FR2906003A1 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures. - Google Patents

Abstract

Un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures pour éviter une compression substantielle et un éclatement substantiel résultant de différentiels de pressurisation élevés à travers celui-ci. Le tuyau souple est formé à partir d'un tube interne (101) qui a une couche de matière (200) avec une cible électromagnétique (250), telle qu'une fibre de carbone, distribuée à travers celle-ci. De cette manière, la matière, généralement un polymère, peut être chauffée électromagnétiquement une fois que la couche a été enveloppée avec un élément de renforcement métallique. Ainsi, la couche de matière peut se transformer pour venir en relation entourante par rapport à l'élément de renforcement (150). Un tube interne (101) sensiblement unitaire peut par là être proposé, lequel comprend un élément de renforcement (150) pour une résistance à l'éclatement et est d'un caractère unitaire pour une résistance à la compression.

Description

1 TUYAU SOUPLE POUR APPLICATIONS AUX HYDROCARBURES DOMAINE [0001] Les

modes de réalisation décrits portent sur des tuyaux souples destinés à transporter un fluide ou de l'air à travers un environnement d'un champ pétrolifère. En particulier, des modes de réalisation de tuyaux souples pour applications à l'exploration et à la production d'hydrocarbures sont décrits. ARRIERE-PLAN [0002] Diverses applications à l'exploration d'hydrocarbures et autres applications aux hydrocarbures mettent en jeu l'utilisation de câbles et de tuyaux souples. Les câbles et tuyaux souples peuvent être employés pour assurer une liaison entre un environnement d'hydrocarbures sous-marin ou souterrain et un emplacement de surface. Des opérateurs d'équipement pour applications aux hydrocarbures peuvent être positionnés à l'emplacement de surface. A partir de cet emplacement, des outils pour hydrocarbures au-dessous de celui-ci peuvent être dirigés et entretenus par l'intermédiaire des câbles et tuyaux souples pour applications aux hydrocarbures mentionnés. En particulier, des exemples de tuyaux souples pour applications aux hydrocarbures peuvent comprendre des tuyaux souples de pistolets sismiques pour transporter de l'air pressurisé, des tuyaux souples de forage pour le transfert de déblais et de 2906003 2 fluide de forage, et encore des tubes enroulés pour adresser du fluide pressurisé et des outils à un environnement de fond de puits. 5 [0003] Les tuyaux souples pour applications aux hydrocarbures, tels que ceux mentionnés ci-dessus, comprennent d'une manière générale une âme interne d'un polymère tel que le Nylon ou le polytétrafluoroéthylène (PTFE), qui est entourée par un élément de renforcement 10 de contrainte, tressé ou lacé, autrement dit, un élément qui est câblé ou enveloppé. Une gaine sera en général également employée, enfermant de tels composants de tuyau souple et fournissant la surface externe du tuyau souple. L'élément de renforcement de 15 contrainte peut être une fibre d'aramide telle que le KevlarTM ou autre matière appropriée fabriquée pour aider à empêcher l'éclatement du tuyau souple. Autrement dit, pour de nombreuses applications aux hydrocarbures, du fluide ou de l'air pressurisé peut 20 être entraîné à travers le tuyau souple. Ainsi, un élément de renforcement de contrainte peut être employé pour aider à assurer que la pression entraînée à travers le tuyau souple ne conduit pas à l'éclatement du tuyau souple, ce qui pourrait le rendre inefficace.

25 L'éclatement peut également rendre tout équipement ou tous outils pour hydrocarbures couplés au tuyau souple sensibles à des conditions environnementales endommageantes entourant le tuyau souple. Ainsi, un renforcement efficace peut être critique pour le 30 fonctionnement d'un tuyau souple pour hydrocarbures. 2906003 3 [0004] Comme indiqué, l'élément de renforcement est souvent une tresse de KevlarTM entourant l'âme du tuyau souple. Le KevlarTM est une matière assez légère et flexible. C'est également une matière résistante avec 5 un rapport résistance sur poids qui est environ 5 fois plus grand que celui de l'acier sur une base pondérale égale. Ainsi, tout en fournissant un degré de flexibilité, elle est également particulièrement bien appropriée pour aider à éviter l'éclatement d'un tuyau 10 souple pour applications aux hydrocarbures lorsque des pressions extrêmes sont entraînées à travers l'âme du tuyau souple. Bien que l'élément de renforcement puisse éviter de façon suffisante l'éclatement du tuyau souple, sa nature flexible ne parvient pas à aider à 15 éviter la compression du tuyau souple, par exemple lorsqu'il est dirigé à travers un environnement à différentiel de pression élevé. Par conséquent, la gaine du tuyau souple pour applications aux hydrocarbures est souvent d'une matière plus rigide 20 capable de tenir à de hautes pressions différentielles tout en évitant d'une meilleure façon l'affaissement et la déformation. [0005] Lorsque l'application aux hydrocarbures est 25 une application à tube enroulé, une gaine la plus extérieure en acier inoxydable peut être employée pour assurer que le tuyau souple à tube enroulé est capable de tenir de façon suffisante aux hautes pressions différentielles de fond de puits sans affaissement 30 significatif ou déformation significative. Cependant, une telle gaine en acier inoxydable laisse le tuyau 2906003 4 souple à tube enroulé sujet à une fatigue au cours du temps alors qu'il est bobiné de façon répétée dans et hors d'un puits, subissant une déformation plastique à mesure qu'il est tendu et enroulé encore et encore. La 5 possibilité que cette fatigue conduise à une rupture du tuyau souple augmente à mesure que la quantité de déformation augmente, par exemple à mesure que la dimension hors tout du tuyau souple augmente en termes de son diamètre. Ainsi, le diamètre externe du tuyau 10 souple à tube enroulé peut être limité, généralement, à moins d'environ 3,81 cm (1,5 pouce). [0006] En plus de la préoccupation quant à la fatigue due à l'utilisation d'une gaine en métal ou 15 autre matière relativement peu flexible, il y a des inconvénients à l'utilisation de fibres d'aramide et autres fibres de matière poreuse pour composer l'élément de renforcement. Par exemple, un fil de Kevlar, constitué de plusieurs milliers de petites 20 fibres circulaires, en particulier est un élément très poreux. Par conséquent, une quantité significative d'air est généralement piégée à l'intérieur de la couche d'élément de renforcement en Kevlar. Il en résulte que toute décomposition dans la matière de 25 gaine laisse la totalité du tuyau souple immédiatement vulnérable à l'affaissement lorsqu'elle est présente dans un environnement à différentiel de pression élevé. Autrement dit, une fois qu'une fuite de fluide ou d'air à haute pression différentielle traverse la gaine, un 30 élément de renforcement en fibre d'aramide, poreux, classique, n'est pas capable de tenir aux forces de 2906003 5 compression exercées sur celui-ci. De ce fait, le tuyau souple pour applications aux hydrocarbures s'affaisse. 5 [0007] Malheureusement, il n'y a pas actuellement de manières adéquates d'éliminer la porosité de faisceaux de fibres d'aramide afin de fournir une ligne de défense supplémentaire ou alternative au tuyau souple lorsqu'il est soumis à un environnement à différentiel 10 de pression élevé. Par exemple, le KevlarTM est une matière hautement finie qui comprend en général des surfaces de filaments luisantes et huileuses, ce qui rend difficile à remplir ou autrement éliminer sa porosité. En variante, lorsque une matière d'armure 15 métallique ou de fil métallique est utilisée comme élément de renforcement, elle est soumise à des conditions de traitement qui la rendent fragile et souvent d'une efficacité réduite pour empêcher l'éclatement du tuyau souple. Autrement dit, l'élément 20 de renforcement en métal peut être intégré dans la matière d'âme du tuyau souple pour éliminer la porosité. Cependant, les conditions auxquelles le métal est soumis afin d'obtenir cette intégration sont susceptibles de laisser le métal fragile et inefficace.

25 RÉSUMÉ [0008] Un procédé de fabrication d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures est décrit, dans 30 lequel on se procure une couche de matière. La matière comprend une cible électromagnétique distribuée à 2906003 6 travers celle-ci. La couche est recouverte par un élément de renforcement et un chauffage électromagnétique est appliqué pour transformer la matière en relation entourante avec l'élément de 5 renforcement. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0009] La Figure 1 est une vue en coupe transversale 10 de face d'un mode de réalisation d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures disposé à l'intérieur d'un puits. [0010] La Figure 2 est une vue en coupe transversale 15 agrandie du tuyau souple pour applications aux hydrocarbures de la Figure 1 prise selon 2-2. [0011] La Figure 3 est un organigramme résumant un mode de réalisation de la fabrication du tuyau souple 20 pour applications aux hydrocarbures des Figures 1 et 2. [0012] La Figure 4 est une vue d'ensemble du tuyau souple pour applications aux hydrocarbures des Figures 1 et 2 employé dans une opération de fracturation sur 25 un champ pétrolifère. [0013] La Figure 5 est une vue d'ensemble d'un autre mode de réalisation d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures employé dans une opération de forage 30 sur un champ pétrolifère. 5 2906003 7 [0016] La Figure 6 est une vue d'ensemble d'encore un autre mode de réalisation d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures employé dans une opération d'exploration sismique sous-marine. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0015] Des modes de réalisation sont décrits avec référence à certains tuyaux souples pour applications 10 aux hydrocarbures. Des configurations particulières de tuyaux souples à tube enroulé, à forage ombilical et à pistolet sismique sont décrites. Cependant, diverses configurations peuvent être employées. Indifféremment, les modes de réalisation décrits peuvent comprendre une 15 couche de matière avec une cible électromagnétique distribuée à travers celle-ci pour lui permettre de venir en relation entourante avec un élément de renforcement lors d'un chauffage électromagnétique. Ceci peut être obtenu d'une manière qui est 20 sensiblement inoffensive pour l'élément de renforcement. [0016] Si l'on se réfère maintenant à la Figure 1, on peut voir qu'un mode de réalisation d'un tuyau 25 souple 100 pour applications aux hydrocarbures est représenté à l'intérieur d'un puits d'hydrocarbures 190 défini par une paroi de puits 195. Le tuyau souple 100 est configuré pour transporter diverses pressions à travers son passage central 180. Par exemple, même 30 avec un diamètre externe dépassant environ 3,81 cm (1,5 pouce), dans un mode de réalisation, le tuyau souple 2906003 8 100 peut transporter des pressions allant de la pression atmosphérique jusqu'à environ 137800 kPa (20 000 livres par pouce carré) ou davantage, en fonction de l'application devant être réalisée dans le 5 puits 190. De plus, le puits 190 peut lui-même fournir un environnement de haute pression s'étendant sur plusieurs milliers de pieds sous la surface (1 pied = 0,304 mètre) (voir Figure 4). Ainsi, en fonction des circonstances particulières, un différentiel de 10 pression extrêmement élevé peut exister entre le passage central 180 et le puits 190. Par conséquent, comme décrit en détail ici ci-après, le tuyau souple 100 pour applications aux hydrocarbures est configuré pour tenir à une pression différentielle élevée à 15 travers le passage 180 afin d'éviter un éclatement, tout en tenant également à une pression différentielle élevée provenant d'un environnement externe tel que le puits 190, évitant par là une déformation par compression. Autrement dit, le tuyau souple 100 est un 20 tuyau souple pour applications aux hydrocarbures résistant à la compression et à l'éclatement. [0017] Si l'on continue à se référer aux Figures 1 et 2, avec référence supplémentaire à la Figure 4, on 25 peut voir que le tuyau souple 100 peut comprendre une gaine externe classique 175, isolant substantiellement le reste du tuyau souple 100 vis-à-vis d'un environnement extérieur et des pressions associées à celui-ci. Par exemple, dans les modes de réalisation 30 des Figures 1, 2 et 4, le tuyau souple 100 peut servir de tube enroulé configuré pour transporter un outil de 2906003 9 nettoyage 450 ou autre dispositif à travers le puits 190 lorsqu'il est d'une architecture horizontale ou hautement déviée. Pour une telle application, la gaine 175 peut être un conduit déformable en acier au carbone 5 ou en acier inoxydable ou autre matière classique. En variante, étant donné que de telles matières sont sujettes à la fatigue lors de déformations répétées, la gaine 175 peut être éliminée entièrement. Dans un tel mode de réalisation, un tube interne nu 101, décrit en 10 détail ci-après, peut être dimensionné de façon appropriée et employé en tant que tuyau souple 100 sans aucune gaine. Cette autre configuration du tuyau souple 100 peut être possible en raison du caractère robuste et monolithique ou unitaire du tube interne 101 15 manquant sensiblement de porosité. [0018] Dans un tuyau souple classique employant un élément de renforcement poreux, par exemple, en KevlarTM, immédiatement au-dessous d'une gaine 175 telle 20 que celle des Figures 1 et 2, la gaine 175 aide à éviter l'affaissement du tuyau souple 100 dans le cas d'une pression différentielle élevée entourant le tuyau souple 100 (par exemple, dans le puits 190). Cependant, dans les modes de réalisation illustrés ici, 25 le tube interne 101 du tuyau souple 100 immédiatement à l'intérieur de la gaine 175 est essentiellement monolithique ou de configuration unitaire par rapport à ses divers composants 150, 200, 201. Autrement dit, en dépit d'avoir une diversité de différents composants 30 150, 200, 201, le tube interne 101 est sensiblement dépourvu de tout air ou espace ouvert à travers lui.

2906003 10 Ainsi, une rupture de la gaine externe 175 à un emplacement en raison de la fatigue peut se produire sans aucun affaissement significatif du tuyau souple 100. 5 [0019] Par exemple, avec référence particulière à la Figure 1, une arrivée pressurisé de fluide provenant du puits 190 peut être évitée même lorsque la gaine 175 est fissurée à un emplacement et ne parvient pas à 10 isoler complètement le tube interne 101 vis-à-vis de l'environnement de puits. Le caractère sensiblement monolithique non poreux du tube interne 101 ne fournit pas de chemin d'accès pour une telle arrivée de fluide pressurisé. En fait, dans l'autre mode de réalisation 15 auquel il est fait référence ci-dessus, la gaine 175 résistante à la compression peut être entièrement éliminée et le tube interne 101, configuré à des dimension, épaisseur et rigidité appropriées pour tenir à des pressions différentielles susceptibles d'être 20 rencontrées pendant une application. [0020] Le tube interne 101 des Figures 1 et 2 comprend une diversité de différents composants 150, 200, 201 qui sont rassemblés de manière à assurer le 25 caractère sensiblement unitaire mentionné ci-dessus. L'un de ces composants peut être une couche de matière de base 201 qui est disposée autour d'une âme de matière 275. L'âme de matière 275 peut définir le passage central du tuyau souple 100, alors que la 30 couche de matière de base 201 peut être d'une matière compatible pour la liaison à la matière de l'âme de 2906003 11 matière 275. Par exemple, dans un mode de réalisation, l'âme de matière 275 est d'un polymère donné, alors que la couche de matière de base 201 est composée principalement du même polymère. 5 [0021] La couche de matière de base 201 peut comprendre une cible électromagnétique 250 distribuée à travers celle-ci. Un élément de renforcement 150 peut être couplé longitudinalement d'une manière s'adaptant 10 autour de la couche de matière de base 201, recouvrant entre environ 20 % et environ 99 % de celle-ci. Bien que l'élément de renforcement 150 puisse être sous la forme et dans la morphologie d'une armure en fil métallique, comme illustré sur la Figure 2, la couche 15 de matière de base 201 est néanmoins en relation entourante avec l'élément de renforcement 150. Par conséquent, la présence d'air ou d'espace entre l'élément de renforcement 150 et la couche de matière de base 201 est sensiblement inexistante. De façon 20 analogue, une couche de matière externe 200 peut être disposée de façon adaptée autour de l'élément de renforcement 150 de telle sorte qu'elle peut également être en contact et se lier à la couche de matière de base 201 où l'espace entre l'armure en fil métallique 25 de l'élément de renforcement 150 le permet, comme représenté sur la Figure 2. La gaine 175 décrite ci-dessus peut être positionnée autour du tube interne 101, achevant la structure du tuyau souple 100 de la Figure 1. 30 2906003 12 [0022] La configuration décrite ci-dessus du tuyau souple 100 est d'une résistance améliorée à la fois l'éclatement et à la compression. Autrement dit, plutôt que de dépendre de la gaine 175 seulement pour 5 assurer une résistance à la compression, la structure du tube interne 101 assure elle-même une résistance à la compression d'une manière que l'on ne peut pas obtenir lorsqu'une matière de fibres d'aramide ou analogue, poreuse, classique, est employée. Ainsi, une 10 fatigue et des ruptures isolées de la gaine 175 ne sont pas susceptibles de conduire à un affaissement du tuyau souple 100 lorsqu'il est positionné à l'intérieur d'un environnement à différentiel de pression élevé. De plus, le tuyau souple 100 comprend une résistance à 15 l'éclatement par l'emploi d'un élément de renforcement 150 qui, à la différence d'un aramide classique, se prête lui-même à une conformation entourante par les couches de matière 200, 201. L'élément de renforcement 150 peut comprendre un fil métallique enveloppé ou 20 tressé. En variante, une bande métallique s'entrecroisant peut être employée. Dans un mode de réalisation, l'élément de renforcement 150 est en laiton, alors que les couches de matière 200, 201 sont principalement d'une base polymère en vue d'une fusion 25 autour de celui-ci. Comme il en a été fait allusion ci-dessus, le polymère peut être le même que celui choisi pour l'âme 275. Ainsi, le tube interne 101 peut être lié de façon continue de l'intérieur à l'extérieur pendant la fabrication, comme décrit en détail ci- 30 après. 2906003 13 [0023] La configuration décrite ci-dessus du tuyau souple 100 permet d'obtenir une résistance à l'éclatement et à la compression par encastrement de l'élément de renforcement 150 dans la matière du tube 5 interne 101 (c'est-à-dire à l'intérieur des couches de matière 200, 201). Cependant, comme également indiqué, l'élément de renforcement 150 est susceptible d'être fait d'un alliage ou d'un métal, tel que le laiton, qui peut se détériorer ou devenir fragile jusqu'à un degré 10 lors d'une exposition à des températures de chauffage par induction extrêmes. Néanmoins, du point de vue de la fabrication et de l'aptitude au façonnage, il peut être difficile de disposer l'élément de renforcement 150 autour de la couche de matière de base 201 au 15 moment de l'extrusion. Par conséquent, sont décrites en détail ci-après des techniques de transformation des couches de matière 200, 201 de façon à s'adapter autour de l'élément de renforcement 150 pour doter le tube interne 101 du caractère unitaire mentionné d'une 20 manière qui chauffe et fait fondre préférentiellement les couches 200, 201 par comparaison avec l'élément de renforcement 150. [0024] Si l'on se réfère maintenant à la Figure 3, 25 avec référence supplémentaire à la Figure 2, on peut voir qu'un organigramme y est représenté, résumant un mode de réalisation de fabrication d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures tel que décrit ci-dessus. A savoir, un mélange d'une cible 30 électromagnétique 250 et d'une matière extrudable est formé comme indiqué en 330. Ce mélange sera employé 2906003 14 pour former les couches 200, 201 mentionnées ci-dessus du tuyau souple 100 pour applications aux hydrocarbures de la Figure 1 (voir 345, 375). Le mélange peut initialement être extrudé sur l'âme de matière 275 du 5 tube mentionné ci-dessus comme indiqué en 315 et 345. De cette manière, l'âme de matière 275 peut fournir un substrat solide autour duquel les couches suivantes 200, 201 peuvent être extrudées. En variante, l'âme de matière 275 et la couche de matière de base 201 peuvent 10 être co-extrudées ou, dans un mode de réalisation, le tube interne 101 peut être formé sans une âme de matière 275 sous-jacente séparée, entièrement. [0025] Si l'on continue à se référer aux Figures 2 15 et 3, on peut voir que le mélange décrit ci-dessus de la cible électromagnétique 250 et de la matière extrudable est configuré pour tirer avantage de la conductivité thermique de la cible 250 au chauffage électromagnétique, comme indiqué en 390. Par exemple, 20 une matière choisie pour la cible 250 est d'une plus grande capacité de réponse thermiquement conductrice au chauffage électromagnétique que la matière de l'élément de renforcement 150. Ainsi, pendant le chauffage comme indiqué en 390, les couches 201 et/ou 200 peuvent être 25 fondues et transformées en relation entourante avec la morphologie de l'élément de renforcement 150 sans soumettre l'élément 150 à la chaleur conduisant à une quelconque fragilité ou autre détérioration significative de celui-ci. 30 2906003 15 [0026] Dans un mode de réalisation, le mélange mentionné est d'une cible en fibre à base de carbone, distribuée à travers un polymère extrudable classique tel qu'un polyimide (par exemple, le Nylon) ou le PTFE.

5 La cible peut constituer jusqu'à environ 15 % du mélange, de préférence entre environ 2 % et environ 8 Par ailleurs, une matière moins thermiquement conductrice, telle que le laiton, peut être choisie pour l'élément de renforcement 150. Ainsi, une 10 application de chauffage électromagnétique comme indiqué en 390, peut-être un chauffage aux rayons infrarouges, peut conduire à la fusion et à la transformation des couches 200, 201 sans endommagement significatif à l'élément de renforcement 150. Dans un 15 tel mode de réalisation, la cible 250 en fibres de carbone peut avoir environ vingt fois la conductivité thermique de l'élément de renforcement 150 en laiton lorsqu'elle est exposée à un chauffage aux rayons infrarouges. Ainsi, une fusion et une transformation 20 efficaces des couches 200, 201 sensiblement polymères peuvent être obtenues sans que l'élément de renforcement 150 n'atteigne des températures nuisibles (par exemple, dépassant environ 900 C pour le laiton). D'autres polymères peuvent être employés pour les 25 couches 200, 201 et/ou l'âme 275 en plus de ceux mentionnés ci-dessus. Ceux-ci peuvent comprendre des polymères fluorés, des polyoléfines, une matière thermoplastique à haute résistance, un élastomère thermoplastique ou même un polyester ou polyéther 30 polymère. 2906003 16 [0027] Comme indiqué en 360, l'élément de renforcement 150 est enveloppé autour de la couche de matière de base 201 avant le chauffage électromagnétique, comme indiqué en 390. Cependant, 5 dans un mode de réalisation, l'enveloppement de l'élément de renforcement 150 autour de la couche de matière de base 201 peut avoir lieu pendant le chauffage électromagnétique, peut-être avec un chauffage électromagnétique commençant avant 10 l'achèvement de l'enveloppement. De plus, l'enveloppement de l'élément de renforcement 150 peut comprendre le tressage ou l'entrelacement de fil métallique de l'élément de renforcement 150 pour augmenter la résistance à l'éclatement ou à la 15 compression du tuyau souple 100 pour applications aux hydrocarbures (voir Figure 1). [0028] Le mélange de la cible électromagnétique 250 et de la matière extrudable peut être employé pour à la 20 fois la couche de matière de base 201 et la couche de matière externe 200 comme mentionné ci-dessus et en 345 et 375. Du point de vue de la fabrication, diverses options sont disponibles pour obtenir la transformation de fusion des couches 200, 201 autour de l'élément de 25 renforcement 150. Par exemple, un chauffage électromagnétique peut avoir lieu immédiatement après, ou conjointement avec, la disposition de l'élément de renforcement 150 comme mentionné ci-dessus. Dans ce scénario, la couche de matière externe 200 peut par la 30 suite être extrudée sur l'élément de renforcement comme indiqué en 375, en faisant suivre par l'application 2906003 17 d'un nouveau chauffage électromagnétique comme indiqué en 390. Cependant, dans un autre mode de réalisation, la couche de matière externe 200 peut être extrudée sur l'élément de renforcement 150 avant l'application de 5 tout chauffage électromagnétique de telle sorte que le chauffage électromagnétique de 390 est employé pour faire fondre simultanément les deux couches 200, 201 autour de l'élément de renforcement 150. 10 [0029] Dans encore un autre mode de réalisation, on peut renoncer à une couche de matière externe 200, séparée, avec une couche de matière de base 201 configurée à une épaisseur en vue de se transformer sensiblement complètement autour de l'élément de 15 renforcement 150 pendant le chauffage électromagnétique de 390. Dans un tel mode de réalisation, l'élément de renforcement 150 peut être d'un profil et d'un espacement de fil métallique suffisamment minimaux pour permettre de façon efficace une telle conformation de 20 la couche de matière de base 201 autour de celui-ci. [0030] Il mérite d'être noté qu'une fois que le tube interne 101 du tuyau souple 100 a été formé comme décrit en détail ci-dessus, la capacité de résistance à 25 l'éclatement et à la compression du tuyau souple 100 a été assurée de façon substantielle. Ainsi, divers composants peuvent être disposés au-dessus du tube interne 101 autrement que juste la gaine 175. Par exemple, le tube interne 101 peut maintenant être 30 enveloppé avec une couche supplémentaire d'élément de renforcement pour assurer une résistance à l'éclatement 2906003 18 accrue. Même un aramide sur le tube interne 101 peut être employé sans préoccupation significative quant à une résistance à la compression réduite. En outre, des couches supplémentaires d'éléments de renforcement ou 5 d'autres couches de matière peuvent même être enveloppées autour de la gaine 175. [0031] De plus, des conducteurs électriques peuvent être enveloppés autour du tube interne 101 (c'est-à- 10 dire disposés longitudinalement autour de la couche de matière externe 200) ou disposés d'un seul tenant avec l'âme 275 pour fournir une capacité de transport de courant au tuyau souple 100. En variante, l'élément de renforcement métallique 150 peut se doubler comme 15 conducteur à cet égard et peut même assurer la fonction de dissipateur de chaleur. De tels conducteurs métalliques peuvent être en cuivre, nickel ou aluminium isolé, variant en nombre d'environ 1 à environ 60 ou davantage. Des gaines isolées autour des conducteurs 20 peuvent être faites de matière isolante et de configurations diélectriques empilées comme décrit dans le brevet américain n 6 600 108. [0032] Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, 25 le tuyau souple 100 pour applications aux hydrocarbures est représenté sous la forme d'un tube enroulé pour une opération de nettoyage sur un champ pétrolifère 401. Comme représenté, le tuyau souple à tube enroulé 100 est avancé dans le puits 190 à partir d'une bobine 410 30 de tube enroulé à travers un injecteur 430. Le puits 190 est d'une architecture horizontale, nécessitant 2906003 19 qu'une force substantielle soit appliquée au tuyau souple 100 afin de le faire avancer vers un emplacement de nettoyage 490. Néanmoins, le tuyau souple 100 est à la fois d'une flexibilité suffisante et d'une 5 maniabilité suffisante pour amener un outil de nettoyage 450 au niveau de débris 470 à un emplacement 490 en vue d'un nettoyage. [0033] Dans le mode de réalisation représenté, les 10 débris 470 peuvent boucher une fracture d'une région 199 de production d'hydrocarbures à travers laquelle le puits 190 se situe. Par conséquent, un fluide pressurisé peut être amené à travers le tuyau souple 100 et jusqu'à l'outil de nettoyage 450 pour nettoyer 15 les débris 470. Le fluide peut être adressé entre environ 17225 kPa (2 500 livres par pouce carré) et environ 103350 kPa (15 000 livres par pouce carré), de préférence, à environ 34450 kPa (5 000 livres par pouce carré), afin d'obtenir un nettoyage suffisant.

20 Néanmoins, tout différentiel depression significatif résultant à travers le tuyau souple 100 ne parvient pas à provoquer d'éclatement en raison de la résistance à l'éclatement du tuyau souple 100 comme décrit en détail ci-dessus. Autrement dit, avec référence 25 supplémentaire à la Figure 2, l'élément de renforcement 150 et la gaine entourante 175 sont d'une résistance suffisante de façon à évider l'éclatement. [0034] En plus de la résistance à l'éclatement, le 30 tuyau souple 100 de la Figure 4 est résistant à l'affaissement. Par exemple, à nouveau avec référence 2906003 20 supplémentaire à la Figure 2, avant le nettoyage, le tuyau souple 100 peut avoir entre environ 689 kPa (100 livres par pouce carré) et 17225 kPa (2 500 livres par pouce carré) de pression de fluide à travers celui-ci 5 et peut-être un différentiel de pression très faible par comparaison avec la pression à l'intérieur du puits 190 lui-même. Néanmoins, le caractère monolithique ou unitaire se conformant de l'élément de renforcement 150 et des couches entourantes 200, 201 les uns par rapport 10 aux autres ne parvient pas à permettre une quelconque arrivée significative de pression de fluide à partir du puits 190 de traverser la gaine 175 et de migrer le long du tube interne 101, conduisant à un affaissement du tuyau souple 100. Autrement dit, même dans des 15 circonstances où des emplacements isolés de la gaine 175 se sont détériorés et autorisent un fluide de puits pressurisé à entrer en contact avec le tube interne 101, la migration de la pression au-dessous de la gaine 175 causant l'affaissement du tuyau souple est évitée. 20 [0035] Dans un mode de réalisation, on peut renoncer à la gaine 175 pour un tube interne 101 qui est suffisamment épais et robuste pour tenir aux pressions différentielles mentionnées à l'intérieur du puits 190 25 sans s'affaisser en dépit de l'exposition à travers la surface externe du tuyau souple 100. Ceci peut impliquer l'utilisation d'un tube interne 101 légèrement moins flexible. Cependant, la différence peut être plus que compensée en raison du retrait d'une 30 gaine 175 en acier relativement peu flexible. Autrement dit, un tuyau souple 100 plus flexible dans 2906003 21 son ensemble peut être fourni en raison de l'absence de la gaine 175. Dans le cas d'applications à tube enroulé, ceci peut permettre l'utilisation d'un tuyau souple 100 à tube enroulé efficace qui dépasse 3,81 cm 5 (1,5 pouce) en diamètre externe avec une flexibilité améliorée. [0036] Si l'on se réfère maintenant à la Figure 5, on peut voir qu'il y est représenté un autre mode de 10 réalisation d'un tuyau souple 500 pour applications aux hydrocarbures lors d'une utilisation. Dans ce mode de réalisation, le tuyau souple est un tuyau souple de forage ombilical 500 employé sur un site de forage 501. De la boue et des déblais 560 peuvent être aspirés par 15 un trépan 550 à partir d'une région de production 599 et à travers le tuyau souple 500. La boue de forage et les déblais 560 peuvent être adressés au puits principal 590 par l'intermédiaire d'un raccord 525 qui réunit le tuyau souple 500 à un câble de forage 20 principal 510 allant d'une tour de forage 575 au-dessus de celui-ci. La tour de forage 575 peut être couplée à un ensemble de pompe à circulation classique 580 comprenant une pompe à boue et un réservoir. Dans ce mode de réalisation de la Figure 5, le tuyau souple 500 25 est suffisamment robuste pour transporter la boue et les déblais 560 depuis un trépan de forage 550 sans conduire à un affaissement ou éclatement. [0037] Dans un autre mode de réalisation représenté 30 sur la Figure 6, le tuyau souple pour applications aux hydrocarbures est employé en tant que tuyau souple de 2906003 22 pistolet sismique 600 sur un site d'exploration sous-marine 601. Dans ce mode de réalisation, entre environ 6890 kPa (1 000 livres par pouce carré) et environ 20670 kPa (3 000 livres par pouce carré) d'air peuvent 5 être expulsés à travers plusieurs tuyaux souples 600 qui sont traînés depuis l'extrémité d'un bateau 675 sur le site 601. L'air expulsé peut être utilisé pour générer des ondes sismiques 625 à partir d'ensembles de réception de pistolet 650 aux extrémités des tuyaux 10 souples 600. Les ondes sismiques peuvent renvoyer des informations liées aux hydrocarbures aux ensembles 650 en ce qui concerne une région de production potentielle 699 au-dessous de ceux-ci. Bien que le différentiel de pression puisse être accru pendant l'éjection d'air 15 mentionnée à travers les tuyaux souples 600 et diminué dans ceux-ci à d'autres moments, les tuyaux souples 600 comprennent la capacité d'éviter l'éclatement et l'affaissement en raison des caractéristiques détaillées ci-dessus. 20 [0038] Les modes de réalisation décrits ci-dessus du tuyau souple 100 pour applications aux hydrocarbures sont avec référence à leur emploi en tant que tube enroulé. Cependant, d'autres types d'applications aux 25 hydrocarbures peuvent tirer avantage de l'utilisation d'un tuyau souple résistant simultanément à la compression et à l'éclatement. Par exemple, comme représenté sur la Figure 5, un tuyau souple 500 pour applications aux hydrocarbures peut être employé sous 30 la forme d'une ligne de forage pour le transport de déblais, de boue, de fluide de forage et autres débris 2906003 23 à un puits 590. De plus, comme représenté sur la Figure 6, des tuyaux souples 600 pour applications aux hydrocarbures peuvent être employés sous la forme de câbles de pistolet pour une exploration d'hydrocarbures 5 sismique. [0039] Les modes de réalisation du tuyau souple pour applications aux hydrocarbures tels que décrits ci- dessus permettent d'atteindre une résistance à 10 l'éclatement sans dépendre principalement d'une tresse en aramide ou autre matière qui pourrait laisser le tuyau souple sensible à la compression. Ceci conduit au fait que la fatigue et la fissuration de la gaine de tuyau souple ne parvient pas à conduire à la 15 compression du tuyau souple. Ceci est un résultat de l'emploi d'un tube interne sous-jacent qui incorpore un élément de renforcement, généralement en fils ou éléments métalliques, qui est entouré de manière adaptée par des couches de matière du tube interne, 20 conduisant à une configuration de tube interne sensiblement monolithique ou unitaire non poreuse. Ainsi, une arrivée pressurisée de fluide dans le tube interne traversant la gaine depuis une zone adjacente au tuyau souple conduisant à son affaissement peut être 25 évitée conjointement avec la résistance à l'éclatement. En effet, la gaine peut être plus mince pour une flexibilité de tuyau souple supplémentaire ou éliminée entièrement lorsque le tube interne est d'une épaisseur et d'une robustesse suffisantes pour fournir la 30 résistance à la compression mentionnée ci-dessus. En outre, la configuration sensiblement non poreuse et 2906003 24 unitaire du tube interne est obtenue d'une manière qui permet d'éviter de soumettre l'élément de renforcement à des conditions de traitement qui ont tendance à le laisser fragile, détérioré ou autrement compromis en 5 termes de garantie de résistance à l'éclatement du tuyau souple. [0040] La description précédente a été présentée avec référence à des modes de réalisation actuellement 10 préférés. Les personnes compétentes dans le domaine et la technologie auxquels ces modes de réalisation se rapportent comprendront que des modifications et des changements dans les structures et les procédés de fonctionnement décrits peuvent être mis en pratique 15 sans s'écarter de façon significative du principe et de la portée de ces modes de réalisation. En outre, la description précédente ne devrait pas être lue comme se rapportant seulement aux structures précises décrites et représentées dans les dessins annexés, mais devrait 20 plutôt être lue comme cohérente avec et comme support pour les revendications suivantes, qui doivent avoir leur portée la plus pleine et la plus juste. SR 31934 CS 25

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il comprend : une couche de matière de base (201) ayant une cible électromagnétique (250) distribuée à travers celle-ci ; et un élément de renforcement (150) couplé longitudinalement à ladite couche de matière de base, ladite couche de matière de base (201) étant disposée en relation entourante avec ledit élément de renforcement (150) lors de l'application d'un chauffage électromagnétique (390) à celle-ci.

2 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, dans lequel la matière de base (201) et l'élément de renforcement (150) sont exposés à un chauffage aux rayons infrarouges.

3 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, dans lequel la cible électromagnétique (250) est de plus grande capacité de réponse thermiquement conductrice au chauffage électromagnétique que ledit élément de renforcement (150).

4 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 3, dans lequel la cible électromagnétique (250) est une fibre à base de carbone. 2906003 26

5 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 3, dans lequel ledit élément de renforcement (150) est composé de laiton. 5

6 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, comprenant en outre : une âme de matière (275), ladite couche de matière 10 de base (201) étant disposée autour de celle-ci ; et une couche de matière externe (200) ayant une cible électromagnétique (250) distribuée à travers celle-ci, ladite couche de matière externe (200) étant disposée autour dudit élément de renforcement (150) 15 et de ladite couche de matière de base (201) en relation entourante avec ledit élément de renforcement (150) lors de l'application d'un chauffage électromagnétique (390) à celle-ci. 20

7 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 6, dans lequel ladite couche de matière de base (201), ladite âme de matière (275) et ladite couche de matière externe (200) sont composées du même polymère. 25

8 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 6, comprenant en outre un conducteur électrique qui est l'un parmi un conducteur fait d'un seul tenant avec ladite âme de 30 matière et un conducteur disposé longitudinalement autour de ladite couche de matière externe. 20 2906003 27

9 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 6, dans lequel ledit élément de renforcement (150) est un premier 5 élément de renforcement, le tuyau souple pour applications aux hydrocarbures comprenant en outre un second élément de renforcement autour de ladite couche de matière externe. 10

10 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 9, dans lequel ledit second élément de renforcement est l'un parmi une armure en fil métallique, une bande métallique et une matière fibreuse. 15

11 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de renforcement est l'un parmi une armure en fil métallique et une bande métallique.

12 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de renforcement agit comme l'un parmi un dissipateur de chaleur et un conducteur électrique. 25

13 - Tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de renforcement (150) recouvre entre environ 20 % et environ 99 % de ladite couche de 30 matière de base. 2906003 28

14 - Procédé de fabrication d'un tuyau souple pour applications aux hydrocarbures, le procédé comprenant les opérations consistant à : se procurer une couche de matière ayant une cible 5 électromagnétique (250) distribuée à travers celle- ci ; recouvrir la couche avec un élément de renforcement (150) ; et appliquer un chauffage électromagnétique (390) à la 10 couche pour transformer la matière en relation entourante avec l'élément de renforcement.

15 - Procédé selon la revendication 14, dans lequel le chauffage électromagnétique (390) est un 15 chauffage aux rayons infrarouges et la cible (250) est d'une plus grande capacité de réponse thermiquement conductrice à ladite application que l'élément de renforcement. 20

16 - Procédé selon la revendication 15, dans lequel la cible électromagnétique (250) est une fibre à base carbone et l'élément de renforcement est en laiton. 25

17 - Procédé selon la revendication 14, dans lequel ladite opération de recouvrement comprend en outre l'un parmi l'enveloppement et le tressage de l'élément de renforcement (150) autour de la couche. 30

18 - Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre la formation d'un mélange de la 5 10 2906003 29 cible électromagnétique (250) et de la matière, ladite opération consistant à se procurer la couche de matière comprenant en outre l'extrusion d'une partie du mélange avant ledit recouvrement.

19 - Procédé selon la revendication 18, dans lequel la cible électromagnétique (250) représente entre environ 2 % et environ 8 % du mélange.

20 - Procédé selon la revendication 19, dans lequel la matière comprend un polymère choisi dans le groupe constitué par un polyimide, un polymère fluoré, une polyoléfine, un polyester et un polyéther.