l'axe de la conduite.
Les éléments de garniture dans l'enceinte 28 sont de préférence des éléments d'isolation thermique et/ou des éléments assurant une bonne tenue mécanique, selon les besoins. Ces éléments peuvent être par exemple des billes creuses (par exemple en plastique ou en caoutchouc) qui peuvent être remplies d'air, ou encore des billes pleines (par exemple en métal).
Le choix du matériau pour les éléments de garniture dépend des caractéristiques recherchées pour la conduite.
La dimension des éléments de garniture peut être sélectionnée selon la souplesse finale souhaitée pour la paroi de la conduite. Le type d'éléments de garniture utilisé peut-être déterminé pour un segment tubulaire 1 a, 1 b donné (par exemple billes creuses seulement ou billes pleines seulement) ou peut même être variable à l'intérieur d'un segment tubulaire 1 a, 1 b donné (mélange de billes creuses et de billes pleines par exemple).
La taille des éléments de garniture (diamètre des billes par exemple) et / ou le nombre / la quantité de ces éléments de garniture peuvent également être déterminés pour un segment tubulaire 1 a, 1 b donné ou être variables à l'intérieur d'un segment tubulaire 1 a, 1 b donné (entre différentes parties du même segment tubulaire 1 a, 1 b). Ainsi si l'on souhaite créer un coude au milieu d'un segment, les éléments de garniture situés à l'intérieur du coude auront avantageusement une taille inférieure aux éléments de garniture situés à l'extérieur du coude.
Si l'on souhaite en revanche obtenir une flexibilité importante au milieu d'un segment tubulaire 1 a, 1 b, les éléments de garniture situés à cet endroit auront un diamètre élevé, alors que les éléments de garniture utilisés pour le reste du segment tubulaire 1 a, 1 b auront un diamètre plus faible.
D'autre part, la longueur de chaque segment tubulaire 1 a, 1 b est ajustée en fonction du diamètre de la conduite et des contraintes mécaniques : par exemple une conduite de grand diamètre et devant résister à des pressions élevées sera composée d'un ensemble de segments tubulaire 1 a, 1 b relativement courts. En fonction des contraintes d'assemblage sur site, ces segments tubulaire 1 a, 1 b courts peuvent être assemblés au préalable en sections de segments tubulaire, en atelier, de manière à n'avoir à assembler sur site que les sections de segments tubulaire.
Dans le cas d'un déploiement vertical, et comme représenté sur les Figures 12 et 13, les segments tubulaires 1 a, 1 b et les cadres de maintien 2 peuvent être reliés à des câbles de maintien 3 passant à travers les cadres de maintien 2. La conduite peut ainsi notamment être suspendue aux câbles de maintien 3, ce qui assure la tenue mécanique de l'ensemble tout en garantissant une certaine flexibilité.
Les segments tubulaires 1 a, 1 b sont attachés aux câbles de maintien 3 par l'intermédiaire des cadres de maintien 2. Ces cadres de maintien 2 comprennent alors des éléments de liaison 9 tels que des colliers de serrage pour la fixation aux câbles de maintien 3.
Dans le mode de réalisation de la Figure 12, les câbles de maintien 3 sont dans l'espace intérieur de la conduite. Lorsque la section des segments tubulaires 1 a, 1 b est de forme polygonale, les câbles de maintien 3 sont alors de préférence positionnés au niveau des sommets de la section polygonale, et ils contribuent ainsi à maintenir la forme polyédrique de la conduite. Selon l'axe principal de la conduite, autour des câbles de maintien 3, des tubes anti-friction (non représentés) peuvent alors être ajoutés afin de limiter l'usure de l'enveloppe souple 19 par frottement contre les câbles de maintien 3.
Dans le mode de réalisation de la Figure 13, les câbles de maintien 3 sont du côté extérieur de la conduite.
Les câbles de maintien 3 sont de préférence constitués en acier ou en un matériau synthétique tel que le polyester ou le polypropylène.
Dans le cas (disposition verticale ou horizontale) où les contraintes de pression et de tension sont très importantes, les cadres de maintien 2 peuvent être renforcés en particulier vers l'extérieur de façon à accueillir des barres de renfort qui sont fixées sur la périphérie de la conduite, contre l'enveloppe extérieure, en formant ainsi l'équivalent d'une « cage d'écureuil ».
En ce qui concerne la fabrication des segments tubulaires 1 a, 1 b, les deux enveloppes souples 19, 27 peuvent être par exemple moulées en atelier, et serties sur les cadres de maintien 2 (ou sur une partie des cadres de maintien 2), de part et d'autre, toujours en atelier. Les segments tubulaires ainsi obtenus sont pliables (selon une forme en accordéon).
Juste avant l'assemblage de la conduite sur site, ou préalablement en atelier, on peut injecter les éléments de garniture dans l'enceinte 28 via un ou plusieurs orifices filetés prévus à cet effet. Une fois que l'enceinte 28 est remplie par ces éléments de garniture, un appareil connecté au niveau des orifices permet de faire le vide ; éventuellement, à ce stade, le segment tubulaire concerné est enfilé sur un gabarit intérieur de forme adaptée, de façon à mieux contrôler la forme finale du segment tubulaire. Les orifices sont ensuite obstrués par un système adéquat (par exemple vis et / ou colle ou bouchon soudé) de façon à garantir une excellente tenue du vide.
L'air étant chassé dans l'enceinte 28, les éléments de garniture se serrent les unes contre les autres, ce qui accroît la rigidité du segment tubulaire (et donc fige partiellement sa forme), qui tient alors droit, tout en conservant une certaine flexibilité (réglable en fonction de la taille choisie pour les éléments de garniture).
Au cours de l'assemblage in situ de la conduite, les câbles de maintien 3, lorsqu'ils sont présents, sont fixés sur une potence au niveau du flotteur et le bas de la conduite est soit lesté, soit relié a une poulie de renvoi d'un système d'ancrage, de sorte que l'on puisse contrôler sa descente.
Lorsque la conduite est en position d'utilisation, les câbles de maintien 3 peuvent être lestés ou ancrés au niveau du dispositif de pied 102 afin de maintenir la conduite sensiblement dans la bonne position.
La conduite selon l'invention, lorsqu'elle est composée d'une pluralité de segments tubulaires 1 a, 1 b, peut comprendre certains segments tubulaires dont la paroi est telle que décrite ci-dessus, et d'autres segments tubulaires dont la paroi est conventionnelle (notamment est constituée d'un matériau uniforme ou d'un empilement de couches de plusieurs matériaux). Cela s'avère utile lorsque les contraintes en termes d'isolation thermique ou de comportement mécanique varient le long de la conduite.

Claims

REVENDICATIONS
Conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101 ) connectée de part et d'autre à un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), la partie tubulaire principale (101 ) comprenant une pluralité de segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) le long d'un axe principal et une pluralité de cadres de maintien (2) entre les segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) consécutifs, la conduite comprenant en outre une pluralité de câbles de maintien (3) disposés parallèlement à l'axe principal et traversant les cadres de maintien (2), dans laquelle au moins une partie des segments tubulaires (1 c) comprennent au moins deux portions (4a, 4b, 4c) pouvant pivoter l'une par rapport à l'autre autour de l'axe principal.
Conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101 ) connectée de part et d'autre à un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), la partie tubulaire principale (101 ) comprenant une pluralité de segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) le long d'un axe principal et une pluralité de cadres de maintien (2) entre les segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) consécutifs, la conduite comprenant en outre une pluralité de câbles de maintien (3) disposés parallèlement à l'axe principal et traversant les cadres de maintien (2).
Conduite selon la revendication 1 ou 2, comprenant un système de tension de tête (6), de préférence dans le dispositif de tête (100), et un système de tension de pied (5), de préférence dans le dispositif de pied (102), lesdits systèmes de tension de tête et de pied (5, 6) étant adaptés à mettre sous tension les câbles de maintien (3), de préférence par l'intermédiaire de ridoirs (7), et à comprimer entre eux les segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) situés entre le dispositif de tension de tête (6) et le dispositif de tension de pied (5) ; les câbles de maintien (3) étant de préférence situés à l'extérieur à la partie tubulaire principale (101 ).
4. Conduite selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle au moins une partie des cadres de maintien (2) sont fixés d'une part aux câbles de maintien (3), et d'autre part à deux segments tubulaires (1 a, 1 b) consécutifs, les segments tubulaires (1 a, 1 b) étant ainsi suspendus aux câbles de maintien (3) et les câbles de maintien (3) étant de préférence situés à l'intérieur de la partie tubulaire principale (101 ).
5. Conduite selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle :
- au moins une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) sont de section essentiellement circulaire ; et / ou
- au moins une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b) sont de section essentiellement polygonale.
6. Conduite selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle au moins une partie des cadres de maintien (2) comprennent une partie interne (9a) adaptée à être connectée à deux segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) consécutifs, une partie externe (9b) adaptée à loger les câbles de maintien (3) et des moyens de serrage (1 1 ) adaptés à solidariser la partie interne (9a) avec la partie externe (9b) ; la partie interne (9a) comprenant de préférence une gorge supérieure (15a) et une gorge inférieure (15b) adaptées à assurer une connexion étanche avec deux segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) consécutifs.
7. Conduite selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant des segments tubulaires flexibles (1 a, 1 c, 1 e) et des segments tubulaires rigides (1 b, 1 d), et de préférence dans laquelle au moins une partie des segments tubulaires (1 c) comprennent au moins deux portions (4a, 4b, 4c) pouvant pivoter l'une par rapport à l'autre autour de l'axe principal .
8. Conduite selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle au moins une partie des cadres de maintien (2) comprennent chacun un raidisseur central (20) doté de colliers de serrage (22) adaptés à fixer le raidisseur central (20) aux câbles de maintien (3), et des éléments de liaison (21 ) fixés de part et d'autre du raidisseur central (20) et respectivement fixés à deux segments tubulaires (1 a, 1 b) consécutifs.
Conduite selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) comprennent une enveloppe souple (19), les câbles de maintien (3) soutenant de préférence l'enveloppe souple (19).
Conduite selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle au moins une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1d, 1 e) comprennent une couche d'isolation thermique, formée de préférence par des plaques d'isolation thermique (24) ou par un ensemble de deux enveloppes souples (19, 27) ménageant une enceinte (28) remplie d'une garniture, de préférence de billes creuses. 11. Conduite selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la partie tubulaire principale (101 ) présente une dimension supérieure à 100 mètres, ou supérieure à 200 mètres, ou supérieure à 500 mètres, ou supérieure à 800 mètres, selon l'axe principal ; et / ou dans laquelle les segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) présentent une dimension interne maximale supérieure à 1 mètre, ou supérieure à 2 mètres, ou supérieure à 5 mètres, ou supérieure à 8 mètres, perpendiculairement à l'axe principal.
Conduite selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans laquelle le dispositif de tête (100) comprend des moyens de pompage de fluide.
13. Conduite selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle :
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) sont situés entre un système de tension de tête (6) et un système de tension de pied (5), lesdits systèmes de tension de tête et de pied (5, 6) étant adaptés à mettre sous tension les câbles de maintien (3), de préférence par l'intermédiaire de ridoirs (7), et à comprimer entre eux les segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) situés entre le dispositif de tension de tête (6) et le dispositif de tension de pied (5) ; et
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b) ne sont pas situés entre le système de tension de tête (6) et le système de tension de pied (5) et sont suspendus aux câbles de maintien (3) par l'intermédiaire de cadres de maintien (2) ; et/ou dans laquelle :
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b) comprennent une couche d'isolation thermique, de préférence telle que décrite dans la revendication 10 ; et
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) sont dépourvus de couche d'isolation thermique ;
et/ou dans laquelle :
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b) comprennent une enveloppe souple (19) ; et
- une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) sont dépourvus d'enveloppe souple (19).
Conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101 ) connectée de part et d'autre à un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), le dispositif de tête (100) comprenant un caisson de tête (29), le caisson de tête (29) délimitant une enceinte de tête (36) communiquant avec l'intérieur de la partie tubulaire principale (101 ) et le caisson de tête (29) comprenant des moyens d'injection de gaz (31 ) dans l'enceinte de tête (36), un système supérieur de purge (30) et un système inférieur de purge (33), le système inférieur de purge (33) étant plus proche de la partie tubulaire principale (101 ) que le système supérieur de purge (30).
15. Conduite selon la revendication 14, dans laquelle le caisson de tête (29) est pourvu de trappes (34) adaptées pour accéder à l'enceinte de tête (36).
16. Conduite selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle le caisson de tête (29) est pourvu de moyens de pompage (32) débouchant dans l'enceinte de tête (36). 17. Conduite selon l'une des revendications 1 à 13 dans laquelle le dispositif de tête (100) comprend un caisson de tête (29) tel que décrit dans les revendications 14 à 16.
18. Conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101 ) connectée de part et d'autre à un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), le dispositif de tête (100) comprenant un système de liaison (50) à un flotteur, qui comprend un système de suspension à cardan (47). 19. Conduite selon la revendication 18, dans laquelle le système de liaison (50) comprend en outre :
- des câbles de suspension (48) adaptés à suspendre le système de suspension à cardan (47) à un flotteur ; ou
- une bague d'amortissement (49) adaptée à être fixée à un flotteur directement ou par l'intermédiaire de câbles, le système de suspension à cardan (47) étant lui-même relié à la bague d'amortissement (49) par l'intermédiaire de câbles, d'amortisseurs hydrauliques et / ou d'amortisseurs mécaniques.
20. Conduite selon l'une des revendications 1 à 17, dans laquelle le dispositif de tête (100) comprend un système de liaison (50) tel que décrit dans la revendication 18 ou 19. 21. Système d'ancrage sous-marin (44), comprenant des câbles de liaison (45) connectés à une plaque d'ancrage (39), un socle d'ancrage (37), un membre saillant (38) solidaire du socle d'ancrage (37), la plaque d'ancrage (39) étant adaptée pour être traversée par le membre saillant (38), un système de contrôle (40) adapté à faire coulisser la plaque d'ancrage (39) sur le membre saillant (38) et un système de blocage (41 ) actionnable à distance et adapté à empêcher le coulissement la plaque d'ancrage (39) sur le membre saillant (38). Système d'ancrage (44) selon la revendication 21 , dans lequel le membre saillant (38) est évidé ; et le système de blocage (41 ) comprend :
- des bras (42) pivotants autour d'axes disposés dans le membre saillant (38), les bras (42) pouvant partiellement sortir du membre saillant (38) et rentrer dans celui-ci par pivotement ; et
- des câbles de manœuvre (43) traversant le membre saillant (38) et adaptés à faire pivoter les bras (42).
Conduite selon l'une des revendications 1 à 20 :
- comprenant des moyens de lest ; ou
- dans laquelle le dispositif de pied (102) comprend des moyens d'ancrage, et de préférence un système d'ancrage (44) selon la revendication 21 ou 22.
Utilisation d'une conduite selon l'une des revendications 1 à 20 ou 23 pour le transport de fluides en milieu sous-marin, de préférence pour le pompage d'eau de mer.
Procédé de production d'énergie thermique des mers, comprenant le pompage d'eau de mer dans une conduite selon l'une des revendications 1 à 20 ou 23 et l'alimentation d'un cycle thermique avec l'eau de mer pompée.
Procédé de fabrication d'une conduite selon l'une des revendications 1 à 20 ou 23, comprenant :
a) la fourniture des câbles de maintien (3) ;
b) la fourniture de segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1d, 1 e) séparés ;
c) l'assemblage des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1d, 1 e) entre eux et la liaison des cadres de maintien (2) aux câbles de maintien (3).
Procédé selon la revendication 26, dans lequel l'étape effectuée en mer. Procédé selon la revendication 26 ou 27, dans lequel au moins une partie des cadres de maintien (2) comprennent une gorge supérieure (15a) et une gorge inférieure (15b) respectivement adaptées à assurer une connexion étanche avec un segment tubulaire (1 a, 1 b, 1 c, 1d, 1 e), ainsi que des anneaux de guidage (12), de préférence pourvus d'un système d'ouverture ; et dans lequel l'étape c) comprend :
- l'assemblage des segments tubulaires (1 a, 1 b, 1 c, 1d, 1 e) entre eux par engagement d'une extrémité de chaque segment tubulaire (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) dans la gorge inférieure (15b) d'un cadre de maintien (2) et engagement d'une extrémité du segment tubulaire suivant (1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e) dans la gorge supérieure (15a) dudit cadre de maintien (2) ; et
- le passage des câbles de maintien (3) dans les anneaux de guidage (12).
29. Procédé selon l'une des revendications 26 à 28, dans lequel au moins une partie des segments tubulaires (1 a, 1 b) séparés comprennent chacun une enveloppe souple (19) fixée de part et d'autre à des éléments de liaison (21 ) respectifs, et dans lequel l'étape c) comprend :
- l'assemblage des segments tubulaires (1 a, 1 b) entre eux par fixation d'un élément de liaison (21 ) de chaque segment tubulaire (1 a) à un raidisseur central (20), et d'un élément de liaison (21 ) du segment tubulaire (1 b) suivant au dit raidisseur central (20) ;
- la fixation des raidisseurs centraux (20) sur les câbles de maintien (3), de préférence au moyen de colliers de serrage (22).
30. Conduite de transport de fluide comprenant une partie tubulaire principale (101 ) comportant au moins une enveloppe souple interne (19) et une enveloppe souple externe (27) délimitant une enceinte (28), l'enceinte (28) étant partiellement vide d'air et contenant des éléments de garniture.
31. Conduite selon la revendication 30, dans laquelle les éléments de garniture sont des billes pleines ou des billes creuses ou un mélange de billes pleines et de billes creuses. 32. Conduite selon la revendication 30 ou 31 , comprenant, de part et d'autre de la partie tubulaire principale (101 ), un dispositif de tête (100) et un dispositif de pied (102), le dispositif de tête (100) comprenant des moyens de pompage de fluide (106) et des moyens de liaison (105) à un flotteur, et le dispositif de pied (102) comprenant des moyens de lestage ou d'ancrage (44).
33. Conduite selon l'une des revendications 30 à 32, dans laquelle la partie tubulaire principale (101 ) comporte une pluralité de segments tubulaires (1 a, 1 b), le long de l'axe principal de la conduite, des cadres de maintien (2) entre les segments tubulaires (1 a, 1 b) consécutifs, la conduite comprenant en outre de préférence une pluralité de câbles de maintien (3) disposés parallèlement à son axe principal et sur lesquels les cadres de maintien (2) sont fixés.
34. Conduite selon la revendication 33, dans laquelle les segments tubulaires (1 a, 1 b) sont de section essentiellement circulaire et / ou de section essentiellement polygonale. 35. Conduite selon l'une des revendications 30 à 34, dans laquelle la partie tubulaire principale (101 ) présente une dimension supérieure à 100 mètres, ou supérieure à 200 mètres, ou supérieure à 500 mètres, ou supérieure à 800 mètres, selon son axe principal ; et / ou dans laquelle la partie tubulaire principale (101 ) présente une dimension interne maximale supérieure à 1 mètre, ou supérieure à 2 mètres, ou supérieure à 5 mètres, ou supérieure à 8 mètres, perpendiculairement à son axe principal. 36. Utilisation d'une conduite selon l'une des revendications 30 à 35 pour le transport de fluide en milieu souterrain ou à la surface du sol.
37. Utilisation d'une conduite selon l'une des revendications 30 à 35 pour le transport de fluide en milieu sous-marin, de préférence pour le pompage d'eau de mer. 38. Procédé de production d'énergie thermique des mers, comprenant le pompage d'eau de mer dans une conduite selon l'une des revendications 30 à 35 et l'alimentation d'un cycle thermique avec l'eau de mer pompée. 39. Procédé de fabrication d'une conduite selon l'une des revendications 30 à 35, comprenant :
a) la fourniture d'une ossature de conduite comprenant l'enveloppe souple interne (19) et l'enveloppe souple externe (27) délimitant l'enceinte (28) ;
b) l'injection des éléments de garniture dans l'enceinte (28) ; c) l'aspiration de l'air contenu dans l'enceinte (28) ;
d) la fermeture de l'enceinte (28).
40. Procédé de fabrication d'une conduite selon la revendication 39, dans lequel l'ossature de conduite comprend des segments tubulaires séparés (1 a, 1 b) et le procédé comprend en outre l'étape :
e) d'assemblage des segments tubulaires (1 a, 1 b). 41. Procédé de fabrication d'une conduite selon la revendication 39 ou 40, dans lequel les étapes b) à d) et éventuellement e) sont effectuées sur le site d'installation de la conduite, de préférence en mer.
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