EP2788644A1 - Mise en oeuvre d'un tuyau de transport de fluide a maintien souple. - Google Patents

Mise en oeuvre d'un tuyau de transport de fluide a maintien souple.

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EP2788644A1
EP2788644A1 EP12810364.5A EP12810364A EP2788644A1 EP 2788644 A1 EP2788644 A1 EP 2788644A1 EP 12810364 A EP12810364 A EP 12810364A EP 2788644 A1 EP2788644 A1 EP 2788644A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
ballast
ballast system
bead
flexible
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12810364.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claude LEBELLE
François THIEBAUD
Benoît NARDARI
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Via Marina
Original Assignee
Via Marina
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Filing date
Publication date
Application filed by Via Marina filed Critical Via Marina
Publication of EP2788644A1 publication Critical patent/EP2788644A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
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    • F16L1/24—Floats; Weights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/6851—With casing, support, protector or static constructional installations
    • Y10T137/6918—With hose storage or retrieval means
    • Y10T137/6954—Reel with support therefor

Definitions

  • the invention relates to the submerged installation of a liquid transport pipe, typically fresh water. Precisely, it is in particular a method of implementing such a pipe. Also concerned is an assembly between this pipe and a pipe ballast system.
  • the pipe will typically be able to carry fresh water over several hundred (or more) kilometers.
  • the pipe will be operational to be installed quickly and functionally, including at sea, despite the movements of the fluid in which it is placed, such as those of the swell and / or currents,
  • a flexible pipe having a longitudinal axis, a deformable section and which is foldable on itself longitudinally
  • ballast mass of the ballast system then melting at least this ballast system.
  • Such a transport pipe can be installed on a seabed, to a depth that can be 200 m.
  • heating including a means, such as a ballast, which, in a volume of fluid, causes or keeps down this volume an element related to this means.
  • Another solution consists in providing the pipe of the ballast system by equipping it in one piece with a hollow, flexible longitudinal bead.
  • the pipe may be connected to the coast by a landing structure similar in principle to that described for the first end and connected to a freshwater receiving installation.
  • a corollary problem is how to implement the pipe before immersion, taking into account the small size and supply conditions in sufficient lengths. For this, it is proposed that before or after the step consisting in providing the pipe with the ballast system, sections of said empty pipe are assembled end to end on a floating structure, and the abutting sections thus provided are immersed. .
  • the bead is immersed empty or essentially empty
  • Another corollary problem is how to bind pipe and ballast system, in the case of piece. For this, it is proposed to pass a hoop around the pipe. This combines effective behavior and ease of implementation.
  • ballast the hollow bead by providing a mixture of granular weighing material and a fluid (a priori liquid) moving said material.
  • this heavy material it is recommended that it be from a pipe where it will pass, near the surface or above the surface, and which will be connected to a floating structure loaded with this heavy material. It is thus possible to provide a dredger that will take the material on a seabed in the vicinity of the installation site of the pipe (or at a greater distance, exceeding the hundred miles if necessary), or use the laying ship.
  • the pipe is free to oscillate at the rhythm of the various movements of the fluid (waves ..), while the weighting system (then weighted) remains essentially fixed (or limited displacement) to less than a few meters.
  • the invention also relates to a floating structure provided with the assembly having at least some of the aforementioned characteristics and which is linked to this structure.
  • FIG. 1 shows a side floating structure of installation, here a dynamically positioned vessel
  • FIG. 3 shows an operational drum and the shaping device, downstream
  • Figure 4 shows from above the laying ship and ships / barges supply and recovery
  • Figures 5a, 5b show a drum and its operational environment, side and face (arrow V)
  • FIGS. 6a and 6b show two possible ways of placing the relevant section of pipe around the drum
  • FIGS. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e show details of the shaping device (upstream and downstream parts),
  • FIG. 8 shows the rear deck of the ship: tensioning means, winch, then weighting means and roll back axially overflow for the start of laying the weighted pipe
  • Figure 9 shows several reels across the bridge, so that the center is operational (it reels), the top, full, or waiting, and the bottom, empty pipe, ready to be evacuated out of the laying ship,
  • FIGS. 10, 11 show a one-piece pipe with its weighting system, respectively in cross section and in side view,
  • FIG. 12 shows a variant of FIG. 1, in terms of laying solution
  • FIGS. 13 and 14 show two possible solutions for bringing ballast to the bottom of the immersion zone, for example in the context of the solution of FIG. 1,
  • FIG. 15 shows, in cross section to the longitudinal axis (XV-XV section), a flexible connection, absorbing forces, between a pipe and its ballasting system disposed side.
  • FIG. 1 in particular, we see a floating structure 1 comprising a device 10 for laying on a site 11 of an elongate hollow pipe 3 of liquid transport disposed on a bridge 13 of the floating structure 1.
  • the laying device 10 makes it possible to lay on the seabed (several hundred meters away from the coast, for example between two regions of the world) a liquid transport pipe, a priori fresh water.
  • the pipe 3 has a longitudinal axis 30.
  • This hose is flexible and deformable section between a section (such as the internal) circular ( Figure 7b, internal diameter dl) and a section (such as the internal) flattened. Preferably, this may be zero. It is also foldable on itself longitudinally, for example following a flattened ribbon presenting, at the location of folds, a radius of curvature less than 10% of the diameter of its circular inner section.
  • the laying device 10 comprises:
  • a reel 17 with rollers 17a, 17b and provided with a motor 170 for driving in rotation, for unwinding the pipe, here the first section 3a,
  • tensioning means 23 for transmitting to the pipe 3 an axial axial tension of advance f1 downstream (AV) and / or backward f2 upstream (AM),
  • a winch 25 for amplifying said axial tension (as in FIG. 1), at least for the advance of the pipe 3, downstream of the winch,
  • ballast 29 a (set of) ballast 29 to the pipe 3.
  • the first (see Figures 5b and 6a) is that the drum, such 15, has a width 1_1 oriented perpendicularly to the longitudinal axis 30 of the pipe, this width being greater than the outer half-perimeter n.dl / 2 of the pipe in a circular state of the section of this pipe (see Figure 7b).
  • the (relevant section of) pipe is then wound around the drum 15, flat unfolded on itself.
  • the pipe could, however, then be in a state immediately close to such a flat state, that is to say ovalized.
  • this pipe will favorably consist of a continuous woven material tube of synthetic threads.
  • the second possibility is that the drum has a width 1_2, oriented as above, but which will then be less than the half-perimeter n. dl / 2.
  • the (relevant section of) pipe will in this case be wound flat (or in the said state immediately close), folded on itself, around the drum.
  • downstream axial stops 20 and upstream 24 downstream axial stops 20 and upstream 24.
  • the assembly between the sections 3a, 3b will be preferably an abutment with overlap one by the other end of the pipe sections, over a variable distance in the cases of figures, typically 50cm to 2m (not shown).
  • the assembly means 21 will be movable transversely to the axis 30, between a spaced apart position, radially recessed, end-to-edge ends of the pipe sections and an assembly position, radially against or immediately close to these ends. sections 3a, 3b of pipe.
  • the assembly means 21 may comprise welding means.
  • the sections of pipe will preferably be made of fusible plastic (a priori reinforced by fibers, wires, or other mechanical reinforcement structures of flexible tube), assembled together by heat sealing, in a sealed manner to the liquid concerned.
  • winch 25 has a capstan effect, with several motorized rotary rollers, such as 25a, 25b, 25c each with a horizontal axis.
  • the mounting of the drum 15 with its hose section on the motorized reel 17 allows unrolling the pipe at the speed required by the installation.
  • the end 3b of the pipe sections already abutted one after the other and being laid, is immobilized using the means of presentation 19.
  • the end of the section 3a of extension is then brought to the level of the butting station and inserted in the presentation means 19, between the structures 190a and 190b.
  • downstream part 190a3 of the shaping device 190a present inside the pipe and then passing through the pipe makes it possible to put the flexible pipe 3 back in its flattened (or at least flatter) ribbon shape. .
  • the pipe 3 then enters the tensioning device 230 which, via the tensioning means 23 which it comprises, and which may comprise tracks with variable speed and pressure on the pipe, will thus transmit a tension to it. axial. This can therefore be operated by friction, therefore under pressure, between the abovementioned contact means and here the outer and inner walls of the pipe 3.
  • the tensioning means 23, 230 are advantageously controlled by the advancement of the laying ship so as to advance the flexible pipe towards the rear lb (downstream) of the laying ship at the same speed as the ship is advancing via its engine (s). (s) of displacement.
  • tensioning means 23 makes it possible to advance or retreat the flexible pipe in these tensioning means.
  • the pipe then passes, further downstream, into the winch 25 where the tension present in the pipe 3 is amplified by the application of a torque on each of the rollers, or drums, of the winch.
  • the winch here the rollers 25a, 25b, 25c, is (are) controlled (s) according to the advance of the pipe 3 in the tensioning means 23.
  • the voltage in the pipe 3 is a multiple of the voltage printed by the tensioning means 23.
  • the tensioning means 23 drive the winch 25 , being enslaved in advance of the ship the (which is motorized).
  • the pipe 3 then reaches the rear roller 60 of the laying ship where it leans from the free span between the laying ship and the seabed 11 (see Figure 2 in particular).
  • the weights 29 are attached to the hose at regular intervals.
  • the fastener, for each ballast can then be made by a hoop 65 surrounding the pipe and which is suspended by a cable 67, a ballast weight. After passing the hoop around the pipe, it is tightened to hold it in place.
  • the ballast system is attached to the hose, the assembly is heavy and melting in the seawater.
  • the free span between the bottom and the surface takes the form of a chain whose parameters depend on the characteristics of the project: melting weight of the whole, water depth and laying tension.
  • a length of the structure 3,29 is deposited on the bottom, this length substantially corresponds to the length of which the tensioning means 23 have advanced the pipe, relatively constant tension.
  • the free span has a length determined by the horizontal tension applied at the head to the structure 3,29.
  • the ballasting of the pipe 3 could be realized differently from the foregoing, in particular by a substantially continuous ballasting.
  • the pipe (and its upstream extension sections 3a) may be provided with a bead, for example longitudinal, segmented into compartments, hollow filled or filled with a heavy material (density). greater than that of the fresh water transported) and which could be interrupted (in a sealed manner) near each free end of butting, where must intervene the assembly means such as 21,22.
  • the longitudinal bead, segmented into compartments could be monobloc with the pipe and in a flexible material, permeable, comparable to that of this pipe to be foldable and resistant like him.
  • a ballast discreet or not, but not monobloc with the pipe, with a ballast fastener to the elongated pipe downstream means tensioning and winch.
  • ballast is placed part with the pipe and part after laying the pipe.
  • FIG 10 there is illustrated the pipe 3 of the type already presented provided with a ballast system 290 monobloc with him.
  • the ballast system 290 comprises (at least) a bead defined by a membrane 291 which connects to that of the pipe to form a pocket 293 where to have a weighting material 295 weighting.
  • the bead, hollow and flexible extend longitudinally, parallel to the axis 30; It can be segmented into compartments, such as 297a, 297b figure 11.
  • each pocket 293 will be placed a weighting material 295 weighting.
  • the pipe 3 can be ballasted before immersing it (as in FIGS. 1,10) by confusing the ballast system with the ballast (also called the heavy mass (s)), as much we can prefer to have the ballast later, in particular:
  • the bead will be immersed empty or essentially empty, and,
  • a priori unique (or consisting of a limited number of very elongated bead elements) is, once immersed, filled with a mixture of granular material (sand, gravel ...) and water, via 83. It is recommended that the wall 291 of the bead be permeable to water but essentially impervious to the granular material.
  • the heavy material provided will have a higher density than the fluid in which the immersion has occurred (seawater in particular).
  • the feed pipe 83 for the granular weighting material 295 be connected to a floating structure 85 (such as a dredging vessel) loaded with granular material (or even water).
  • a floating structure 85 such as a dredging vessel loaded with granular material (or even water).
  • the pipe 83 passes near the surface or above the surface, before being immersed, in the tubular bead 291, in parallel with the pipe, after (a priori on the floating structure the) was provided this pipe of its ballast system 290. It is recalled that at this moment, it makes or not then melt the assembly pipe / ballast system, since the ballast itself is not necessarily present yet.
  • the fastening of the ballast system to the pipe has already been carried out, preferably downstream of the assembly of the pipe sections between them.
  • the transport vessels such as 111
  • the transport vessels can continuously supply flexible pipe sections and beadings to the laying ship 1, these loads being able to be transferred on board the laying ship to the ship. help from the ship crane.
  • FIGS. 2, 12-15 it will now be noted that it was intended to illustrate that, in an immersion fluid 81 in non-stationary movement (s) and in order to reduce the forces then applied to the weighting system provided with its ballast by the movement of the fluid on the pipe, it is recommended to provide the sections of a ballast system comprising the passage of a bow 65 around the pipe and / or a cable, such 67, preferably flexible, or a flexible webbing solution 69.
  • the fastening means of the ballast system to the pipe 3 comprise a connection that can be described as flexible in that it will allow the submerged pipe to oscillate with respect to the system 290 weighting, according to non-stationary movements of the immersion fluid, while the mass of the ballast system provided with its ballast (such 295) then maintains it essentially fixed on the bottom 80 (see double arrow Figure 15) . At least the weighting system (weighted) will be melted. With its fluid to be carried inside (such as fresh water), the pipe 3 can be too.
  • the flexible connection here provided for example by the flexible strap 69b interposed between the pipe 3 and the ballast system 290/291 (here hollow) provided with its mass (here internal) ballast 295, allows, for example in sea and within certain limits, the pipe to freely evolve or oscillate at the rate of water movements, while the ballast system 290/291/295 remains (essentially) fixed.
  • This system is not rigidly attached to the pipe. If drag forces are predominant, the velocity difference between seawater and the pipe is reduced, as is the drag force. If the forces of inertia are predominant, the difference of acceleration between the sea water and the pipe is reduced, likewise for the forces of inertia. It is therefore not necessary to size the weighted system to withstand the stresses and inertia that would generate the swell on a fixed pipe or rigidly attached to its weighted system that could also be called "stabilization device".
  • the flexible strap 69b can continue 69a around the pipe 3, for its connection, and 69c around the longitudinal bead 291, also for its connection.
  • one or more nodes 71 make it possible to create a quasi-point zone around which the desired effect of rocking or tracking the movement of the water 81 takes place, essentially transversely to the axis 30.
  • the pipe 3 to be immersed via the stern roll 73 of the ship 1'' is axially substantially stretched , but it is especially the already immersed mass of the elongated ribbon that forms part of pipe 3 already at the bottom and subjected to (s) weight (s) which ensures the descent to the bottom 80 of the rest of the assembly 3 / 290 (here not weighted during the descent), following an inclined slope 77 (see figure), this in conjunction with the advance of the ship the 'such that its longitudinal axis 10a, that 30 of the pipe weighted at the bottom and the direction of 75 are substantially parallel, the weighted pipe unwinding and landing at the bottom behind the vessel 1 ''.
  • the pipes 3 can measure up to more than 4 meters in diameter and they are placed at about 2-10 meters from the bottom, for example 4 meters.
  • the cross section of each ballast system can measure 1-5 meters, at the round, for example 2 meters.

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Abstract

Il s'agit de mettre en œuvre un tuyau (3)de transport de fluide. Pour cela, on pourvoit le tuyau d'un système de lestage (29),et,le long d'un axe de pose,on immerge dans un fluide (81) ayant des mouvements, tel la mer, le tuyau ainsi pourvu,une masse de lest (29) du système de lestage rendant alors sensiblement fondrier au moins ce système de lestage.

Description

Mise en œuvre d'un tuyau de transport de fluide à maintien souple
L'invention concerne l'installation immergée d'un tuyau de transport de liquide, typiquement de l'eau douce. Précisément, il s'agit notamment d'un procédé de mise en œuvre d'un tel tuyau. Est également concerné un assemblage entre ce tuyau et un système de lestage du tuyau .
Le tuyau sera typiquement utilisable pour transporter de l'eau douce sur plusieurs centaines (voire davantage) de kms .
Un problème concerne la manière de s'assurer que :
- le tuyau sera opérationnel pour être posé rapidement et fonctionnellement , y compris en mer, malgré alors les mouvements du fluide au sein duquel il est posé, tels ceux de la houle et/ou des courants,
- et/ou ne risquera pas d'être endommagé lors de sa pose ou plus tard, une fois posé. Une solution proposée est que, dans le cade de cette mise en œuvre du tuyau :
on utilise un tuyau flexible, ayant un axe longitudinal, une section déformable et qui soit pliable sur lui-même longitudinalement ,
- on pourvoie le tuyau d'un système de lestage,
- et, le long d'un axe de pose dans un fluide ayant des mouvements, tel la mer, on y immerge le tuyau ainsi pourvu, une masse de lest du système de lestage rendant alors fondrier au moins ce système de lestage.
Un tel tuyau de transport peut être installé sur un fond marin, à une profondeur qui peut être de 200 m.
En concordance avec la définition usuelle dans les canalisations sous-marines, sera ici « fondrier » notamment un moyen, tel un lest, qui, dans un volume de fluide, entraîne ou maintient vers le bas de ce volume un élément lié à ce moyen.
Concernant sa « fondation », elle sera réalisée de préférence via l'une des solutions suivantes :
- par l'attache au tuyau d'une succession de lests espacés le long du tuyau, qui peuvent être à intervalles réguliers le long du tuyau,
par l'attache au tuyau d'un bourrelet segmenté en compartiments creux remplis ou à remplir d'un lest,
- par l'attache au tuyau d'un bourrelet creux, continu, que l'on remplit, avant l'immersion ou ultérieurement, d'un matériau pesant de masse volumique supérieure à celle du liquide à transporter.
Une autre solution consiste à pourvoir le tuyau du système de lestage en l'équipant de façon monobloc d'un bourrelet longitudinal creux, flexible.
Il est à noter que, tuyau immergé en eau de mer, ce tuyau et le fluide qui y circule (typiquement de l'eau douce) seront, ensemble, a priori plus léger que l'eau salée environnante (densité combinée < 1, 03 environ) . Ils auront donc tendance à flotter. Le lest évite cela.
Concernant encore ce tuyau, il pourra:
- être disposé entre un point d'expédition de l'eau douce situé à terre et être relié par un segment remontant depuis la profondeur de pose immergée jusqu'à la côte,
- être protégé par un ouvrage d'atterrage,
- et être connecté à l'unité de pompe d'expédition située à terre.
A l'autre extrémité, le tuyau peut être relié à la côte par un ouvrage d'atterrage similaire dans son principe à celui décrit pour la première extrémité et connecté à une installation de réception de l'eau douce.
C'est donc dans ce cadre que l'invention peut s ' inscrire . Un problème corollaire concerne la manière de mettre en œuvre le tuyau avant son immersion, en tenant compte de l' exiguïté et des conditions d'approvisionnement en longueurs suffisantes. Pour cela, il est proposé qu'avant ou après l'étape consistant à pourvoir le tuyau avec le système de lestage, on assemble bout à bout, sur une structure flottante, des tronçons dudit tuyau vide, et on immerge les tronçons aboutés ainsi pourvus.
Dans ce cas, qui favorise le stockage préalable sur tourets, tout en permettant une pose en continu, on recommande que :
avec les tronçons aboutés pourvus du système de lestage, on immerge vide ou essentiellement vide le bourrelet, et
tuyau et bourrelet immergés, on apporte dans le bourrelet un matériau pesant de masse volumique supérieure à celle du fluide d'immersion.
On recommande par ailleurs que (les masses en jeu de l'assemblage soient telles que), tuyau rempli du liquide à transporter (eau douce a priori) et système de lestage porteur du matériau pesant, cet assemblage, une fois immergé dans un fluide ayant des mouvements non stationnaires , tende à reposer sur le fond, le tuyau flottant ou non au dessus. La sécurité mécanique et la stabilité seront assurées.
En outre, on limitera les problèmes d' inertie et de masse du lest en surface et/ou de l'ensemble tuyau et bourrelet, et on pourra jouer sur les masses respectives en fonction de leurs positions respectives et des efforts en jeu (lest, tuyau, bourrelet, structure flottante, courants, houle...) .
Un autre problème corollaire concerne la manière de lier tuyau et système de lestage, dans le cas non monobloc. Pour cela, il est proposé de passer d'un arceau autour du tuyau. Ceci associe tenue efficace et facilité de mise en œuvre.
Une autre considération est, dans un fluide d'immersion en mouvement non stationnaire, de réduire les efforts appliqués, par les mouvements du fluide sur le tuyau .
On propose pour cela de relier le tuyau et le système de lestage par une liaison souple permettant au tuyau immergé d'osciller par rapport au système de lestage en fonction de mouvements non stationnaires du fluide d' immersion, alors que le système de lestage pourvu de la masse de lest reste, grâce à sa masse, essentiellement fixe. Ceci pourra s'opérer avant immersion ou ultérieurement (notamment pendant 1 ' immersion) .
Pour favoriser la mise en place du lest dans le système de lestage, on conseille par ailleurs de lester le bourrelet creux en y apportant un mélange de matériau pesant granulaire et d'un fluide (a priori liquide) de déplacement dudit matériau.
Et pour favoriser l'apport de ce matériau pesant, on recommande qu'il le soit depuis une conduite où on le fera passer, près de la surface ou au-dessus de la surface, et qui sera reliée à une structure flottante chargée avec ce matériau pesant. On peut ainsi prévoir un navire dragueur qui prélèvera le matériau sur un fond marin dans les environs du lieu de pose du tuyau (ou à une distance plus grande, dépassant la centaine de km si nécessaire), ou utiliser le navire de pose.
Concernant l'assemblage entre le tuyau et son système de lestage, on aura compris que les deux seront soit monoblocs, soit liés ensemble par des moyens d'attache, avec alors, de préférence, l'utilisation d'une liaison flexible.
Dans le dernier cas, le tuyau est libre d'osciller au rythme des mouvements variés du fluide (vagues..), alors que le système de lestage (alors lesté) reste essentiellement fixe (ou à déplacement limité) à moins de quelques mètres.
Est aussi concernée par l'invention une structure flottante pourvue de l'assemblage ayant au moins certaines des caractéristiques précitées et qui est lié à cette structure.
Des caractéristiques et avantages vont encore être présentés ci-après, en référence à la description d'un mode de réalisation qu' illustrent schématiquement des dessins où :
- la figure 1 montre de côté une structure flottante de pose, ici un navire à positionnement dynamique,
- la figure 2 montre l'arrière du navire et le tuyau posé en fond de mer,
- la figure 3 montre un touret opérationnel et le dispositif conformateur, en aval,
- la figure 4 montre de dessus le navire de pose et les navires/barges d'approvisionnement et de récupération, les figures 5a, 5b montrent un touret et son environnement opérationnel, de côté puis de face (flèche V) ,
- les figures 6a, 6b montrent deux manières possible de placer le tronçon concerné de tuyau autour du touret,
les figures 7a, 7b, 7c, 7d, 7e montrent des détails du dispositif conformateur (parties amont et aval) ,
- la figure 8 montre l'arrière du pont du navire : moyens de tensionnement , treuil, puis moyens de pose des lests et rouleau arrière en débord axial pour le départ de pose du tuyau lesté, la figure 9 montre plusieurs tourets en travers du pont, de manière que celui au centre soit opérationnel (il se dévide) , celui du haut, plein, soit en attente, et celui du bas, vide de tuyau, soit prêt à être évacué hors du navire de pose,
- les figures 10,11 montrent un tuyau monobloc avec son système de lestage, respectivement en coupe transversale et en vue de côté,
- la figure 12 montre une variante de la figure 1, en termes de solution de pose,
les figures 13, 14 montrent deux solutions possibles pour apporter du lest en fond de zone d' immersion, par exemple dans le cadre de la solution de la figure 1,
- et la figure 15 montre, en coupe transversale à l'axe longitudinal (coupe XV-XV) , une liaison souple, à absorption d'efforts, entre un tuyau et son système de lestage disposé à côté.
Figure 1 notamment, on voit une structure flottante 1 comprenant un dispositif 10 de pose sur un site 11 d'un tuyau creux allongé 3 de transport de liquide disposé sur un pont 13 de la structure flottante 1.
Le dispositif de pose 10 permet de poser en fond marin (à plusieurs centaines de mètres, loin des côtes, par exemple entre deux régions du monde) un tuyau de transport de liquide, a priori de l'eau douce.
Le tuyau 3 présente un axe longitudinal 30. Ce tuyau est flexible et à section déformable entre une section (telle celle interne) circulaire (figure 7b, diamètre interne dl) et une section (telle celle interne) aplatie. De préférence, celle-ci peut être nulle. Il est aussi pliable sur lui-même longitudinalement , par exemple suivant un ruban aplati présentant, à l'endroit des pliures, un rayon de courbure inférieur à 10% du diamètre de sa section interne circulaire.
Dans ce premier exemple, le dispositif de pose 10 comprend :
- (au moins) un touret rotatif 15 autour duquel est enroulé un premier tronçon de tuyau 3a dans un état aplati de sa section (voir figures 5a, 5b, 6),
- un dévidoir 17 à rouleaux tels 17a, 17b et pourvu d'un moteur 170 d'entraînement en rotation, pour dérouler le tuyau, ici le premier tronçon 3a,
- des moyens de présentation 19 pour présenter l'un en face de l'autre, dans un état communément conformé, plus ou moins arrondi ou aplati, de leur section, le premier tronçon de tuyau 3a issu du touret 15 et un second tronçon 3b du tuyau situé en aval du premier en référence au sens 30a de pose du tuyau,
- des moyens d'assemblage 21 pour une liaison étanche à l'eau entre les premier et second tronçons de tuyau 3a, 3b dans l'état communément conformé, et obtenir (au fur et à mesure des assemblages de tronçons) le tuyau 3,
des moyens de tensionnement 23 pour transmettre au tuyau 3 une tension mécanique axiale d' avance f1 vers l'aval (AV) et/ou de recul f2 vers l'amont (AM) ,
un treuil 25 pour amplifier ladite tension axiale (telle f3 figure 1), au moins pour l'avance du tuyau 3, en aval du treuil,
et, de préférence, des moyens 27 d'attache d'un (ensemble de) lest 29 au tuyau 3.
Ainsi, la qualité de réalisation de ce tuyau va être favorisée et, pour la pose en mer du tuyau, on va pouvoir tendre vers une sécurité, ergonomie, et vitesse optimisées de pose.
On conseille un échelonnement de tous ces moyens les uns après les autres le long de l'axe longitudinal 10a du navire l', de la proue la vers la poupe lb, parallèlement donc à l'axe longitudinal 30 de déroulement du tuyau.
Pour faciliter et sécuriser les manœuvres d'approvisionnement à bord des rallonges de tuyaux (sur tourets) et d'évacuation des tourets vides, on recommande ce qui suit, comme montré schématiquement figures 1,3,4,9 : Le touret 15, ou chaque touret une fois en état opérationnel sur le pont 13, tournera autour d'un axe horizontal, tel 15a. Ce touret, pour être remplacé ou amené, sera mobile sur le pont 13, transversalement à l'axe longitudinal du tuyau (ou à l'axe longitudinal 10a du navire) . Une grue 31de grutage des tourets sera de préférence prévue.
Pour limiter l'encombrement des tourets sans gêner la manœuvre des tronçons de tuyau, deux possibilités sont proposées :
La première (voir figures 5b et 6a) est que le touret, tel 15, présente une largeur 1_1 orientée perpendiculairement à l'axe longitudinal 30 du tuyau, cette largeur étant supérieure au demi-périmètre extérieur n.dl/2 du tuyau dans un état circulaire de la section de ce tuyau (voir figure 7b) . Le (tronçon concerné de) tuyau est alors enroulé autour du touret 15, à plat non replié sur lui-même.
On doit comprendre que le tuyau pourrait toutefois être alors plutôt dans un état immédiatement proche d'un tel état à plat, c'est-à-dire ovalisé. Par exemple, la structure du tuyau pourrait rendre difficile voire déconseillée, un tel écrasement complètement à plat du tuyau. A ce sujet, ce tuyau sera favorablement constitué d'un tube en matière tissée en continu de fils synthétiques . La seconde possibilité (voir figure 6b) est que le touret présente une largeur 1_2, orientée comme ci-dessus, mais qui sera alors inférieure au demi-périmètre n . dl /2. Le (tronçon concerné de) tuyau sera dans ce cas enroulé à plat (ou dans ledit état immédiatement proche) , replié sur lui-même, autour du touret.
Figure 7a à 7e, on voit différentes sections possibles du tuyau suivant l'emplacement considéré, l'évolution de section étant favorablement continue.
Pour éviter une longueur de coulissement excessive suivant l'axe longitudinal 10a du navire des moyens 190a, non compatible avec l'encombrement maximum autorisé à bord, des butées axiales aval 20 et amont 24. L'assemblage entre les tronçons 3a, 3b sera de préférence un aboutement avec recouvrement l'une par l'autre des extrémités des tronçons de tuyau, sur une distance variable suivant les cas de figures, typiquement 50cm à 2m (non représenté) .
Typiquement, les moyens d'assemblage 21 seront mobiles transversalement à l'axe 30, entre une position écartée, radialement en retrait, des extrémités bord à bord des tronçons de tuyau et une position d'assemblage, radialement contre ou immédiatement proche de ces extrémités des tronçons 3a, 3b de tuyau.
Les moyens d'assemblage 21 pourront comprendre des moyens de soudage. Les tronçons de tuyau seront de préférence en matière plastique fusibles (a priori renforcée par des fibres, des fils, ou autres structures de renfort mécanique de tube souple) , assemblables entre eux par thermo-soudage, de façon étanche au liquide concerné .
Encore plus en aval sur le pont 13, on recommande par ailleurs que le treuil 25 soit à effet de cabestan, avec plusieurs rouleaux rotatifs motorisés, tels 25a, 25b, 25c chacun à axe horizontal.
Dans l'exemple décrit ci-avant, il se passe ce qui suit :
Le montage du touret 15 avec son tronçon de tuyau flexible sur le dévidoir motorisé 17 permet de dérouler le tuyau à la vitesse requise par la pose.
Ensuite, le déroulage et l'avancée de ce tronçon de tuyau (alors aplati) jusqu'à la station d' aboutage 190 permettent de remettre le tuyau vers une forme de cylindre à base circulaire, ou ovalisée, autorisant l'assemblage précité de leurs extrémités.
A la station d' aboutage, l'extrémité 3b des tronçons de tuyau déjà aboutés l'un à la suite de l'autre et en cours de pose, est immobilisée à l'aide des moyens de présentation 19. L'extrémité du tronçon 3a de prolongation est alors amenée au niveau de la station d' aboutage et insérée dans les moyens de présentation 19, entre les structures 190a et 190b.
Les extrémités desdits tronçons amont et aval sont ensuite aboutées.
En aval de cette station d' aboutage, la partie aval 190a3 du dispositif conformateur 190a présent à l'intérieur du tuyau et transitant alors dans le tuyau permet de remettre le tuyau flexible 3 dans sa forme de ruban aplati (ou du moins plus plat) .
Le tuyau 3 entre alors dans le dispositif de tensionnement 230 qui, via les moyens de tensionnement 23 qu'il comprend, et qui peuvent comporter des chenilles à vitesse de roulement et pression sur le tuyau pilotées de façon variable, va donc lui transmettre une tension axiale. Ceci peut donc être opéré par frottement, donc sous pression, entre les moyens de contact précités et ici les parois extérieure et intérieure du tuyau 3. Les moyens de tensionnement 23,230 sont avantageusement pilotés par l'avancement du navire de pose de manière à faire avancer le tuyau flexible vers l'arrière lb (aval) du navire de pose à la même vitesse que ce navire avance via son (ses) moteur (s) de déplacement .
Un pilotage motorisé, et qui peut si nécessaire être asservi, des moyens de tensionnement 23 permet de faire avancer ou reculer le tuyau flexible dans ces moyens de tensionnement.
Le tuyau passe ensuite, plus en aval, dans le treuil 25 où la tension présente dans le tuyau 3 est amplifiée par l'application d'un couple sur chacun des rouleaux, ou tambours, du treuil. Le treuil, ici les rouleaux 25a, 25b, 25c, est (sont) piloté (s) en fonction de l'avancement du tuyau 3 dans les moyens de tensionnement 23.
A la sortie du treuil, la tension présente dans le tuyau 3 est un multiple de la tension imprimée par les moyens de tensionnement 23. Par la tension qu'ils imposent au tuyau (pression exercée) , les moyens de tensionnement 23 pilotent le treuil 25, en étant asservis à l'avance du navire l' (qui est motorisé) .
Le tuyau 3 arrive alors au rouleau arrière 60 du navire de pose où il s'appuie au départ de la portée libre entre le navire de pose et le fond marin 11 (voir figure 2 notamment) .
Figures 1 et 8, on voit que, dans ce cas, en aval (arrière) du rouleau arrière 60, les lests 29 sont attachés au tuyau 3 de manière à finir la préparation de l'ouvrage 3,29 à immerger qui comprend donc le tuyau flexible 3 et ses lests.
On recommande a priori que les lests 29 soient attachés au tuyau flexible à intervalles réguliers. L'attache, pour chaque lest, peut alors être réalisée par un arceau 65 entourant le tuyau et auquel est suspendu, par un câble 67, un poids formant lest. Après avoir passé l'arceau autour du tuyau, on le serre pour le maintenir en place. Lorsque le système de lestage est attaché au tuyau flexible, l'ensemble est pesant et fondrier dans l'eau de mer. La portée libre entre le fond et la surface prend la forme d'une chainette dont les paramètres dépendent des caractéristiques du projet : poids fondrier de l'ensemble, profondeur d'eau et tension de pose.
Au fur et à mesure que le navire de pose l' avance les moyens de tensionnement et le treuil font avancer le tuyau flexible 3 vers l'aval (arrière) du navire de pose et la portée libre se déplace en conservant sensiblement sa forme d'équilibre.
Une longueur de l'ouvrage 3,29 se dépose sur le fond, cette longueur correspond sensiblement à la longueur dont les moyens de tensionnement 23 ont fait avancer le tuyau, à tension relativement constante.
La portée libre a une longueur déterminée par la tension horizontale appliquée en tête à l'ouvrage 3,29.
Il doit être clair que le lestage du tuyau 3 pourrait être réalisé différemment, de ce qui précède, notamment par un lestage essentiellement continu. Par exemple, le tuyau (et ses tronçons de prolongement amont 3a) pourrai (en) t être pourvu (s) d'un bourrelet par exemple longitudinal, segmenté en compartiments, creux remplis ou à remplir d'un matériau pesant (de masse volumique supérieure à celle de l'eau douce transportée) et que l'on pourrait interrompre (de façon étanche) à proximité de chaque extrémité libre d'aboutage, là où doivent intervenir les moyens d'assemblage tels 21,22. Le bourrelet longitudinal, segmenté en compartiments, pourrait être monobloc avec le tuyau et dans un matériau souple, perméable, comparable à celui de ce tuyau pour être pliable et résistant comme lui. Par souci opérationnel et d'efficacité (notamment de rapidité) de pose, on recommande malgré tout l'utilisation d'un lestage, discret ou non, mais non monobloc avec le tuyau, avec une attache du lest au tuyau allongé en aval les moyens de tensionnement et du treuil.
On pourrait aussi prévoir que le lest soit posé partie avec le tuyau et partie après la pose du tuyau.
Figure 10, on a illustré le tuyau 3 du type déjà présenté pourvu d'un système de lestage 290 monobloc avec lui .
Le système de lestage 290 comprend (au moins) un bourrelet définit par une membrane 291 qui se raccorde à celle du tuyau pour former une poche 293 où disposer un matériau pesant 295 de lestage.
Favorablement, le bourrelet, creux et flexible s'étendra longitudinalement , parallèlement à l'axe 30 ; II pourra être segmenté en compartiments, tels 297a, 297b figure 11.
Dans la (chaque) poche 293 sera disposé un matériau pesant 295 de lestage.
On doit comprendre qu'autant on peut lester le tuyau 3 avant de l'immerger (comme figures 1,10) en confondant système de lestage et lest (s) (également appelé (s) masse (s) pesante (s)), autant on pourra préférer disposer le lest plus tard, en particulier :
- une fois le tuyau 3 et le (tronçon situé en face de lui du) système de lestage (jusqu'alors vides ou essentiellement vides) 290 parvenus à proximité immédiate du fond 80 au-dessus duquel s'étend le fluide 81 de pose (quelques mètres à dizaines de mètres du fond) , comme figure 14, ou, - une fois que le tronçon (tel 291a) du bourrelet faisant face au tronçon correspondant (tel 3a) de tuyau est déjà sensiblement étendu le long du fond 80, comme figure 13.
Il est entendu que, dans ces deux derniers cas, on choisira un bourrelet longitudinal unique ou un nombre limité de bourrelets très allongés (chacun de plusieurs centaines à plusieurs milliers de mètres) .
Et alors, de préférence:
- avec les tronçons du tuyau 3 précédemment aboutés et pourvus du système de lestage (monobloc ou non) , on immergera vide ou essentiellement vide le bourrelet, et,
- tuyau et bourrelet 290 immergés, on apportera dans le bourrelet un matériau de masse volumique supérieure à celle du fluide 81.
Figures 12 et 13,14, le bourrelet longitudinal
291, a priori unique (ou constitué donc d'un nombre limité d'éléments de bourrelets très allongés) est, une fois immergé, rempli d'un mélange de matériau granulaire (sable, gravier...) et d'eau, via une conduite 83. On recommande que la paroi 291 du bourrelet soit perméable à l'eau mais essentiellement imperméable au matériau granulaire .
Y compris dans le cas d'une immersion en eau de mer, le matériau pesant apporté présentera une masse volumique supérieure à celle du fluide dans lequel aura eu lieu l'immersion (eau de mer notamment) .
En référence à la figure 12, on recommande que la conduite 83 d'apport du matériau granulaire de lestage 295 soit reliée à une structure flottante 85 (tel un navire de dragage) chargée en matériau granulaire (voire aussi en eau) . Depuis la structure flottante 85, la conduite 83 passe près de la surface ou au-dessus de la surface, avant d'être immergée, dans le bourrelet tubulaire 291, en parallèle du tuyau, après qu' (a priori sur la structure flottante l') on ait pourvu ce tuyau de son système de lestage 290. On rappelle qu'à ce moment, ce dernier rend ou non alors fondrier l'ensemble tuyau/système de lestage, puisque le lest en lui-même n'est pas nécessairement encore présent. Par contre, l'attache du système de lestage au tuyau a été déjà réalisée, de préférence en aval de l'assemblage des tronçons de tuyau entre eux.
Sur cette figure 12, on voit aussi que les navires de transport, tel 111, peuvent en continu approvisionner en tronçons de tuyau flexible et en bourrelets le navire de pose l', ces charges pouvant être transférées à bord du navire de pose à l'aide de la grue de bord. Notamment figures 2,12-15, on notera maintenant que l'on a voulu illustrer que, dans un fluide d'immersion 81 en mouvement (s) non stationnaire ( s ) et afin de réduire les efforts alors appliqués au système de lestage pourvu de son lest par les mouvement du fluide sur le tuyau, on recommande de pourvoir les tronçons d'un système de lestage comprenant le passage d'un arceau 65 autour du tuyau et/ou d'un câble, tel 67, de préférence flexible, ou encore d'une solution de sanglage souple 69.
De fait, on cherchera ainsi à favoriser le fait que les moyens d' attache du système de lestage au tuyau 3 comprennent une liaison que l'on peut qualifier de souple en ce qu'elle permettra au tuyau immergé d'osciller par rapport au système de lestage 290, en fonction de mouvements non stationnaires du fluide d' immersion, alors que la masse du système de lestage pourvu de son lest (tel 295) maintient alors celui-ci essentiellement fixe sur le fond 80 (voir double flèche figure 15) . Au moins le système de lestage (lesté) sera alors fondrier. Avec son fluide à transporter à l'intérieur (tel l'eau douce), le tuyau 3 pourra l'être également.
Figure 15, la liaison souple, ici assurée par exemple par la sangle flexible 69b interposée entre le tuyau 3 et le système de lestage 290/291 (ici creux) pourvu de sa masse (ici interne) de lest 295, permet, par exemple en mer et dans des limites déterminées, au tuyau de librement évoluer ou osciller au rythme des mouvements de l'eau, alors que le système de lestage 290/291/295 reste (essentiellement) fixe. Ce système n'est pas rigidement attaché au tuyau. Si les forces de traînée sont prédominantes, la différence de vitesse entre l'eau de mer et le tuyau est réduite, de même pour les forces de traînée. Si les forces d'inertie sont prédominantes, la différence d'accélération entre l'eau de mer et le tuyau est réduite, de même pour les forces d'inertie. Il n'est donc pas nécessaire de dimensionner le système lesté pour résister aux efforts de traînée et d' inertie que générerait la houle sur une canalisation fixe ou rigidement attaché à son système lesté que l'on pourrait aussi dénommer « dispositif de stabilisation ».
Comme montré figure 15, la sangle flexible 69b peut se poursuivre en 69a autour du tuyau 3, pour sa liaison, et en 69c autour du bourrelet longitudinal 291, également pour sa liaison. Sur la sangle intermédiaire 69b, un ou plusieurs nœuds 71 permettent de créer une zone quasi ponctuelle autour de laquelle l'effet, recherché de balancier ou de suivi du mouvement de l'eau 81 s'opère, essentiellement transversalement à l'axe 30.
La solution des figures 10,11 ne permet pas cela.* Figure 15, la solution illustrée, qui correspond au cas des figures 12-14 notamment, permet d'éviter d'appliquer au tuyau au moment de l'immerger les tensions axiales imposée par la solution de la figure 1 et appliquées par les moyens de tensionnement 23 et le treuil 25. Certes, il est préférable que le tuyau 3, à immerger via le rouleau de poupe 73 du navire l'', soit axialement sensiblement tendu, mais c'est surtout la masse déjà immergée du ruban allongé que forme la partie de tuyau 3 déjà au fond et soumise au (x) lest (s) qui assure la descente vers le fond 80 de la suite de l'ensemble 3/290 (ici non lesté pendant la descente), suivant une pente inclinée 77 (voir figure) , ceci en conjugaison avec l'avance du navire l'' telle que son axe longitudinal 10a, celui 30 du tuyau lesté au fond et la direction d'avance 75 soient sensiblement parallèles, le tuyau lesté se déroulant et se posant au fond, derrière le navire 1 ' ' .
Concernant cette pose au fond du tuyau, on notera que, vide, il pourrait flotter au-dessus de son lest, mais avec de l'eau douce en circulation dedans, il devrait a priori reposer sur le fond, ce qui n'empêche en rien l'intérêt de la « liaison soupe », telle celle 69 figure 15.
Les tuyaux 3 peuvent mesurer jusqu'à plus de 4 mètres de diamètre et ils sont placés à environ 2-10 mètres du fond, par exemple 4 mètres. La section transversale de chaque système de lestage peut mesurer 1-5 mètres, au rond, part exemple 2 mètres.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de mise en œuvre d'un tuyau (3) de transport de liquide, le tuyau étant flexible ayant un axe longitudinal, une section déformable entre une section circulaire et une section aplatie et pliable sur lui-même longitudinalement , dans lequel procédé :
on pourvoit le tuyau d'un système de lestage (29, 290, 291) ,
et, le long d'un axe de pose (3a, 10a), on immerge dans un fluide (81) ayant des mouvements, tel la mer, le tuyau ainsi pourvu, une masse de lest (295,29) du système de lestage rendant alors sensiblement fondrier au moins ce système de lestage .
Procédé selon la revendication 1 où, avant ou après l'étape de pourvoir le tuyau avec le système de lestage, on assemble bout à bout, sur une structure flottante, des tronçons (3a, 3b) dudit tuyau (3) vide, et on immerge les tronçons aboutés ainsi pourvus (3,29,291).
Procédé selon la revendication 1 ou 2 où, pourvoir le tuyau d'un système de lestage comprend équiper de façon monobloc (27) le tuyau d'un bourrelet longitudinal, creux, flexible (290,291).
Procédé selon l'une des revendications précédentes où l'étape de lestage comprend l'attache au tuyau d'une succession de lests (29) espacés le long du tuyau (3), qui peuvent être à intervalles réguliers le long du tuyau.
Procédé selon l'une des revendications précédentes où l'étape de lestage comprend l'attache au tuyau d'un bourrelet (291 , 297a, 297b) segmenté en compartiments creux remplis ou à remplir d'un lest (295) . 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes où l'étape de lestage comprend l'attache au tuyau d'un bourrelet (291) creux, continu, que l'on remplit, avant l'immersion ou ultérieurement, d'un matériau pesant (295) de masse volumique supérieure à celle du fluide d'immersion.
Procédé selon l'une des revendications précédentes où pourvoir les tronçons d'un système de lestage comprend le passage d'un arceau (65) autour du tuyau .
8. Procédé selon la revendication 2 et l'une des revendications 3 ou 6, où :
avec les tronçons aboutés pourvus du système de lestage (290), on immerge vide ou essentiellement vide le bourrelet (291), et
tuyau et bourrelet immergés, on apporte dans le bourrelet un matériau pesant (295) de masse volumique supérieure à celle du fluide d'immersion (81) .
9. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 5,6 ou 8, où, on leste le bourrelet creux (291) en y apportant un mélange de matériau pesant granulaire (295) et d'un fluide de transport dudit matériau.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9 où on apporte le matériau pesant (295) depuis une conduite (83) où on le fait passer, près de la surface ou au- dessus de la surface, et qui est reliée à une structure flottante (l',85) chargée en matériau pesant .
11. Procédé selon l'une des revendications 6,9 ou 10, où le tuyau (3,29) de transport est réalisé pour être adapté à transporter de l'eau douce et le matériau pesant (295) apporté présente une masse volumique supérieure à celle du fluide d'immersion. 12. Procédé selon la revendication 1 où on pourvoit le tuyau (3) avec le système de lestage (29, 290), lui-même pourvu de la masse de lest, en reliant le tuyau et le système de lestage par une liaison souple (65,67,69b) permettant au tuyau immergé d'osciller par rapport au système de lestage
(29,290) en fonction de mouvements non stationnaires du fluide d'immersion (81), alors que le système de lestage pourvu de la masse de lest (29, 295) reste alors essentiellement fixe.
13. Assemblage comprenant :
un tuyau (3) de transport de liquide, ce tuyau présentant un axe longitudinal et étant :
* flexible,
* déformable entre une section interne circulaire et une section interne aplatie,
* pliable sur lui-même longitudinalement ,
- des moyens (27,65,67,69) d'attache au tuyau (3) d'un système de lestage.
14. Assemblage comprenant un tuyau (3) de transport d'eau douce, ce tuyau présentant un axe longitudinal et étant :
* flexible,
* déformable entre une section interne circulaire et une section interne aplatie,
* pliable sur lui-même longitudinalement ,
le tuyau étant pourvu d'un système de lestage (290) monobloc avec lui.
15. Assemblage selon la revendication 13 ou 14 où, tuyau immergé dans l'eau de mer (81) et rempli d'eau douce, et système de lestage porteur d'un matériau pesant (295) de masse volumique supérieure à celle de l'eau de mer, l'assemblage immergé dans un fluide ayant des mouvements non stationnaires tend à reposer sur le fond (80) .
16. Assemblage selon l'une des revendications 13,15, où les moyens (27) d'attache comprennent un arceau (65,69) entourant le tuyau.
17. Assemblage selon l'une des revendications
13,15,16, où le système de lestage comprend une ou plusieurs masses de lest (29) suspendues sous le tuyau par des câbles (67) .
Assemblage selon l'une des revendications 13 à 17, où le système de lestage comprend un bourrelet (290), continu ou segmenté en compartiments creux, et rempli (s) ou à remplir d'un matériau pesant (295) de masse volumique supérieure à celle du fluide d'immersion (81) .
19. Assemblage selon la revendication 13, ou cette revendication 13 et l'une des revendications 15 à 18, où les moyens (27) d'attache du système de lestage au tuyau (3) comprennent une liaison souple
(67,69,69b) permettant au tuyau immergé d'osciller par rapport au système de lestage (29,290,295) en fonction de mouvements non stationnaires du fluide d'immersion, alors que la masse (29,295) du système de lestage pourvu de son lest maintient alors celui- ci essentiellement fixe.
Structure flottante pourvue de l'assemblage selon l'une des revendications 13 à 19, lié à elle.
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