EP3749889A1 - Installation pour le stockage et le transport d'un gaz liquefie - Google Patents

Installation pour le stockage et le transport d'un gaz liquefie

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EP3749889A1
EP3749889A1 EP19710027.4A EP19710027A EP3749889A1 EP 3749889 A1 EP3749889 A1 EP 3749889A1 EP 19710027 A EP19710027 A EP 19710027A EP 3749889 A1 EP3749889 A1 EP 3749889A1
Authority
EP
European Patent Office
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sealed
sheath
wall
pipe
opening
Prior art date
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Pending
Application number
EP19710027.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre HOUEL
Sébastien DELANOE
Sébastien COROT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Gaztransport et Technigaz SA filed Critical Gaztransport et Technigaz SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • F17C2270/0105—Ships
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Definitions

  • the invention relates to the field of sealed tanks and thermally insulating diaphragm for the storage and / or transport of a liquefied gas, including vessels embedded on ships or other floating structures.
  • the vessel (s) may be intended to carry a large cargo of liquefied gas and / or to receive liquefied gas as fuel for the propulsion of the vessel.
  • Liquefied natural gas transport vessels have a plurality of tanks for storing the cargo.
  • the liquefied natural gas is stored in these tanks, at atmospheric pressure, at about -162 ° C and is thus in a state of two-phase liquid-vapor equilibrium so that the heat flow exerted through the walls of the tanks tends to cause evaporation of liquefied natural gas.
  • a tank of LNG tanker is associated with a steam evacuation pipe, called gas dome, which is arranged in the ceiling wall of the tank, generally at the level of the tank. the center line of the ship, and connected to the ship's main steam trap and a degassing mast.
  • the vapor thus collected can then be passed to a re-liquefaction plant to then reintroduce the fluid in the tank, to a power generation equipment or to a degassing mast provided on the deck of the vessel.
  • a gas dome structure suitable for a tank wall comprising a glued composite membrane has been described in particular in the publication WO-A-2013093261 or WO-A-2014128381. However, these structures have large dimensions and are quite complex. summary
  • An idea underlying the invention is to provide a relatively simple structure for penetrating a sealed pipe in a sealed and thermally insulating diaphragm tank, including a small diameter pipe that can be used to collect or inject liquid or steam .
  • the invention provides an installation for storing and transporting a liquefied gas, the installation comprising:
  • a bearing structure comprising a bearing wall provided with an opening, a sealed and thermally insulating tank integrated in said supporting structure, said sealed and thermally insulating tank having a tank wall mounted on an inner surface of the supporting wall, the tank wall; having at least one thermally insulating barrier and at least one superimposed sealing membrane in a thickness direction of the vessel wall,
  • a metal sealed conduit engaged in the opening of the carrier wall and passing through the vessel wall parallel or obliquely to said thickness direction to define a fluid passage between the inside and the outside of the vessel, a metallic waterproof sheath disposed around the sealed pipe and engaged in the opening of the carrier wall, the waterproof sheath comprising a longitudinal portion extending parallel to the sealed pipe through the thickness of the thermally insulating barrier at least up to the membrane of sealing, the sealing membrane having an opening traversed by the sealed pipe and being sealingly connected to the waterproof sheath around said opening, wherein the bearing structure comprises a protruding outer surface with respect to an outer surface of the wall carrier and arranged around the sealed pipe, the sealed pipe being supported ed by a top wall of the coaming,
  • the longitudinal portion of the impervious sheath having an outer end disposed outside the carrier wall and sealingly attached to the top wall of the coaming or the sealed conduit, all around the sealed conduit.
  • a crossing of the sealed and insulating tank wall by the sealed pipe can be carried out in a simple and reliable manner, without jeopardizing the tightness of the tank wall.
  • the transmission of Mechanical stresses between the bearing wall and the sealing membrane can be very substantially limited by the presence of the waterproof sheath and coaming.
  • such an installation may include one or more of the following features.
  • Fixing the or each sealed sheath to the supporting structure can be achieved in different ways, directly or indirectly.
  • the outer end of the waterproof sheath is attached to the top wall of the coaming.
  • the longitudinal portion of the impervious sheath constitutes a lateral wall of the coaming, the longitudinal portion of the impervious sheath being welded to the bearing wall around the opening of the bearing wall, the top wall of the coaming being fixed on the outer end of said longitudinal portion.
  • the impervious sheath further comprises a support ring fastened to the outer end of the longitudinal portion of the impervious sheath and extending radially inwardly of the impervious sheath, the support ring having an inner edge attached to the sealed conduit around the sealed conduit.
  • the support ring is disposed in the coaming, in particular in an outer half of the coaming.
  • the sealing membrane is a metal membrane which is sealingly welded to the sealed sheath via a flanged ring.
  • the metal membrane has a series of parallel corrugations spaced by a regular wave pitch, the opening of the sealing membrane traversed by the sealed pipe having dimensions smaller than the regular wave pitch and being disposed in a flat area of the metal membrane between two undulations.
  • such a metal membrane may be the only sealing membrane of the tank, for example for a LPG tank, or a primary membrane of a tank having a plurality of sealing membranes. In the latter case, an annular space located between the sealed duct and the sealed duct may be in communication with the interior space of the tank.
  • the tank wall comprises a primary sealing membrane intended to be in contact with the liquefied gas, a secondary sealing membrane arranged between the primary sealing membrane and the supporting wall, a thermally insulating barrier.
  • secondary electrode arranged between the secondary sealing membrane and the carrier wall and a primary heat-insulating barrier arranged between the secondary sealing membrane and the primary sealing membrane.
  • the impervious sheath can be used to bond the primary waterproofing membrane or the secondary waterproofing membrane. It is also possible to provide a secondary waterproof sheath for bonding the secondary waterproofing membrane and a primary waterproof sheath to bond the primary waterproofing membrane.
  • said metallic sheath comprises a connecting plate extending at the level of the secondary sealing membrane all around the longitudinal portion of the sealed sheath, the secondary sealing membrane comprising a bonded composite sheet of sealingly to the connecting plate all around the opening of the secondary sealing membrane.
  • a filling of insulating material is arranged in a gap between the longitudinal portion of the sealed sheath and the sealed pipe.
  • the primary waterproofing membrane has an opening for the passage of the sealed pipe, an edge of said opening being sealingly connected to the sealed pipe all around the sealed pipe.
  • said metallic waterproof sheath is a secondary waterproof sheath and the installation further comprises a primary metal sheath disposed around the sealed pipe between the sealed pipe and the secondary waterproof sheath, the primary waterproof sheath having a longitudinal portion extending parallel to the sealed pipe through the thickness of the thermally insulating barrier at least up to the primary waterproofing membrane, the sealing membrane having an opening through which the sealed pipe and the primary waterproof sheath pass; and being sealingly bonded to the primary waterproof jacket around said opening.
  • a filling of insulating material is arranged in a gap between the longitudinal portion of the secondary sealed sheath and the longitudinal portion of the primary waterproof sheath.
  • the longitudinal portion of the primary waterproof sheath has an outer end disposed outside the carrier wall and sealingly attached to the top wall of the coaming or to the sealed pipe, all around the pipe. waterproof.
  • the primary waterproof sheath further comprises a primary support ring attached to the outer end of the longitudinal portion of the primary sheath and extending radially inwardly of the primary sheath, the primary support ring having an inner edge attached to the sealed conduit around the sealed conduit.
  • Such a sealed pipe can serve different functions, for example to collect liquefied gas from the interior space of the tank or inject liquefied gas into the interior space, in particular a vapor phase in an upper portion of the tank or a liquid phase in a lower portion of the tank.
  • the sealed conduit has a collection end opening into the vessel at an upper portion of the vessel for collecting a vapor phase of the liquefied gas.
  • a pipe for collecting the vapor phase in the tank may be provided with a relatively small diameter, for example less than 300 mm, and in particular less than 100 mm.
  • the other end of the sealed pipe is connected to a gas dome of the tank and / or to a main steam collector of the installation and / or pressure relief valves of the tank.
  • the tank wall is a ceiling wall.
  • a pipe for collecting the vapor phase in the tank may be provided at different locations of the upper portion of the tank, in particular near a longitudinal edge and / or a side edge of the ceiling wall of the tank.
  • the supporting structure can be realized in different ways, in particular in the form of a terrestrial construction, in the form of a transportable self-supporting metal carcass, or in the form of a floating structure.
  • the invention also proposes a floating structure, in particular a tanker ship, comprising a double hull and a aforementioned installation installed in the double hull, in which the carrying structure of the installation is formed by internal walls of the double hull.
  • such a floating structure may include one or more of the following features.
  • the tank wall is a ceiling wall and the load-bearing wall is an intermediate bridge of the floating structure, the floating structure also comprising an upper bridge parallel to and spaced from the intermediate bridge, the watertight pipe further comprising an upper portion extending above the coaming to the upper deck and through an opening of the upper deck, a sleeve of insulating material being arranged around said upper portion between the coaming and the upper deck.
  • the floating structure further comprises an accordion compensator extending along the upper portion of the pipe above the upper deck and having a lower end connected to the upper deck around the opening of the upper deck and an upper end connected to the sealed conduit around the sealed conduit, the compensator for sealing the opening of the upper deck around the sealed conduit by allowing a thermal contraction of the sealed conduit.
  • the floating structure is a vessel intended for the transport of liquefied gas, such as a LNG carrier or a LPG transport vessel for example.
  • the vessel is a vessel propelled by motor means powered by the vapor phase of the liquefied gas.
  • the floating structure is a barge, coastal or in deep water, a floating storage and regasification unit (FSRU) or a floating production and remote storage unit (FPSO).
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • the invention also provides a method of loading or unloading such a floating structure, into which a liquefied gas through isolated pipes to or from a floating or land storage facility to or from a tank of the floating structure.
  • the invention also provides a transfer system for a cryogenic fluid, the system comprising the aforementioned floating structure, insulated pipes arranged to connect the tank installed in the double shell to a floating storage facility or and a pump for driving a flow of cryogenic fluid through the isolated pipelines from or to the floating or land storage facility to or from the vessel of the floating structure.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of a liquefied natural gas transport vessel tank, equipped with steam evacuation pipes passing through the ceiling wall of the tank and the upper decks of the vessel.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of zone II of FIG. 1, according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of zone III of FIG.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a zone of the vessel wall surrounding the discharge pipe, before the closure of the secondary sealing membrane.
  • Figure 5 is a view similar to Figure 4, showing the secondary sealing membrane and the primary insulating barrier.
  • FIG. 6 is a partial perspective view of a zone of the tank wall surrounding the discharge pipe, showing the primary waterproofing membrane.
  • FIG. 7 is an enlarged schematic view of zone II of FIG. 1, according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view of zone VIII of FIG. 7.
  • FIG. 9 is an enlarged partial view of the zone II of Figure 1, according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cutaway representation of a vessel comprising a liquefied natural gas storage tank and a loading / unloading terminal of this vessel.
  • FIG. 1 there is shown partially a vessel hull 1 inclined at a gite angle, in which is integrated a sealed and thermally insulating tank 2 having a generally polyhedral shape, defined by a ceiling wall, only visible , a bottom wall, transverse walls and side walls, the transverse walls and the side walls connecting the bottom wall and the ceiling wall according to the known technique.
  • the tank 2 is for example intended to contain a cargo of liquefied natural gas (LNG) at a pressure close to atmospheric pressure.
  • LNG liquefied natural gas
  • the vessel 2 has a longitudinal dimension extending along the longitudinal direction of the vessel.
  • the tank 2 is bordered at each of its longitudinal ends by a transverse partition not shown, delimiting a sealed spacer space known as cofferdam.
  • the hull 1 is a double hull having an inner hull and an outer hull spaced by stiffeners 3.
  • the inner hull is closed by an intermediate bridge 4 and the outer hull by an upper bridge 5, which are spaced apart by a tweeter space 6, better visible in Figure 2.
  • a sealed pipe 7 provided for the evacuation of the vapor phase in a tilting situation connects the internal space of the tank 2 to a gas dome 8, itself connected to a main steam collecting circuit 9 and to a mast 10 by means of a pressure relief valve 11.
  • the sealed pipe 7 passes through a wall of the tank, here the ceiling wall 12.
  • Each wall of the tank 2, here the ceiling wall 20, comprises, from the outside towards the inside of the tank, a secondary heat-insulating barrier 13, a secondary sealing membrane 14 carried by the secondary heat-insulating barrier 13 , a primary thermally insulating barrier 15 and a primary sealing membrane 16, carried by the primary thermally insulating barrier 15 and intended to be in contact with the liquefied natural gas contained in the tank.
  • the cell wall is made according to Mark III technology which is described in particular in document FR-A-2691520.
  • the thermally insulating barriers 13, 15 and the secondary sealing membrane 14 consist essentially of panels juxtaposed on the inner surface of the carrier wall, here the intermediate bridge 4.
  • the secondary sealing membrane 14 is formed a composite material comprising an aluminum foil sandwiched between two sheets of fiberglass fabric.
  • the primary waterproofing membrane 16 is itself obtained by assembling a plurality of metal plates, welded to each other along their edges, and comprising corrugations extending in two perpendicular directions.
  • the metal plates are, for example, made of stainless steel sheets or aluminum, shaped by folding or stamping.
  • the pipe 7 is here a stainless steel tube, typically circular diameter less than 100mm, which extends perpendicularly to the ceiling wall 20 through the entire thickness of the ceiling wall 20 and the double shell 1 to connect the interior space of the tank 2 to equipment located on the upper deck of the ship.
  • the pipe 7 has an inner end 21 which is open and opens into the interior space of the tank 2 in the immediate vicinity of the primary sealing membrane 16.
  • the pipe 7 extends through an opening of the primary waterproofing membrane 16 and through an opening of the secondary waterproofing membrane 14, which are sealed around pipe 7, as will be described below. .
  • the pipe 7 extends through an opening 22 of the intermediate bridge 4 with a spacing and through an opening 23 of the upper bridge 5 with a spacing. It is known that the structure carrying a floating structure is likely to deform to the wave, including bending along the longitudinal axis. To isolate the pipe 7 from the effects of these deformations, the pipe 7 is supported by the intermediate bridge 4 at a coaming 24, which allows to shift the welded connection of the pipe 7 away from the intermediate bridge 4.
  • the height of the coaming is significantly lower than the height of the tween space 6, for example between 10 and 20cm.
  • the coaming 24 is a welded metal structure, for example stainless steel. It comprises a lateral wall 25 forming an outwardly projecting turret, welded to the intermediate bridge 4 around the opening 22, and a top wall 26 welded to the upper end of the side wall 25.
  • the top wall 26 has an opening which is crossed by the pipe 7, for example in the center of the top wall 26, and whose edge is welded all around the pipe 7, to take the weight of the pipe 7.
  • the coaming 24 deforms similarly to a ball in response to the bending of the intermediate bridge 4 and limits the displacement of the pipe 7.
  • the inner shell preferably forms a liquid and gas-tight enclosure around the vessel, including at the intermediate bridge 4 and the overburden 24.
  • the pipe 7 is surrounded by an accordion compensator 19 which connects the peripheral surface of the pipe 7 to the outer surface of the upper deck 5 sealingly, while allowing a variation in length of the pipe 7 under the effect of temperature variations in service.
  • An insulating sleeve 27 is disposed around the pipe 7 in the tween space 6, to limit thermal leakage.
  • an insulating filling 28 is arranged in the coaming 24, beyond the secondary heat-insulating barrier 13, to limit thermal leakage.
  • Materials suitable for the insulating sleeve 27 and the insulating filler 28 include glass wool, polyurethane foam and the like.
  • the connecting plate 31 extends radially outside the secondary waterproof sheath 29.
  • the support ring 30 is arranged in the upper half of the coaming 24.
  • the primary waterproofing membrane 16 is in turn sealingly welded around the pipe 7 beyond the inner end 32 of the secondary waterproof sheath 29.
  • FIG. 4 shows two prefabricated rectangular panels 33 disposed on the inner surface of the intermediate bridge 4 on either side of the pipe 7, so that the secondary watertight sheath 29 is housed in a cutout formed in a longitudinal edge. of each of the rectangular panels 33 at the mid-length thereof.
  • FIG. 4 also shows the sectional plane A-A corresponding to FIG.
  • a rectangular panel 33 comprises a secondary insulating block 34, a composite secondary membrane element 35 stuck on the secondary insulating block 34 and primary insulating pavers 36 adhered to the composite secondary membrane element 35, except at a peripheral rim and at a clearance zone 37 around the secondary weatherproof sheath 29.
  • the rectangular panel 33 further comprises a countersink 38, for example circular, in the clearance zone 37, to accommodate the connecting plate 31 carried by the secondary waterproof sheath 29.
  • the countersink 38 interrupts the composite secondary membrane element 35 to distance from secondary watertight sheath 29.
  • a piece of sealed composite ply 39 is stuck astride the connecting plate 31 and the composite secondary membrane elements 35 all around the secondary sheath 29 to ensure the continuity of the waterproofing membrane.
  • Secondary 14 Watertight composite ply strips 40 are also glued at the interstices between two rectangular panels 33, according to the known technique.
  • FIG. 5 also shows, in an exploded perspective view, complementary insulating blocks 41, which are glued after the secondary sealing membrane 14 has been terminated on the edges of the rectangular panels 33 and in the clearance zone 37 to complete the barrier thermally insulating primary 15.
  • Two half-openwork blocks 43 are used around the pipe 7. Each of them comprises a semicircular cutout 42 in a longitudinal edge for accommodating the pipe 7.
  • the perforated half-block 43 like the insulating block 41, comprises an insulating foam block 45 and a cover plate 46.
  • a bottom plate 47 of rigid material, for example plywood may also be provided on the perforated half-block 43 to stiffen it, as illustrated.
  • the other insulating pavers 41 have a better rigidity, because of the greater dimension and the absence of cutting.
  • An unrepresented bottom plate can also be provided therein.
  • FIG. 6 shows the primary waterproofing membrane 16 around the pipe 7.
  • the primary waterproofing membrane is formed of metal plates having corrugations 48 and 49 extending in two perpendicular directions. As visible, the end 21 of the pipe 7 passes through a flat area 57 of the primary waterproofing membrane between the corrugations 48 and 49 and provided with a corresponding opening.
  • a collar ring 50 is welded to both the edge of the metal plates around the opening and at the periphery of the pipe 7 to seal.
  • the spacing between two corrugations 48 or two corrugations 49 is for example between 400 and 600mm, in particular 510mm.
  • a gap 51 between the pipe 7 and the secondary waterproof sheath 29 may be left empty or filled with an insulating lining.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the secondary waterproof sheath 29 is welded to the wall of 24.
  • Figure 9 shows an embodiment in which the secondary waterproof sheath 129 directly forms the lateral wall of the coaming 124.
  • the coaming 24 partially participates in the secondary sealing barrier, at least at the level of the top wall 26 located radially inside the secondary waterproof sheath 29.
  • the coaming 24 must therefore at least at the level of the top wall 26.
  • the coaming 124 fully participates in the secondary sealing barrier. The coaming 124 must therefore be completely sealed.
  • This second embodiment uses a primary waterproof sheath 52 interposed between the secondary sheath 29 and the pipe 7, and used to close the primary waterproofing membrane 16 without direct connection with the pipe 7.
  • the primary waterproof sheath 52 allows uncoupling more the waterproofing membrane primary 16 possible displacements that the pipe 7 may undergo in service under the effect of thermal contraction and / or under the effect of flow it leads.
  • the primary waterproof sheath 52 As for the secondary waterproof sheath 29, different possibilities exist to assemble the primary waterproof sheath 52 to the supporting structure.
  • the primary waterproof sheath 52 is assembled to the pipe 7 by the support ring 53.
  • the primary waterproof sheath 52 could also be extended to the top of the coaming.
  • the collar ring 50 is welded both to the edge of the metal plates around the opening and to the periphery of the primary sealing sheath 52 to ensure sealing.
  • the gap 54 between the pipe 7 and the primary waterproof sheath 52 is in communication with the interior space of the tank 2.
  • the gap 51 between the secondary sheath 29 and the primary waterproof sheath 52 is here filled with a filling insulating.
  • FIG. 9 a third embodiment of the vessel wall around the pipe will now be described. Elements identical or similar to those of the first embodiment bear the same reference number as in FIGS. 2 to 6 increased by 100 and will not be described again.
  • the third embodiment makes it possible to further simplify the structure by using the same metallic sheath both as a secondary weatherproof sheath 129 and a sidewall of the coaming 124.
  • the secondary weatherproof sheath 129 is bonded to the intermediate bridge 104 around the opening 122, without significant offset except the thickness of a connecting plate 55.
  • This embodiment is particularly suitable for applications where the deformations of the carrier structure are more limited.
  • the wall thickness of the pipe 7 and the or each sealed sheath 29, 52, 129, 152 is between 5mm and 12mm.
  • the structures described above are easily adaptable to tank walls whose thermally insulating barriers are more or less thick.
  • the secondary waterproofing membrane and the secondary waterproof sheath 15 are easily adaptable to tank walls whose thermally insulating barriers are more or less thick.
  • the vessel wall has a single thermally insulating barrier surmounted by a single metal sealing membrane.
  • any wall of a sealed and thermally insulating tank any wall of a sealed and thermally insulating tank.
  • FIG 10 there is a broken view of a LNG tank 70 equipped with such a storage facility and transport of liquefied natural gas.
  • Figure 10 shows a sealed and insulated tank 71 of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • loading / unloading lines 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a marine or port terminal to transfer a cargo of liquefied natural gas to or from the tank. 71.
  • Figure 10 also shows an example of a marine terminal
  • the loading and unloading station 75 is an off-shore fixed installation comprising a movable arm 74 and a tower 78 which supports the movable arm 74.
  • the movable arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 that can connect to the loading / unloading pipes 73.
  • the movable arm 74 is adjustable to suit all LNG carriers.
  • a connection pipe (not shown) extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 enables the loading and unloading of the LNG tank 70 from or to the shore facility 77.
  • the underwater pipe 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and 16
  • pumps on board the ship 70 and / or pumps equipping the shore installation 77 and / or pumps equipping the loading and unloading station 75 are used.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une installation pour le stockage et le transport d'un gaz liquéfié, comportant une conduite étanche (7) traversant la paroi de cuve pour définir un passage de fluide entre l'intérieur et l'extérieur de la cuve, une gaine étanche (29) métallique disposée autour de la conduite étanche (7) et engagée dans l'ouverture (22) de la paroi porteuse, la gaine étanche comportant une portion longitudinale s'étendant au moins jusqu'à la membrane d'étanchéité (14), la membrane d'étanchéité étant liée de manière étanche à la gaine étanche (29), dans laquelle la structure porteuse comprend un surbau (24) saillant par rapport à une surface extérieure de la paroi porteuse, la conduite étanche étant supportée par un paroi de sommet (26) du surbau, la gaine étanche (29) présentant une extrémité extérieure disposée à l'extérieur de la paroi porteuse et attachée au surbau ou à la conduite étanche (7) tout autour de la conduite étanche.

Description

INSTALLATION POUR LE STOCKAGE ET LE TRANSPORT D’UN GAZ
LIQUEFIE
Domaine technique
L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes à membrane pour le stockage et/ou le transport d’un gaz liquéfié, et notamment des cuves embarquées sur des navires ou autres ouvrages flottants.
La ou les cuves peuvent être destinées à transporter une grande cargaison de gaz liquéfié et/ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion du navire.
Arrière-plan technologique
Les navires de transport de gaz naturel liquéfié présentent une pluralité de cuves pour le stockage de la cargaison. Le gaz naturel liquéfié est stocké dans ces cuves, à pression atmosphérique, à environ -162°C et se trouve ainsi dans un état d’équilibre diphasique liquide-vapeur de telle sorte que le flux thermique s’exerçant au travers des parois des cuves tend à entraîner une évaporation du gaz naturel liquéfié.
Afin d’éviter de générer des surpressions à l’intérieur des cuves, une cuve de méthanier est associée à une conduite d’évacuation de la vapeur, dite dôme gaz, qui est agencée dans la paroi de plafond de la cuve, généralement au niveau de la ligne médiane du navire, et reliée au collecteur de vapeur principal du navire et à un mât de dégazage. La vapeur ainsi collectée peut ensuite être transmise vers une installation de re-liquéfaction en vue de réintroduire ensuite le fluide dans la cuve, vers un équipement de production d’énergie ou vers un mât de dégazage prévu sur le pont du navire.
Une structure de dôme gaz convenant pour une paroi de cuve comportant une membrane composite collée a été décrite notamment dans la publication WO-A- 2013093261 ou WO-A-2014128381. Toutefois, ces structures présentent de grandes dimensions et sont assez complexes. Résumé
Une idée à la base de l’invention est de proposer une structure relativement simple pour faire pénétrer une conduite étanche dans une cuve étanche et thermiquement isolante à membrane, notamment une conduite de diamètre réduit pouvant servir à collecter ou injecter du liquide ou de la vapeur.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une installation pour le stockage et le transport d’un gaz liquéfié, l’installation comportant :
une structure porteuse comportant une paroi porteuse munie d’une ouverture, une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans ladite structure porteuse, ladite cuve étanche et thermiquement isolante comportant une paroi de cuve montée sur une surface intérieure de la paroi porteuse, la paroi de cuve comportant, au moins une barrière thermiquement isolante et au moins une membrane d’étanchéité superposées dans une direction d’épaisseur de la paroi de cuve,
une conduite étanche métallique engagée dans l’ouverture de la paroi porteuse et traversant la paroi de cuve parallèlement ou obliquement à ladite direction d’épaisseur pour définir un passage de fluide entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve, une gaine étanche métallique disposée autour de la conduite étanche et engagée dans l’ouverture de la paroi porteuse, la gaine étanche comportant une portion longitudinale s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers l’épaisseur de la barrière thermiquement isolante au moins jusqu’à la membrane d’étanchéité, la membrane d’étanchéité présentant une ouverture traversée par la conduite étanche et étant liée de manière étanche à la gaine étanche tout autour de ladite ouverture, dans laquelle la structure porteuse comprend un surbau saillant par rapport à une surface extérieure de la paroi porteuse et disposé autour de la conduite étanche, la conduite étanche étant supportée par un paroi de sommet du surbau,
la portion longitudinale de la gaine étanche présentant une extrémité extérieure disposée à l’extérieur de la paroi porteuse et attachée de manière étanche à la paroi de sommet du surbau ou à la conduite étanche, tout autour de la conduite étanche.
Grâce à ces caractéristiques, une traversée de la paroi de cuve étanche et isolante par la conduite étanche peut être réalisée de manière simple et fiable, sans mettre en péril l’étanchéité de la paroi de cuve. En particulier, la transmission de sollicitations mécaniques entre la paroi porteuse et la membrane d’étanchéité peut être très substantiellement limitée par la présence de la gaine étanche et du surbau.
Selon des modes de réalisation, une telle installation peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
La fixation de la ou de chaque gaine étanche à la structure porteuse peut être réalisée de différentes manières, directement ou indirectement. Selon un mode de réalisation, l’extrémité extérieure de la gaine étanche est attachée à la paroi de sommet du surbau. Selon un mode de réalisation, la portion longitudinale de la gaine étanche constitue une paroi latérale du surbau, la portion longitudinale de la gaine étanche étant soudée à la paroi porteuse autour de l’ouverture de la paroi porteuse, la paroi de sommet du surbau étant fixée sur l’extrémité extérieure de ladite portion longitudinale. Selon un mode de réalisation, la gaine étanche comporte en outre un anneau de support fixé à l’extrémité extérieure de la portion longitudinale de la gaine étanche et s’étendant radialement vers l’intérieur de la gaine étanche, l’anneau de support présentant un bord intérieur attaché à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche.
De préférence dans ce cas, l’anneau de support est disposé dans le surbau, notamment dans une moitié extérieure du surbau.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité est une membrane métallique qui est soudée de manière étanche à la gaine étanche par l’intermédiaire d’un anneau à collerette. Selon un mode de réalisation, la membrane métallique présente une série d’ondulations parallèles espacées d’un pas d’onde régulier, l’ouverture de la membrane d’étanchéité traversée par la conduite étanche présentant des dimensions inférieures au pas d’onde régulier et étant disposée dans une zone plane de la membrane métallique entre deux ondulations. Selon des modes de réalisation, une telle membrane métallique peut être la seule membrane d’étanchéité de la cuve, par exemple pour une cuve de GPL, ou bien une membrane primaire d’une cuve ayant plusieurs membranes d’étanchéité. Dans ce dernier cas, un espace annulaire situé entre gaine étanche la conduite étanche peut être en communication avec l’espace intérieur de la cuve. Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve comporte une membrane d’étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz liquéfié, une membrane d’étanchéité secondaire agencée entre la membrane d’étanchéité primaire et la paroi porteuse, une barrière thermiquement isolante secondaire agencée entre la membrane d’étanchéité secondaire et la paroi porteuse et une barrière thermiquement isolante primaire agencée entre la membrane d’étanchéité secondaire et la membrane d’étanchéité primaire. Dans ce cas, la gaine étanche peut servir à lier la membrane d’étanchéité primaire ou la membrane d’étanchéité secondaire. Il est aussi possible de prévoir une gaine étanche secondaire pour lier la membrane d’étanchéité secondaire et une gaine étanche primaire pour lier la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, ladite gaine étanche métallique comporte un plateau de liaison s’étendant au niveau de la membrane d’étanchéité secondaire tout autour de la portion longitudinale de la gaine étanche, la membrane d’étanchéité secondaire comportant une nappe composite collée de manière étanche au plateau de liaison tout autour de l’ouverture de la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un mode de réalisation, un remplissage de matière isolante est agencé dans un interstice entre la portion longitudinale de la gaine étanche et la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité primaire présente une ouverture pour le passage de la conduite étanche, un bord de ladite ouverture étant lié de manière étanche à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, ladite gaine étanche métallique est une gaine étanche secondaire et l’installation comporte en outre une gaine étanche primaire, métallique disposée autour de la conduite étanche entre la conduite étanche et la gaine étanche secondaire, la gaine étanche primaire comportant une portion longitudinale s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers l’épaisseur de la barrière thermiquement isolante au moins jusqu’à la membrane d’étanchéité primaire, la membrane d’étanchéité présentant une ouverture traversée par la conduite étanche et la gaine étanche primaire et étant liée de manière étanche à la gaine étanche primaire tout autour de ladite ouverture. Selon un mode de réalisation, un remplissage de matière isolante est agencé dans un interstice entre la portion longitudinale de la gaine étanche secondaire et la portion longitudinale de la gaine étanche primaire.
Selon un mode de réalisation, la portion longitudinale de la gaine étanche primaire présente une extrémité extérieure disposée à l’extérieur de la paroi porteuse et attachée de manière étanche à la paroi de sommet du surbau ou à la conduite étanche, tout autour de la conduite étanche. Selon un mode de réalisation, la gaine étanche primaire comporte en outre un anneau de support primaire fixé à l’extrémité extérieure de la portion longitudinale de la gaine étanche primaire et s’étendant radialement vers l’intérieur de la gaine étanche primaire, l’anneau de support primaire présentant un bord intérieur attaché à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche.
Une telle conduite étanche peut servir différentes fonctions, par exemple pour collecter du gaz liquéfié depuis l’espace intérieur de la cuve ou injecter du gaz liquéfié dans l’espace intérieur, notamment une phase vapeur dans une portion haute de la cuve ou une phase liquide dans une portion basse de la cuve.
Selon un mode de réalisation, la conduite étanche comporte une extrémité de collecte débouchant à l’intérieur de la cuve au niveau d’une portion supérieure de la cuve pour collecter une phase vapeur du gaz liquéfié. Une telle conduite pour collecter la phase vapeur dans la cuve peut être prévue avec un diamètre relativement faible, par exemple inférieur à 300mm, et notamment inférieur à 100 mm.
Selon un mode de réalisation, l’autre extrémité de la conduite étanche est reliée à un dôme gaz de la cuve et/ou à un collecteur de vapeur principal de l’installation et/ou à des soupapes de surpression de la cuve.
Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve est une paroi de plafond. Une telle conduite pour collecter la phase vapeur dans la cuve peut être prévue en différents emplacements de la portion supérieure de la cuve, notamment à proximité d’un bord longitudinal et/ou d’un bord latéral de la paroi de plafond de la cuve.
La structure porteuse peut être réalisée de différentes manières, notamment sous la forme d’une construction terrestre, sous la forme d’une carcasse métallique autoporteuse transportable, ou sous la forme d’une structure flottante. Ainsi, l’invention propose aussi un ouvrage flottant, notamment navire méthanier, comportant une double coque et une installation précitée installée dans la double coque, dans laquelle la structure porteuse de l’installation est formée par des parois internes de la double coque.
Selon des modes de réalisation, un tel ouvrage flottant peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve est une paroi de plafond et la paroi porteuse est un pont intermédiaire de l’ouvrage flottant, l’ouvrage flottant comportant en outre un pont supérieur parallèle à et espacé du pont intermédiaire, la conduite étanche comportant en outre une portion supérieure s’étendant au-dessus du surbau jusqu’au pont supérieur et à travers une ouverture du pont supérieur, un manchon en matière isolante étant agencé autour de ladite portion supérieure entre le surbau et le pont supérieur.
Selon un mode de réalisation, l’ouvrage flottant comporte en outre un compensateur en accordéon s’étendant le long de la portion supérieure de la conduite au-dessus du pont supérieur et présentant une extrémité inférieure liée au pont supérieur autour de l’ouverture du pont supérieur et une extrémité supérieure liée à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche, le compensateur servant à fermer de manière étanche l’ouverture du pont supérieur autour de la conduite étanche en autorisant une contraction thermique de la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, l’ouvrage flottant est un navire destiné au transport de gaz liquéfié, tel qu’un navire méthanier ou un navire de transport de GPL par exemple. Selon un autre mode de réalisation, le navire est un navire propulsé par des moyens moteurs alimentés par la phase vapeur du gaz liquéfié. Ces modes de réalisation peuvent être combinés.
Selon un mode de réalisation, l’ouvrage flottant est une barge, côtière ou en eau profonde, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU) ou une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO).
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel ouvrage flottant, dans lequel on achemine un gaz liquéfié à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis une cuve de l’ouvrage flottant.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide cryogénique, le système comportant le ouvrage flottant précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la double coque à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un flux de fluide cryogénique à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve de l’ouvrage flottant.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
- La figure 1 est une vue partielle en coupe d’une cuve de navire de transport de gaz naturel liquéfié, équipée de conduites d’évacuation de la vapeur traversant la paroi de plafond de la cuve et les ponts supérieurs du navire.
- La figure 2 est une vue schématique agrandie de la zone II de la figure 1 , selon un premier mode de réalisation.
- La figure 3 est une vue agrandie de la zone III de la figure 2.
- La figure 4 est une vue partielle en perspective d’une zone de la paroi de cuve entourant la conduite d’évacuation, avant la fermeture de la membrane d’étanchéité secondaire.
- La figure 5 est une vue analogue à la figure 4, montrant la membrane d’étanchéité secondaire et la barrière isolante primaire.
- La figure 6 est une vue partielle en perspective d’une zone de la paroi de cuve entourant la conduite d’évacuation, montrant la membrane d’étanchéité primaire. - La figure 7 est une vue schématique agrandie de la zone II de la figure 1 , selon un deuxième mode de réalisation.
- La figure 8 est une vue agrandie de la zone VIII de la figure 7.
- La figure 9 est une vue partielle agrandie de la zone II de la figure 1 , selon un troisième mode de réalisation.
- La figure 10 est une représentation schématique écorchée d’un navire comportant une cuve de stockage de gaz naturel liquéfié et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Description détaillée de modes de réalisation
En référence à la figure 1 , on a représenté partiellement une coque de navire 1 inclinée d’un angle de gite, dans laquelle est intégrée une cuve étanche et thermiquement isolante 2 présentant une forme générale polyédrique, définie par une paroi de plafond, seule visible, une paroi de fond, des parois transversales et des parois latérales, les parois transversales et les parois latérales reliant la paroi de fond et la paroi de plafond selon la technique connue. La cuve 2 est par exemple destinée à contenir une cargaison de gaz naturel liquéfié (GNL) à une pression voisine de la pression atmosphérique.
La cuve 2 présente une dimension longitudinale s’étendant selon la direction longitudinale du navire. La cuve 2 est bordée au niveau de chacune de ses extrémités longitudinales par une cloison transversale non représentée, délimitant un espace intercalaire étanche connu sous le terme de cofferdam.
La coque de navire 1 est une double coque comportant une coque interne et une coque externe espacées par des raidisseurs 3. Dans la partie supérieure du navire, la coque interne est fermée par un pont intermédiaire 4 et la coque externe par un pont supérieur 5, qui sont espacés par un espace d’entrepont 6, mieux visible sur la figure 2.
Une conduite étanche 7 prévue pour l’évacuation de la phase vapeur dans une situation d’inclinaison relie l’espace intérieur de la cuve 2 à un dôme gaz 8, lui- même relié à un circuit collecteur de vapeur principal 9 et à un mât de dégazage 10 par l’intermédiaire d’une soupape de surpression 11. Pour cela, la conduite étanche 7 traverse une paroi de la cuve, ici la paroi de plafond 12. La fonction d’une telle conduite d’évacuation de la phase vapeur est décrite plus en détail dans la publication WO-A-2016120540.
En référence aux figures 2 à 9, on va maintenant décrire plus en détail la structure de la paroi de cuve et de la structure porteuse à l’emplacement où elles sont traversées par la conduite étanche 7. Cet emplacement est désigné par le cadre II sur la figure 1.
Chaque paroi de la cuve 2, ici la paroi de plafond 20, comporte, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire 13, une membrane d’étanchéité secondaire 14 portée par la barrière thermiquement isolante secondaire 13, une barrière thermiquement isolante primaire 15 et une membrane d’étanchéité primaire 16, portée par la barrière thermiquement isolante primaire 15 et destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve.
Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve est réalisée selon la technologie Mark III qui est notamment décrite dans le document FR-A-2691520. Dans une telle cuve, les barrières thermiquement isolantes 13, 15 et la membrane d’étanchéité secondaire 14 sont essentiellement constituées de panneaux juxtaposés sur la surface interne de la paroi porteuse, ici le pont intermédiaire 4. La membrane d’étanchéité secondaire 14 est formée d’un matériau composite comportant une feuille d’aluminium prise en sandwich entre deux feuilles de tissu en fibres de verre. La membrane d’étanchéité primaire 16 est quant à elle obtenue par assemblage d’une pluralité de plaques métalliques, soudées les unes aux autres le long de leurs bords, et comportant des ondulations s’étendant selon deux directions perpendiculaires. Les plaques métalliques sont, par exemple, réalisées de tôles d'acier inoxydable ou d'aluminium, mises en forme par pliage ou par emboutissage.
D’autres détails sur une telle membrane métallique ondulée sont notamment décrits dans FR-A-2861060.
La conduite 7 est ici un tube en acier inoxydable, typiquement circulaire de diamètre inférieur à 100mm, qui s’étend perpendiculairement à la paroi de plafond 20 à travers toute l’épaisseur de la paroi de plafond 20 et de la double coque 1 pour relier l’espace intérieur de la cuve 2 à des équipements situés sur le pont supérieur du navire. La conduite 7 présente une extrémité interne 21 qui est ouverte et débouche dans l’espace intérieur de la cuve 2 à proximité immédiate de la membrane d’étanchéité primaire 16.
La conduite 7 s’étend à travers une ouverture de la membrane d’étanchéité primaire 16 et à travers une ouverture de la membrane d’étanchéité secondaire 14, qui sont fermées de manière étanche tout autour de conduite 7, comme il sera décrit plus bas.
La conduite 7 s’étend à travers une ouverture 22 du pont intermédiaire 4 avec un espacement et à travers une ouverture 23 du pont supérieur 5 avec un espacement. On sait que la structure porteuse d’un ouvrage flottant est susceptible de se déformer à la houle, notamment par flexion le long de l’axe longitudinal. Pour isoler la conduite 7 des effets de ces déformations, la conduite 7 est supportée par le pont intermédiaire 4 au niveau d’un surbau 24, qui permet de décaler la liaison mécano-soudée de la conduite 7 à distance du pont intermédiaire 4.
La hauteur du surbau est nettement plus faible que la hauteur de l’espace d’entrepont 6, et par exemple comprise entre 10 et 20cm.
Comme la double coque 1 , le surbau 24 est une structure métallique mécano-soudée, par exemple en acier inoxydable. Il comporte une paroi latérale 25 formant une tourelle saillante vers l’extérieur, soudée au pont intermédiaire 4 autour de l’ouverture 22, et une paroi de sommet 26 soudée à l’extrémité supérieure de la paroi latérale 25. La paroi de sommet 26 présente une ouverture qui est traversée par la conduite 7, par exemple au centre de la paroi de sommet 26, et dont le bord est soudé tout autour de la conduite 7, pour reprendre le poids de la conduite 7. A la mer, le surbau 24 se déforme similairement à une rotule en réponse à la flexion du pont intermédiaire 4 et permet de limiter le déplacement de la conduite 7.
La coque interne forme de préférence une enveloppe étanche au liquide et au gaz autour de la cuve, y compris au niveau du pont intermédiaire 4 et du surbau 24.
Au-dessus du pont supérieur 5, la conduite 7 est entourée d’un compensateur en accordéon 19 qui relie la surface périphérique de la conduite 7 à la surface extérieure du pont supérieur 5 de manière étanche, tout en permettant une variation de longueur de la conduite 7 sous l’effet des variations de température en service.
Un manchon isolant 27 est disposé autour de la conduite 7 dans l’espace d’entrepont 6, pour limiter la fuite thermique. De même, un remplissage isolant 28 est agencé dans le surbau 24, au-delà de la barrière thermiquement isolante secondaire 13, pour limiter la fuite thermique. Des matériaux convenant pour le manchon isolant 27 et le remplissage isolant 28 sont notamment la laine de verre, la mousse de polyuréthane et autres.
Une gaine étanche secondaire 29, par exemple en acier inoxydable, est agencée autour de la conduite 7 et s’étend dans l’épaisseur de la paroi de cuve depuis un anneau de support 30 fixé autour de la conduite 7 dans le surbau 24 jusqu’à la membrane étanche secondaire 14, qui vient se raccorder par un collage étanche à un plateau de liaison 31 fixé à la périphérie de la gaine étanche secondaire 29. Le plateau de liaison 31 s’étend radiaiement à l’extérieur de la gaine étanche secondaire 29. De préférence, l’anneau de support 30 est disposé dans la moitié supérieure du surbau 24.
La membrane d’étanchéité primaire 16 est quant à elle soudée de manière étanche autour de la conduite 7 au-delà de l’extrémité interne 32 de la gaine étanche secondaire 29.
La structure de la paroi de cuve autour de la conduite 7 et de la gaine étanche secondaire 29 sera maintenant décrite de manière plus détaillée en référence aux figures 3 à 6.
La figure 4 montre deux panneaux rectangulaires 33, préfabriqués, disposés sur la surface intérieure du pont intermédiaire 4 de part et d’autre de la conduite 7, de sorte que la gaine étanche secondaire 29 se trouve logée dans une découpe ménagée dans un bord longitudinal de chacun des panneaux rectangulaires 33 à la mi-longueur de ceux-ci. La figure 4 montre aussi le plan de coupe A-A correspondant à la figure 3.
Selon la technique connue, un panneau rectangulaire 33 comporte un bloc isolant secondaire 34, un élément de membrane secondaire composite 35 collé sur le bloc isolant secondaire 34 et des pavés isolants primaires 36 collés sur l’élément de membrane secondaire composite 35, sauf au niveau d’un rebord périphérique et au niveau d’une zone de dégagement 37 autour de la gaine étanche secondaire 29.
Le panneau rectangulaire 33 comporte en outre un lamage 38, par exemple circulaire, dans la zone de dégagement 37, pour accueillir le plateau de liaison 31 porté par la gaine étanche secondaire 29. Le lamage 38 interrompt l’élément de membrane secondaire composite 35 à distance de la gaine étanche secondaire 29.
Comme visible sur la figure 5, une pièce de nappe composite étanche 39 est collée à cheval sur le plateau de liaison 31 et les éléments de membrane secondaire composite 35 tout autour de la gaine étanche secondaire 29 pour assurer la continuité de la membrane d’étanchéité secondaire 14. De bandes de nappe composite étanche 40 sont également collés au niveau des interstices entre deux panneaux rectangulaires 33, selon la technique connue.
La figure 5 montre aussi, dans une vue en perspective éclatée, des pavés isolants complémentaires 41 , qui sont collés après terminaison de la membrane d’étanchéité secondaire 14 sur les rebords des panneaux rectangulaires 33 et dans la zone de dégagement 37 pour terminer la barrière thermiquement isolante primaire 15.
Deux demi-pavés ajourés 43 sont employés autour de la conduite 7. Chacun d’eux comporte une découpe hémicirculaire 42 dans un bord longitudinal pour loger la conduite 7. Un épaulement 44 formé dans la découpe hémicirculaire 42, visible sur la figure 3, vient recouvrir l’extrémité 32 de la gaine étanche secondaire 29.
Comme visible sur la figure 3, le demi-pavé ajouré 43, comme le pavé isolant 41 , comporte un bloc de mousse isolante 45 et une plaque de couvercle 46.
Une plaque de fond 47 en matière rigide, par exemple contreplaqué peut aussi être prévue sur le demi-pavé ajouré 43 pour le rigidifier, comme illustré. Les autres pavés isolants 41 présentent une meilleure rigidité, du fait de la plus grande dimension et de l’absence de découpe. Une plaque de fond non représentée peut aussi être prévue dans ceux-ci.
La figure 6 montre la membrane d’étanchéité primaire 16 autour de la conduite 7. La membrane d’étanchéité primaire est formée de plaques métalliques comportant des ondulations 48 et 49 s’étendant selon deux directions perpendiculaires. Comme visible, l’extrémité 21 de la conduite 7 traverse une zone plane 57 de la membrane d’étanchéité primaire située entre les ondulations 48 et 49 et munie d’une ouverture correspondante. Un anneau à collerette 50 est soudé à la fois au bord des plaques métalliques autour de l’ouverture et à la périphérie de la conduite 7 pour assurer l’étanchéité.
L’espacement entre deux ondulations 48 ou deux ondulations 49 est par exemple compris entre 400 et 600mm, notamment 510mm.
Comme visible sur la figure 3, un interstice 51 entre la conduite 7 et la gaine étanche secondaire 29 peut être laissé vide ou rempli d’une garniture isolante.
Différentes possibilités existent pour assembler la gaine étanche secondaire 29 à la structure porteuse. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la gaine étanche secondaire 29 est assemblée à la conduite 7 par l’anneau de support 30. La figure 7 montre un mode de réalisation dans lequel la gaine étanche secondaire 29 est soudée à la paroi de sommet 26 du surbau 24. La figure 9 montre un mode de réalisation dans lequel la gaine étanche secondaire 129 constitue directement la paroi latérale du surbau 124.
Dans ces deux derniers cas, on voit que le surbau 24 participe partiellement à la barrière d’étanchéité secondaire, du moins au niveau de la paroi de sommet 26 située radialement à l’intérieur de la gaine étanche secondaire 29. Le surbau 24 doit donc être étanche au moins au niveau de la paroi de sommet 26. De même, le surbau 124 participe entièrement à la barrière d’étanchéité secondaire. Le surbau 124 doit donc être entièrement étanche.
En référence aux figures 7 et 8, on va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation de la paroi de cuve autour de la conduite 7. Les éléments identiques ou similaires à ceux du premier mode de réalisation portent le même chiffre de référence que dans les figures 2 à 6 et ne seront pas décrits à nouveau.
Ce deuxième mode de réalisation emploie une gaine étanche primaire 52 intercalée entre la gaine étanche secondaire 29 et la conduite 7, et servant à fermer la membrane d’étanchéité primaire 16 sans liaison directe avec la conduite 7. La gaine étanche primaire 52 permet de découpler davantage la membrane d’étanchéité primaire 16 des déplacements éventuels que la conduite 7 peut subir en service sous l’effet de la contraction thermique et/ou sous l’effet de flux qu’elle conduit.
Comme pour la gaine étanche secondaire 29, différentes possibilités existent pour assembler la gaine étanche primaire 52 à la structure porteuse. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la gaine étanche primaire 52 est assemblée à la conduite 7 par l’anneau de support 53. La gaine étanche primaire 52 pourrait aussi être prolongée jusqu’au sommet du surbau.
Comme visible sur la figure 8, l’anneau à collerette 50 est soudé à la fois au bord des plaques métalliques autour de l’ouverture et à la périphérie de la gaine étanche primaire 52 pour assurer l’étanchéité. L’interstice 54 entre la conduite 7 et la gaine étanche primaire 52 est en communication avec l’espace intérieur de la cuve 2. L’interstice 51 entre la gaine étanche secondaire 29 et la gaine étanche primaire 52 est ici rempli d’une garniture isolante.
En référence à la figure 9, on va maintenant décrire un troisième mode de réalisation de la paroi de cuve autour de la conduite. Les éléments identiques ou similaires à ceux du premier mode de réalisation portent le même chiffre de référence que dans les figures 2 à 6 augmenté de 100 et ne seront pas décrits à nouveau.
Le troisième mode de réalisation permet de simplifier encore la structure en utilisant une même gaine métallique à la fois en tant que gaine étanche secondaire 129 et paroi latérale du surbau 124. En d’autres termes, la gaine étanche secondaire 129 est liée au pont intermédiaire 104 autour de l’ouverture 122, sans déport significatif hormis l’épaisseur d’un plat de liaison 55. Ce mode de réalisation convient notamment pour des applications où les déformations de la structure porteuse sont plus limitées.
Dans un exemple de dimensionnement, l’épaisseur de paroi de la conduite 7 et de la ou chaque gaine étanche 29, 52, 129, 152 est comprise entre 5mm et 12mm.
Les structures décrites ci-dessus sont facilement adaptables à des parois de cuve dont les barrières thermiquement isolantes sont plus ou moins épaisses. Dans un mode de réalisation simplifié, par exemple pour un gaz liquéfié moins froid que le GNL, la membrane d’étanchéité secondaire ainsi que la gaine étanche secondaire 15
sont supprimées et la paroi de cuve comporte une seule barrière thermiquement isolante surmontée d’une seule membrane d’étanchéité métallique.
D’autres détails quant au nombre et à la position des conduites d’évacuation de la phase vapeur et quant à l’installation de collecte de la vapeur située à l’extérieur
5 de la cuve et auxquelles de telles conduites peuvent être reliées sont décrits dans la publication WO-A-2016120540.
Les structures décrites ci-dessus en référence à une conduite d’évacuation de la phase vapeur et à une paroi de plafond de la cuve peuvent être utilisées pour d’autres conduites, notamment des conduites de petit diamètre, devant traverser
10 toute paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante.
En référence à la figure 10, on observe une vue écorchée d’un navire méthanier 70 équipée d’une telle installation de stockage et de transport de gaz naturel liquéfié. La figure 10 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire.
15 De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de gaz naturel liquéfié depuis ou vers la cuve 71.
La figure 10 représente également un exemple de terminal maritime
20 comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous- marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73.
25 Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76
30 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et 16
l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu’elle n’y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L’usage de l’article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n’exclut pas, sauf mention contraire, la présence d’une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation pour le stockage et le transport d’un gaz liquéfié, l’installation comportant :
une structure porteuse (1 ) comportant une paroi porteuse (4, 104) munie d’une ouverture (22, 122),
une cuve étanche et thermiquement isolante (2) intégrée dans ladite structure porteuse, ladite cuve étanche et thermiquement isolante comportant une paroi de cuve montée sur une surface intérieure de la paroi porteuse, la paroi de cuve comportant, au moins une barrière thermiquement isolante (13, 15) et au moins une membrane d’étanchéité (14, 16) superposées dans une direction d’épaisseur de la paroi de cuve,
une conduite étanche (7, 107) métallique engagée dans l’ouverture de la paroi porteuse et traversant la paroi de cuve parallèlement ou obliquement à ladite direction d’épaisseur pour définir un passage de fluide entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve, une gaine étanche (29, 129, 52, 152) métallique disposée autour de la conduite étanche (7, 107) et engagée dans l’ouverture (22, 122) de la paroi porteuse, la gaine étanche comportant une portion longitudinale s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers l’épaisseur de la barrière thermiquement isolante au moins jusqu’à la membrane d’étanchéité (14, 16), la membrane d’étanchéité présentant une ouverture traversée par la conduite étanche et étant liée de manière étanche à la gaine étanche (29, 129, 52, 152) tout autour de ladite ouverture,
dans laquelle la structure porteuse comprend un surbau (24, 124) saillant par rapport à une surface extérieure de la paroi porteuse et disposé autour de la conduite étanche, la conduite étanche étant supportée par un paroi de sommet (26, 126) du surbau,
la portion longitudinale de la gaine étanche (29, 129, 52, 152) présentant une extrémité extérieure disposée à l’extérieur de la paroi porteuse et attachée de manière étanche à la paroi de sommet (26, 126) du surbau ou à la conduite étanche (7, 107), tout autour de la conduite étanche.
2. Installation selon la revendication 1 , dans laquelle la portion longitudinale de la gaine étanche (129) constitue une paroi latérale du surbau (124), la portion longitudinale de la gaine étanche étant soudée à la paroi porteuse (104) autour de l’ouverture (122) de la paroi porteuse, la paroi de sommet (126) du surbau étant fixée sur l’extrémité extérieure de ladite portion longitudinale.
3. Installation selon la revendication 1 , dans laquelle la gaine étanche (29, 52, 152) comporte en outre un anneau de support (30, 53, 153) fixé à l’extrémité extérieure de la portion longitudinale de la gaine étanche et s’étendant radialement vers l’intérieur de la gaine étanche, l’anneau de support (30, 53, 153) présentant un bord intérieur attaché à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche (7, 107).
4. Installation selon la revendication 3, dans laquelle l’anneau de support (30, 53, 153) est disposé dans une moitié extérieure du surbau (24, 124).
5. Installation selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle la membrane d’étanchéité (16) est une membrane métallique qui est soudée de manière étanche à la gaine étanche (52, 152) par l’intermédiaire d’un anneau à collerette (50).
6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle la membrane métallique (16) présente une série d’ondulations parallèles (48, 49) espacées d’un pas d’onde régulier, l’ouverture de la membrane d’étanchéité traversée par la conduite étanche (7) présentant des dimensions inférieures au pas d’onde régulier et étant disposée dans une zone plane (57) de la membrane métallique entre deux ondulations (48, 49).
7. Installation selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la paroi de cuve comporte une membrane d’étanchéité primaire (16) destinée à être en contact avec le gaz liquéfié, une membrane d’étanchéité secondaire (14) agencée entre la membrane d’étanchéité primaire et la paroi porteuse (4), une barrière thermiquement isolante secondaire (13) agencée entre la membrane d’étanchéité secondaire et la paroi porteuse et une barrière thermiquement isolante primaire (15) agencée entre la membrane d’étanchéité secondaire (14) et la membrane d’étanchéité primaire (16).
8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle ladite gaine étanche (29, 129) comporte un plateau de liaison (31 ) s’étendant au niveau de la membrane d’étanchéité secondaire (14) tout autour de la portion longitudinale de la gaine étanche, la membrane d’étanchéité secondaire comportant une nappe composite (39) collée de manière étanche au plateau de liaison (31) tout autour de l’ouverture de la membrane d’étanchéité secondaire.
9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle un remplissage de matière isolante est agencé dans un interstice (51 ) entre la portion longitudinale de la gaine étanche et la conduite étanche.
10. Installation selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle la membrane d’étanchéité primaire (16) présente une ouverture pour le passage de la conduite étanche, un bord de ladite ouverture étant lié de manière étanche à la conduite étanche (7) tout autour de la conduite étanche.
11. Installation selon la revendication 8, dans laquelle ladite gaine étanche métallique est une gaine étanche secondaire (29, 129) et l’installation comporte en outre une gaine étanche primaire (52, 152), métallique disposée autour de la conduite étanche (7, 107) entre la conduite étanche et la gaine étanche secondaire (29, 129), la gaine étanche primaire comportant une portion longitudinale s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers l’épaisseur de la barrière thermiquement isolante au moins jusqu’à la membrane d’étanchéité primaire (16), la membrane d’étanchéité primaire présentant une ouverture traversée par la conduite étanche et la gaine étanche primaire et étant liée de manière étanche à la gaine étanche primaire (52, 152) tout autour de ladite ouverture.
12. Installation selon la revendication 11 , dans laquelle un remplissage de matière isolante est agencé dans un interstice (51 , 151 ) entre la portion longitudinale de la gaine étanche secondaire et la portion longitudinale de la gaine étanche primaire.
13. Installation selon l’une des revendications 1 à 12, dans laquelle la conduite étanche comporte une extrémité de collecte (21 ) débouchant à l’intérieur de la cuve (2) au niveau d’une portion supérieure de la cuve pour collecter une phase vapeur du gaz liquéfié.
14. Installation selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle la paroi de cuve est une paroi de plafond (20).
15. Ouvrage flottant, notamment navire méthanier (70), comportant une double coque (1 ) et une installation selon l’une des revendications 1 à 14 installée dans la double coque, dans laquelle la structure porteuse de l’installation est formée par des parois internes (4, 104) de la double coque.
16. Ouvrage flottant selon la revendication 15, dans lequel la paroi de cuve est une paroi de plafond (20) et la paroi porteuse est un pont intermédiaire (4) de l’ouvrage flottant, l’ouvrage flottant comportant en outre un pont supérieur (5) parallèle à et espacé du pont intermédiaire (4, 104), la conduite étanche comportant en outre une portion supérieure s’étendant au-dessus du surbau (24, 124) jusqu’au pont supérieur (5) et à travers une ouverture (23) du pont supérieur, un manchon (27) en matière isolante étant agencé autour de ladite portion supérieure entre le surbau et le pont supérieur.
17. Ouvrage flottant selon la revendication 16, comportant en outre un compensateur en accordéon (19) s’étendant le long de la portion supérieure de la conduite (7, 107) au-dessus du pont supérieur (5) et présentant une extrémité inférieure liée au pont supérieur autour de l’ouverture (23) du pont supérieur et une extrémité supérieure liée à la conduite étanche (7, 107) tout autour de la conduite étanche, le compensateur servant à fermer de manière étanche l’ouverture du pont supérieur autour de la conduite étanche en autorisant une contraction thermique de la conduite étanche.
18. Système de transfert pour un gaz liquéfié, le système comportant un ouvrage flottant (70) selon la revendication 15, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la double coque à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un flux de fluide cryogénique à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve de l’ouvrage flottant.
19. Procédé de chargement ou déchargement d’un ouvrage flottant (70) selon la revendication 15, dans lequel on achemine un gaz liquéfié à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis une cuve (71) de l’ouvrage flottant.
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