FR2987666A1 - Conduite tubulaire flexible pour le transport d'hydrocarbures corrosifs - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une conduite flexible (1) comportant une gaine de pression (3), une gaine intermédiaire (4), des armures de traction (6, 7) et une gaine externe (8). La perméance à H20 de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus petite que celle de la gaine de pression. La perméance au H2S de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que celle de la gaine de pression. La perméance au CO2 de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que celle de la gaine de pression. La perméance au CH4 de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que celle de gaine de pression.

Description

Conduite tubulaire flexible pour le transport d'hydrocarbures corrosifs La présente invention concerne une conduite flexible sous-marine pour le transport d'hydrocarbures comportant des agents corrosifs, notamment de l'eau et des gaz acides.

La présente invention vise plus particulièrement les conduites flexibles de type non lié (« unbonded » en langue anglaise), telles que décrites dans les documents normatifs API 17J « Specification for Unbonded Flexible Pipe » et API RB 17B « Recommended Practice for Flexible Pipe » publiés par l'American Petroleum Institute. io Ces conduites flexibles comprennent usuellement, de l'intérieur vers l'extérieur, une carcasse interne, une gaine interne d'étanchéité, une voûte de pression, plusieurs nappes d'armures de traction et une gaine de protection externe. La carcasse interne a pour fonction principale la reprise des efforts 15 radiaux d'écrasement, par exemple ceux liés à la pression hydrostatique. Elle est réalisée à partir d'un feuillard en acier inoxydable profilé et enroulé à pas court pour former des spires jointives agrafées entre elles. La gaine interne d'étanchéité, généralement appelée gaine de pression (« pressure sheath » en langue anglaise), est une gaine polymérique extrudée ayant pour fonction le 20 confinement du fluide circulant dans la conduite. Quant à la voûte de pression (« pressure vault » en langue anglaise), elle est formée généralement d'un fil de forme métallique enroulé à pas court en spires jointives autour de la gaine interne d'étanchéité. Elle permet ainsi de reprendre les efforts radiaux liés à la pression du fluide circulant dans la conduite. Les nappes d'armure de traction 25 ont pour fonction la reprise des efforts de traction qui s'exercent sur la conduite. Ces nappes sont constituées de fils d'armure généralement métalliques enroulés hélicoïdalement à pas long autour de la voûte de pression. Enfin, une gaine externe de protection en matériau polymérique est extrudée autour des armures de traction. 30 Dans la présente demande, le terme « à pas court » caractérise les enroulements hélicoïdaux présentant un angle d'hélice de valeur absolue comprise entre 70° et 90°. Le terme « à pas long » caractérise quant à lui les enroulements hélicoïdaux présentant un angle d'hélice de valeur absolue inférieure ou égale à 60°. La carcasse interne et I a voûte de pression présentent des angles d'hélice de valeur absolue généralement proche de 85°. Les conduites flexibles comportent généralement une ou deux paires de nappes croisées d'armures de traction, lesdites nappes ayant un angle d'hélice de valeur absolue typiquement comprise entre 20°et 60°, et avantageusement entre 25°et 55°. Bien que la gaine interne de pression soit étanche aux hydrocarbures et aux autres fluides transportés tels que l'eau, de petites quantités de gaz peuvent lentement diffuser à travers cette dernière, notamment lorsque la température et la pression sont élevées. Ce phénomène concerne principalement des molécules de petite taille, notamment l'eau en phase vapeur, et les gaz de dioxyde de carbone (CO2), de sulfure d'hydrogène (H2S) et de méthane (CH4). Ainsi, lorsque l'hydrocarbure contient un ou plusieurs de ces gaz, ce ou ces derniers peuvent diffuser à travers la gaine de pression et venir s'accumuler dans l'espace annulaire situé entre la gaine de pression et la gaine externe de protection. La présence de ces gaz de diffusion dans l'espace annulaire peut générer un milieu corrosif pour les fils métalliques de la voûte de pression et des armures de traction. En outre, lorsque la conduite est en service, ces fils métalliques peuvent être soumis à de fortes charges statiques et dynamiques, ce qui peut engendrer un phénomène de fatigue. Les chargements les plus sévères sont généralement observés dans la partie supérieure des conduites montantes (« risers » en langue anglaise) reliant un équipement sous-marin situé à grande profondeur à un support flottant de production situé à la surface. En effet, dans cette zone, les armures de traction sont soumises à une forte contrainte statique en tension liée au poids de la conduite, à laquelle s'additionnent des contraintes dynamiques en tension et en flexion transverse liées aux mouvements de l'unité de production sous l'effet de la houle et des vagues.

Les fils de la voûte de pression et des armures de traction doivent donc être conçus pour résister durablement aux phénomènes de corrosion et de fragilisation hydrogène sous contrainte appliquée, ladite contrainte pouvant être statique ou dynamique en fonction des conditions de chargement.

De plus, pour les applications à grande profondeur il est nécessaire que les armures de traction présentent des caractéristiques mécaniques élevées, faute de quoi la structure alourdie par sa grande longueur, s'avère difficile à installer et nécessite un support flottant de production surdimensionné par rapport aux supports traditionnels, ce qui engendre des surcoûts très importants. Or généralement, dans le cas où ces armures sont réalisées en acier au carbone ou en acier faiblement allié, l'augmentation des caractéristiques mécaniques se fait au détriment de la résistance à la corrosion, ce qui rend difficile la mise au point d'une conduite flexible destinée à opérer à très grande profondeur, 2000m et plus, et pouvant résister à des hydrocarbures corrosifs. Pour résoudre ce problème, on connaît des solutions consistant à réaliser les armures de traction et/ou la voûte de pression avec des aciers inoxydables spéciaux. Ces solutions, qui sont notamment divulguées dans les demandes de brevet EP2228578 et W02010/128238, présentent cependant l'inconvénient d'être coûteuses à mettre en oeuvre. De plus, on connaît aussi des solutions consistant à recouvrir les fils d'armure d'un revêtement qui les protège contre la corrosion. Ainsi, le document WO 03/074206 divulgue une conduite flexible comportant des armures en acier au carbone recouvertes d'un revêtement anti-corrosion réalisé en titane, alliage de titane, inox, nickel ou encore en alliage de nickel. Cependant, le procédé d'élaboration de ces fils plaqués est complexe et coûteux. Par ailleurs, il a aussi été imaginé des solutions consistant à drainer vers l'un des deux embouts de la conduite la vapeur d'eau et les gaz corrosifs présents dans l'espace annulaire, puis à les évacuer vers l'extérieur ou vers l'intérieur. Ces solutions, qui sont notamment décrites dans les demandes de brevet W02005/019715 et W000/17479, utilisent des moyens de pompage et optionnellement des moyens d'injection d'un gaz inerte du type azote à l'intérieur de l'espace annulaire. Ces solutions sont cependant complexes à mettre en oeuvre. On connaît aussi des solutions consistant à remplir tout ou partie de l'espace annulaire avec un liquide hydrofuge, par exemple à base de glycol et de méthanol, et/ou avec un liquide inhibiteur de corrosion. De telles solutions sont notamment décrites dans la demande de brevet W02011/026801, ainsi que dans l'article intitulé « Technical solutions applied for the treatment of damaged dynamic risers » écrit par T.S. Taylor, M.W. Joosten et F. Smith, et publié sous la référence OMAE2002-28371 aux Proceedings de la « 21st International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, June 23-28, 2002, Oslo, Norway ». Ces solutions présentent elles aussi l'inconvénient d'être difficiles à mettre en oeuvre. Les demandes de brevet EP844429 et W02009/153451 décrivent des solutions consistant à introduire dans la gaine de pression en matériau polymère des produits chimiquement actifs avec le H2S et/ou le CO2 de manière à neutraliser ces gaz corrosifs lors de leur diffusion à travers ladite gaine, de sorte qu'ils n'atteignent pas l'espace annulaire. Le principal inconvénient de ces solutions est leur durée de vie limitée, dans la mesure où l'effet de barrière contre la diffusion s'arrête dès lors que la totalité des produits chimiquement actifs a été consommé par réaction avec les gaz corrosifs. La demande de brevet W02005/028198 divulgue une solution consistant à ajouter dans la conduite une couche intermédiaire à la fois flexible et très peu perméable aux gaz de façon à réduire la diffusion des gaz vers l'espace annulaire. Cette couche intermédiaire située sous la voûte de pression est constituée d'un film métallique de faible épaisseur ayant été collé sur une gaine extrudée en matériau polymère. Le collage entre ce film et cette gaine permet d'éviter la formation de poches de gaz au niveau de leur interface commune, la présence de telles poches de gaz pouvant avoir un effet préjudiciable sur l'intégrité des couches internes de la conduite, notamment lors des phases d'arrêt et de décompression rapide (risque de collapse de la carcasse interne et de la gaine de pression). Cependant, du fait de la faible ductilité du film, cette conduite ne peut pas être enroulée à un faible rayon de courbure, faute de quoi le collage entre le film et la gaine risquerait de se rompre, ce qui favoriserait ensuite la formation de poches de gaz. Le même problème risque aussi de survenir dans les zones dynamiques au niveau desquelles la conduite est fortement sollicitée en flexion, notamment en partie supérieure de conduite montante.

Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir une conduite flexible peu coûteuse et facile à fabriquer pouvant transporter durablement des hydrocarbures corrosifs tout en étant soumise à de fortes charges statiques et dynamiques.

Dans le but de résoudre ce problème, la présente invention propose une conduite tubulaire flexible du type non lié destinée au transport de fluides dans le domaine de l'exploitation pétrolière offshore, ladite conduite comportant au moins de l'intérieur vers l'extérieur une gaine de pression, une gaine intermédiaire, des armures de traction et une gaine externe, caractérisée en ce que la perméance à l'eau de ladite gaine intermédiaire est au moins deux fois plus petite que la perméance à l'eau de ladite gaine de pression , et en ce que la perméance au sulfure d'hydrogène de ladite gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que la perméance au sulfure d'hydrogène de ladite gaine de pression, et en ce que la perméance au dioxyde de carbone de ladite gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que la perméance au dioxyde de carbone de ladite gaine de pression, et en ce que la perméance au méthane de ladite gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que la perméance au méthane de ladite gaine de pression. La perméance à une molécule d'une gaine polymérique est égale au ratio entre d'une part le coefficient de perméabilité de ladite gaine vis-à-vis de ladite molécule, et d'autre part l'épaisseur de ladite gaine. Elle caractérise l'aptitude de cette gaine à se laisser traverser radialement par cette molécule. Toutes autres conditions ayant été fixées par ailleurs, en régime permanent, le débit massique d'un flux de molécules traversant radialement ladite gaine est 25 sensiblement proportionnel à la perméance à cette molécule de ladite gaine. Pour la mise en oeuvre de la présente invention, les coefficients de perméabilité vis-à-vis de l'eau, du sulfure d'hydrogène, du dioxyde de carbone et du méthane sont mesurés en laboratoire sur des échantillons de gaine avec les équipements décrits plus bas. Les conditions de mesure des coefficients 30 de perméabilité, à savoir la température et la pression sont elles aussi définies plus bas. La caractéristique selon laquelle la gaine intermédiaire présente une perméance à l'eau au moins deux fois plus faible que la perméance à l'eau de la gaine de pression a pour effet technique de limiter fortement la diffusion d'eau vers l'espace annulaire situé entre la gaine intermédiaire et la gaine externe, de telle sorte que la pression partielle de l'eau ayant diffusé dans l'espace annulaire reste durablement en deçà de la pression de vapeur saturante. Ainsi, l'ajout d'une telle gaine intermédiaire permet d'éviter le phénomène de condensation de l'eau ayant diffusé, et par suite de conjurer la corrosion des armures de traction. En effet, la corrosion dans l'espace annulaire ne survient qu'en présence d'eau sous forme liquide. Tant que l'eau reste sous phase vapeur, la corrosion reste négligeable et ceci même en io présence de gaz du type H2S, et/ou de CO2 et/ou de CH4. De la sorte, l'invention permet notamment de résoudre le problème de fatigue corrosion en partie supérieure des conduites montantes dynamiques. Ce phénomène, qui survient lorsque les fils sont sollicités en fatigue en présence d'un milieu corrosif comportant de l'eau sous forme liquide, 15 détermine en grande partie les caractéristiques des armures de traction notamment dans le cas de conduites montantes destinées à être opérées à grande profondeur (2000m et plus). En prévenant ce phénomène, la présente invention permet donc de repousser les limites d'utilisation des fils en acier au carbone. 20 Les caractéristiques relatives aux perméances au H2S, au CO2 et au CH4 ont pour effet technique d'éviter une accumulation de ces gaz à l'interface entre la gaine de pression et la gaine intermédiaire. En effet, étant donné que la perméance de la gaine intermédiaire vis-à-vis de ces gaz est nettement supérieure à celle de la gaine de pression, il s'en suit que de tels gaz ayant 25 déjà diffusé à travers la gaine de pression diffusent ensuite facilement à travers la gaine intermédiaire pour venir rejoindre l'espace annulaire situé entre la gaine intermédiaire et la gaine externe. Ces gaz peuvent ensuite si nécessaire circuler le long de la conduite pour rejoindre l'un des deux embouts d'extrémité de la conduite afin d'être évacués vers l'extérieur. En effet, du fait 30 du faible angle d'hélice des armures de traction, les pertes de charges sont faibles et les gaz peuvent donc circuler facilement le long de l'espace annulaire. De plus des moyens d'évacuation de ces gaz vers l'extérieur peuvent être facilement aménagés au niveau des embouts de la conduite, ces moyens pouvant de surcroît être équipés de soupapes de façon à limiter et à contrôler la pression des gaz dans l'espace annulaire. En outre, selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la gaine intermédiaire est en contact avec la gaine de pression. Selon ce mode de réalisation la gaine intermédiaire est extrudée directement sur la gaine de pression. Ces deux gaines ne sont pas collées entre elles, la conduite flexible étant de type non lié. Cette absence de collage entre ces deux gaines a pour avantage de faciliter la fabrication de la conduite et d'augmenter sa fiabilité en service. Ceci permet d'éviter d'avoir à ajouter une couche intermédiaire de liaison. Ceci permet aussi d'éviter le procédé de coextrusion, procédé certes envisageable mais complexe à mettre en oeuvre pour réaliser des gaines de fort diamètre. Les deux gaines sont avantageusement extrudées l'une sur l'autre, en deux étapes successives, avec des moyens d'extrusion conventionnels. De plus, les propriétés particulières de perméance de ces deux gaines permettent d'éviter la formation de poches de gaz à l'interface entre ces deux gaines, sans qu'il soit nécessaire de les coller entre elles. Ainsi l'invention n'est pas tributaire de la qualité d'un collage et de sa durée de vie, ce qui lui confère une meilleure fiabilité que celle des solutions de l'art antérieur qui utilisent un collage pour éviter la formation de poches de gaz.

Le concept de la présente invention est celui d'un écran sélectif vis-à-vis des phénomènes de perméation, de façon à limiter fortement la diffusion de l'eau pour éviter sa condensation dans l'espace annulaire, tout en laissant le H2S, le CO2 et le CH4 diffuser facilement vers l'espace annulaire. En effet, ces gaz présentent fréquemment des pressions partielles élevées dans les hydrocarbures, et il est donc plus simple de faciliter leur diffusion puis de les évacuer vers les embouts que d'essayer de les confiner en prenant le risque de formation de poches de gaz. Par contre, dans ces mêmes hydrocarbures, l'eau est soit en phase liquide avec une pression de vapeur saturante très faible, soit en phase vapeur avec une pression partielle généralement nettement plus faible que celles des autres gaz, si bien qu'en pratique la pression partielle de la vapeur d'eau au niveau de l'interface entre la gaine de pression et la gaine intermédiaire reste faible et éloignée de la zone à risque.

Par ailleurs, l'épaisseur de la gaine intermédiaire est préférentiellement supérieure ou égale à 3 mm. Ainsi, cette gaine peut être facilement extrudée avec des moyens conventionnels. De surcroît, avantageusement, la gaine intermédiaire est constituée de polyéthylène. Ce matériau présente un coefficient de perméabilité vis-à-vis de l'eau trois à dix fois plus faible que celui des autres matériaux généralement utilisés pour réaliser la gaine de pression des conduites flexibles, à savoir principalement les polyamides 11 ou 12 et les polymères fluorés à base de fluorure de vinylidène, et notamment à base de polyfluorure de vinylidène io (PVDF). En outre, le polyéthylène présente un coefficient de perméabilité vis- à-vis du CO2, du H2S et du CH4 nettement supérieur à celui des autres matériaux utilisés pour réaliser la gaine de pression. Le polyéthylène offre donc un bon effet de barrière contre la perméation de l'eau, tout en ne limitant pas excessivement la perméation du CO2, du H2S et du CH4. C'est de plus un 15 matériau peu coûteux et facile à extruder. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la gaine intermédiaire est constituée de polypropylène. Par ailleurs, la conduite tubulaire flexible peut comporter une carcasse interne située à l'intérieur de la gaine de pression. 20 De plus, la conduite tubulaire flexible peut comporter une voûte de pression entourant la gaine de pression. Dans ce cas, avantageusement, la voûte de pression entoure la gaine intermédiaire.En outre, selon une variante avantageuse, la perméance à l'eau de la gaine intermédiaire est au moins trois fois plus petite que la perméance à l'eau de la gaine de pression, et la 25 perméance au sulfure d'hydrogène de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que la perméance au sulfure d'hydrogène de la gaine de pression, et la perméance au dioxyde de carbone de la gaine intermédiaire est au moins deux fois plus grande que la perméance au dioxyde de carbone de la gaine de pression, et enfin la perméance au méthane de la gaine intermédiaire 30 est au moins deux fois plus grande que la perméance au méthane de la gaine de pression. De la sorte, l'effet d'écran sélectif conféré par la gaine intermédiaire est encore plus favorable.

Par ailleurs, avantageusement, la gaine intermédiaire polymérique ne comporte aucune charge chimiquement active apte à réagir avec l'eau et/ou le sulfure d'hydrogène et/ou le dioxyde de carbone et/ou le méthane. De la sorte, la gaine intermédiaire produit des effets de barrière contre la perméation de ces molécules qui sont uniquement liés à des phénomènes de diffusion et d'absorption/désorption. Il en résulte que ces effets de barrière sont stables et durables, ce qui n'est pas le cas lorsqu'on ajoute dans la gaine intermédiaire des agents chimiquement actifs. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de plusieurs modes de réalisation de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue en perspective partielle d'une conduite flexible selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif de mesure du coefficient 15 de perméabilité d'un échantillon de gaine vis-à-vis du H2S ou du CO2 ou du CH4. La figure 3 est un exemple de mesure effectuée avec le dispositif de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif de mesure du coefficient 20 de perméabilité d'un échantillon de gaine vis-à-vis de l'eau. La conduite tubulaire flexible (1) représentée sur la figure 1 comprend de l'intérieur vers l'extérieur une carcasse interne (2), une gaine de pression (3), une gaine intermédiaire (4), une voûte de pression (5), des armures de traction (6,7), et une gaine externe (8). 25 La carcasse interne (2) est constituée à partir d'un feuillard métallique inoxydable profilé et enroulé à pas court pour former des spires jointives agrafées entre elles. La fonction principale de la carcasse interne (2) est la reprise des efforts radiaux d'écrasement, par exemple ceux liés à la pression hydrostatique ou ceux exercés par des équipements externes, notamment lors 30 de l'installation en mer de la conduite. La conduite (1) représentée sur la figure 1 est dite « à passage non lisse » (« rough bore » en langue anglaise) du fait de la présence et de la géométrie de la carcasse interne (2). Cependant, la présente invention pourrait aussi s'appliquer à une conduite ne comportant pas de carcasse, une telle conduite étant dite « à passage lisse » (« smooth bore » en langue anglaise), car sa première couche en partant de l'intérieur est la gaine de pression (3), cette gaine étant en fait un tube polymérique extrudé présentant une paroi intérieure lisse.

La gaine de pression (3) est une gaine polymérique extrudée ayant pour fonction le confinement de l'hydrocarbure circulant à l'intérieur de la conduite (1), la carcasse interne (2) n'étant pas étanche. Le matériau polymère constituant la gaine de pression (3) est choisi en fonction notamment de la composition chimique, de la température et de la pression de l'hydrocarbure que doit transporter la conduite. Les polymères les plus utilisés pour réaliser la gaine de pression (3) sont le polyamide-11 (PA 11), le polyamide-12 (PA 12), le polyamide-6-12 (PA 6-12), le polyéthylène réticulé et les polymères fluorés à base de fluorure de vinylidène, et notamment ceux à base de polyfluorure de vinylidène (PVDF).

Lorsque la température de l'hydrocarbure est supérieure à 1300, par exemple de l'ordre de 1501, d'autres polymères peu vent avantageusement être utilisés pour réaliser la gaine de pression (3). Ainsi, par exemple, cette dernière peut être réalisée avec un polymère thermoplastique associant au moins deux monomères fluorés, l'un de ces deux monomères portant au moins une fonction alkoxy, par exemple un copolymère ou un terpolymère associant le tétrafluoroéthylène (TFE) et un autre monomère fluoré, notamment un éther cyclique fluoré ou un aldéhyde fluoré, comme cela est enseigné dans la demande de brevet W096/30687. Un tel polymère est notamment commercialisé par la société DuPont sous la marque Teflon® PFA.

Pour les applications à haute température, la gaine de pression (3) pourrait aussi être réalisée avec d'autres polymères techniques à hautes performances, utilisés seuls ou en combinaison, notamment le polyétheréthercétone (PEEK), le polyimide (PI), le polysulfone (PSU), le polyéthersulfone (PES), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyétherimide (PEI), le polyphtalamide (PPA), le polysulfure de phénylène (PPS), ou les polymères à cristaux liquides (LCP). La demande de brevet W02008/119677 enseigne l'utilisation d'un mélange de PEEK et de PPSU pour réaliser la gaine de pression (3).

Ainsi, un grand nombre de polymères et de mélanges de polymères peuvent être utilisés pour réaliser la gaine de pression (3), comme cela est notamment enseigné par la demande de brevet W02005/028198 qui cite entre autres les polyoléfines dont le polypropylène (PP), et le polyuréthane (PU).

La voûte de pression (5) est constituée d'un ou plusieurs fils métalliques présentant une section transverse en forme de Z, de T, de C, de X, ou de K, le ou lesdits fils étant enroulés hélicoïdalement à pas court et agrafés entre eux. Cette couche a pour fonction principale la reprise des efforts radiaux liés à la pression de l'hydrocarbure circulant dans la conduite, la gaine de pression (3) n'étant pas capable de supporter à elle seule une pression élevée et devant donc être supportée par la voûte de pression. La conduite (1) comporte aussi une paire de nappes d'armures de tractions (6,7) constituées de fils métalliques enroulés à pas long, et ayant pour fonction la reprise des efforts de traction exercés sur la conduite. Les deux nappes d'armure sont croisées, c'est-à-dire qu'elles ont des angles d'hélices sensiblement opposés, de façon à équilibrer la structure en torsion, c'est-à-dire de façon à limiter sa tendance à tourner sous l'effet d'une traction. Les fils d'armure de traction ont généralement une section sensiblement rectangulaire, mais ils peuvent aussi avoir une section circulaire ou en forme de T. Pour des raisons essentiellement économiques, ces fils sont avantageusement réalisés en acier au carbone fortement écroui, ce qui leur confère une grande résistance à la traction. La limite à la rupture en traction des fils d'armure de traction est avantageusement supérieure à 1000 MPa, plus avantageusement supérieure à 1200 MPa, préférentiellement supérieure à 1400 MPa. La teneur en carbone des aciers utilisés est généralement de l'ordre de 0,3% à 0,4%. Des aciers à haute teneur en carbone, typiquement plus de 0,8% peuvent aussi être utilisés dans le but d'obtenir une limite à la rupture en traction supérieure à 1700 MPa, comme cela est notamment enseigné par la demande de brevet W02011/105428.

La gaine externe (8) est une gaine polymérique extrudée ayant pour fonction la protection des couches internes de la conduite (1). Elle est généralement réalisée en polyéthylène, en thermoplastique élastomère ou en polyamide.

Afin de réduire de façon économique le poids de la conduite (1), il est particulièrement avantageux de réaliser les armures de traction (6,7) avec des aciers au carbone à haute résistance mécanique, mais il s'avère que la résistance à la fatigue corrosion de tels aciers peut s'avérer insuffisante dans certains cas critiques, notamment en partie supérieure de certaines conduites montantes dynamiques. Afin de résoudre ce problème, la conduite (1) comprend une gaine intermédiaire polymérique (4) située entre la gaine de pression (3) et la voûte de pression (5). De plus, l'épaisseur et la composition chimique de cette gaine intermédiaire (4) sont choisis pour que premièrement la perméance à l'eau de la gaine intermédiaire (4) soit au moins deux fois plus petite que la perméance à l'eau de la gaine de pression (3), et que deuxièmement la perméance au H2S de la gaine intermédiaire (4) soit au moins deux fois plus grande que la perméance au H2S de la gaine de pression (3), et que troisièmement la perméance au CO2 de la gaine intermédiaire (4) soit au moins deux fois plus grande que la perméance au CO2 de la gaine de pression (3), et que quatrièmement la perméance au CH4 de la gaine intermédiaire (4) soit au moins deux fois plus grande que la perméance au CH4 de la gaine de pression (3). De la sorte, comme cela est expliqué plus haut, la présence de la gaine intermédiaire (4) limite la diffusion d'eau de l'intérieur de la conduite vers l'espace annulaire situé entre la gaine intermédiaire (4) et la gaine externe (8). Ceci permet d'éviter le phénomène de condensation de l'eau ayant diffusé et par suite de résoudre le problème de fatigue corrosion des armures de traction (6,7).

La gaine intermédiaire (4) a été extrudée directement sur la gaine de pression (3) avec des moyens conventionnels d'extrusion. Ces deux gaines ne sont pas collées entre elles ce qui facilite la fabrication de la conduite (1). Cette absence de collage n'est cependant pas préjudiciable au comportement de la conduite car la gaine intermédiaire (4) présente des perméances élevées vis-à-vis du H2S, du CO2 et du CH4, ce qui prévient le risque de formation de poches de gaz à l'interface entre la gaine de pression (3) et la gaine intermédiaire (4).

L'épaisseur de la gaine intermédiaire (4) est avantageusement supérieure ou égale à 3 mm, typiquement comprise entre 3 mm et 12 mm, préférentiellement comprise entre 4 mm et 8 mm. La gaine intermédiaire (4) est avantageusement constituée de polyéthylène, notamment lorsque la gaine de pression (3) est constituée de polyamide ou de PVDF. Des exemples sont détaillés plus bas. D'autres couches non représentées sur la figure (1) peuvent être ajoutées si nécessaire, comme par exemples des bandes anti-usure intercalées entre les couche métalliques adjacentes, des couches d'isolation thermiques, ou encore des bandes tissées de renfort. Dans certaines applications la voûte de pression (3) peut être supprimée, mais dans ce cas les nappes d'armures (6,7) présentent un angle d'hélice de valeur absolue proche de 55°, ce qui confère aux armures de tracti on la capacité de supporter à la fois les efforts axiaux de traction et les efforts radiaux liés à la pression interne. La figure 2 représente un dispositif permettant de mesurer le coefficient de perméabilité d'une gaine polymérique vis-à-vis d'un gaz du type H2S ou CO2 ou CH4. Ce dispositif appelé cellule comporte une enceinte métallique creuse (10) à l'intérieur de laquelle est disposé un échantillon de gaine (11) en forme de membrane d'épaisseur L. L'enceinte (10) est démontable de façon à pouvoir y introduire l'échantillon en forme de membrane (11). L'enceinte (10) comporte typiquement deux capots complémentaires (12, 13) reliés entre eux par des vis (14, 15) ou autres moyens équivalents de fixation. La membrane (11) sépare en deux la cavité centrale de l'enceinte (10), de façon à former deux cavités distinctes (18, 19) situées de part et d'autre de la membrane (11). Les deux cavités (18, 19) sont cylindriques, coaxiales, et ont le même diamètre intérieur D. La membrane (11) est disposée perpendiculairement à l'axe des deux cavités (18,19). Le pourtour de la membrane (11) est attaché à la cellule (10) par serrage entre les deux capots (12, 13) à l'aide des vis (14, 15). Des moyens d'étanchéité (16, 17) du type joint torique sont disposés entre le pourtour de la membrane (11) et les capots (12, 13). La première des deux cavités (18, 19), appelée cavité amont (18), est reliée par une conduite amont (20) à un réservoir (25) contenant le gaz vis-à- vis duquel la mesure de perméabilité doit être faite, à savoir du H2S ou du CO2 ou du CH4. Ce réservoir a un volume très supérieur à celui de la cavité amont (18), de façon à ce que la pression P1 du gaz dans la cavité amont (18) reste sensiblement constante malgré le phénomène de perméation de ce gaz à travers la membrane (11). Un capteur de mesure de pression amont (26) permet de mesurer la pression P1 dans la cavité amont (18). La deuxième des deux cavités (18, 19), appelée cavité aval (19), est reliée par une conduite aval (21) à l'entrée de la vanne (22) dont l'ouverture et la fermeture peuvent être pilotée par des moyens électriques ou io pneumatiques non représentés. La sortie de la vanne (22) débouche vers des moyens d'évacuation et de pompage (23). Un capteur de mesure de pression aval (24) permet de mesurer la pression P2 dans la cavité aval (19). Le capteur de mesure de pression aval (24) est relié aux moyens électriques ou pneumatiques de pilotage de l'ouverture et de la fermeture de la vanne (22). 15 La pression amont P1 est très supérieure à la pression aval P2 de façon à reproduire les conditions de service dans une conduite flexible, à savoir des conditions dans lesquelles la pression à l'intérieur de la conduite est très supérieure à la pression dans l'espace annulaire de la paroi de la conduite. Par suite, la membrane (11) n'est généralement pas capable de supporter 20 seule sans endommagement la différence de pression P1-P2. C'est pourquoi la cavité aval (19) est remplie avec un collecteur de gaz (28), ce collecteur étant une pièce poreuse très perméable aux gaz capable de supporter mécaniquement la membrane (11) pour éviter qu'elle ne soit endommagée sous l'effet de la différence de pression P1-P2. En pratique, le collecteur (28) 25 est une pièce en acier inoxydable fritté présentant une forte résistance à la compression. Les coefficients de perméabilité du collecteur (28) vis-à-vis du H2S, du CO2 et du CH4 sont très supérieurs à ceux de la membrane (11), typiquement au moins cent fois supérieurs, de sorte que circulation de ces gaz dans la cavité aval (19) n'est pas perturbée par la présence du collecteur (28). 30 Les phénomènes de perméation étant dépendant de la température, la cellule (10) est équipée d'un capteur (27) de mesure de la température T et de moyens non représentés de chauffage et de régulation de température. La température T et les pressions P1 et P2 sont enregistrées en fonction du temps à l'aide de moyens non représentés. La figure 3 illustre un enregistrement effectué par la cellule de la figure 2. L'axe des ordonnées (41) correspond à une pression et l'axe des abscisses (42) au temps. La courbe (40) en trait plein est un exemple d'enregistrement de la pression P2 dans la cavité aval (19) en fonction du temps t. A l'instant t0=0, la vanne (22) est fermée et la cavité aval (19) est sous vide partiel, P2 étant proche de 0 bar. La cellule (10) est alors à la température de test. De plus, à l'instant tO = 0, la cavité amont (18) est rapidement remplie d'un gaz (H2S ou CO2 ou CH4) sous une pression P1 élevée et constante, par exemple 50 bar, pression P1 qui reste ensuite constante pendant toute la durée de l'enregistrement. Le gaz commence alors à diffuser lentement à travers la membrane (11) depuis la cavité amont (18) vers la cavité aval (19). La pression P2 dans la cavité aval (19) reste d'abord nulle pendant un certain temps puis commence à augmenter une fois que les premières molécules de gaz ont traversé la membrane (11). Les moyens de pilotage de la vanne (22) sont programmés de façon à ouvrir automatiquement cette dernière lorsque la pression P2 atteint un seuil prédéfini Ps, puis à la refermer automatiquement une fois que la cavité aval (19) a été vidée et que le vide partiel initial a été rétabli. Cette opération de mise sous vide est effectuée automatiquement par les moyens d'évacuation et de pompage (23). Une séquence complète d'ouverture de la vanne (22), de dépressurisation de la cavité aval (19) et enfin de fermeture de la vanne (22) dure moins d'une minute, ce qui reste négligeable par rapport à la durée totale de l'enregistrement qui est de l'ordre de plusieurs jours du fait de la lenteur des phénomènes de diffusion. La première séquence de dépressurisation de la cavité aval (19) a lieu à l'instant t1 et correspond au tronçon vertical de courbe (44). Ensuite, la pression P2 recommence à augmenter lentement du fait du phénomène de diffusion, ce qui correspond au tronçon de courbe (45). Ensuite, dès que P2 atteint de nouveau Ps , une deuxième séquence de dépressurisation se déclenche automatiquement à l'instant t2, ce qui correspond au tronçon de courbe (46). Le phénomène se répète ainsi jusqu'à la fin de l'enregistrement, la pression P2 variant selon une courbe en dents de scie alternant des montées lentes (45, 47, 49) et des descentes quasi instantanées (44, 46, 48, 51). Le seuil prédéfini de pression Ps est très inférieur à la pression P1, Ps étant typiquement égal à 2% de P1. Par suite, puisque P2 est toujours inférieur ou égal à Ps, P2 reste très inférieur à P1, si bien que la différence de pression P1-P2 reste sensiblement égale à P1. De plus, P1 étant maintenue constante pendant tout l'essai, il s'en suit que P1-P2 reste elle aussi sensiblement constante. Le coefficient de perméabilité de la membrane 11 io dépendant entre autres de P1-P2, il est ainsi possible de régler et de maintenir constant ce paramètre d'influence. A partir de la courbe (40) de la pression P2, on construit ensuite la courbe cumulée (50) de pression P2c de la façon suivante : 15 tO < t tl => P2c (t) = P2 (t) t1 < t t2 => P2c(t) = Ps + P2(t) t2<tt3 => P2c(t) = (2 x Ps) + P2(t) t3 < t t4 => P2c(t) = (3 x Ps) + P2(t) 20 Et de façon plus générale : ti < t => P2c(t) = (i x Ps) + P2(t) L'instant tO = 0 correspond au début de l'essai tandis que les instants t1, t2, t3, t4, et ainsi de suite correspondent aux séquences successives de 25 dépressurisation de la cavité aval (19). La pression cumulée P2c est proportionnelle au nombre total n de moles de gaz ayant diffusé à travers la membrane (11) depuis le début de l'essai. En effet, en appliquant la loi des gaz parfaits, on obtient la formule suivante : n = P2c V2 [1] R T 30 R est la constante universelle des gaz parfaits, T est la température du gaz mesurée par le capteur (27), et V2 est le volume occupé par le gaz dans la cavité aval (19) et dans la conduite aval (21) lorsque la vanne (22) est fermée.

V2 est inférieur au volume interne de la cavité aval (19) du fait de la présence du collecteur (28), lequel réduit le volume disponible pour le gaz. V2 est mesuré préalablement à l'essai. De la sorte, il est possible de déterminer à chaque instant t le nombre total n de moles de gaz ayant diffusé à travers la membrane depuis le début de l'essai. La courbe cumulée (50) de pression P2c comprend globalement trois parties. En début d'essai, la pression cumulée P2c reste nulle pendant un certain temps. Ensuite, quand les premières molécules de gaz ont fini de traverser la membrane (11), P2c augmente d'abord de façon non linéaire.

Enfin, lorsque le régime permanent est atteint, P2c augmente de façon linéaire. Le coefficient de perméabilité Pe vis à vis d'un des gaz H2S, CO2 ou CH4 est déterminé lorsque le régime permanent est atteint. Il est donné par la formule suivante : Pe = On L [2] At A (Pi - P2) A est la surface de la membrane (11) à travers laquelle diffuse le gaz. L est l'épaisseur de la membrane (11). P1 et P2 sont respectivement les pressions du gaz en amont et en aval de la membrane (11). An est le nombre de moles de gaz ayant traversé la membrane (11) pendant l'intervalle de temps At. Dans le cas présent, la surface à travers laquelle diffuse le gaz est un disque de diamètre D. Par suite : A = D2 4 [3] De plus, comme cela a été expliqué plus haut : P2 < P1 P1 P2 P1 [4] Par ailleurs, en régime permanent, on déduit à partir de l'équation [1] que An/At est proportionnel à AP2c/At: An AP2c V2 At At RT [5] AP2c/At est la pente de la courbe (50) de la pression cumulée P2c, cette pente étant constante en régime permanent. En combinant les équations [2], [3], [4] et [5], on obtient la formule permettant en pratique de déterminer le coefficient de perméabilité Pe à partir 10 des mesures effectuées avec la cellule : Pe AP2c L 4V2 At D2 Pi îz RT [6] La pente AP2c/At peut être déterminée à partir de la courbe (50) de 15 pression cumulée. La pression P1 et la température T sont mesurées par les capteurs (26) et (27). L'épaisseur L de la membrane (11) est connue et a pu être mesurée avant l'essai. D et V2 sont des paramètres liés aux dimensions de la cellule qui sont ont eux connus. R est la constante universelle des gaz parfait, constante elle aussi connue. 20 R = 8,314472 J.K-'.mol-1 en utilisant les unités SI. L'unité SI d'un coefficient de perméabilité Pe vis-à-vis d'un gaz du type H2S ou CO2 ou CH4 est le mol.s-1.m-1.Pa1 mais on préfère généralement utiliser le mol.s-1.cm-l.barl ou le cm3(STP).s-1.cm-1.barl en remplaçant les moles par des cm3(STP), 1 mole de gaz correspondant à un volume de 25 22414 cm3 dans les conditions STP (Température de 0°C et pression de 1atm = 1,013bar). La figure 4 représente un dispositif permettant de mesurer le coefficient de perméabilité d'une gaine polymérique vis-à-vis de l'eau. Dans le cas de l'eau, la méthode de mesure est plus simple que dans le cas des gaz H2S, 30 CO2 et CH4. La cellule de mesure (30) comporte une enceinte métallique cylindrique (32) de diamètre intérieur D et d'axe sensiblement vertical par rapport au sol. La paroi métallique de l'enceinte (32) s'étend uniquement sur sa face latérale cylindrique (37) et sur sa face supérieure plane (33). La face inférieure de l'enceinte (32) est fermée par un échantillon de gaine (31) en forme de membrane plane d'épaisseur L. La membrane (31) est disposée perpendiculairement à l'axe de l'enceinte (32), c'est-à-dire sensiblement parallèlement au sol. Le pourtour de la membrane (31) est attaché à l'enceinte (32) par des moyens démontables, par exemple une bride (36) maintenue par des vis (38, 39) venant serrer la membrane (31) contre la paroi de l'enceinte (32). Des moyens d'étanchéité (35) du type joint torique sont intercalés entre io le pourtour de la membrane (31) et l'enceinte (32). La cavité cylindrique (34) à l'intérieur de l'enceinte a été totalement ou partiellement remplie d'eau (52) avant d'installation de la membrane (31). Ce remplissage d'eau est fait à pression atmosphérique et à température ambiante. En cours d'essai, la pression à l'extérieur de l'enceinte (32) reste 15 égale à la pression atmosphérique. Le phénomène de perméation étant dépendant de la température, la cellule (30) est équipée de moyens non représentés de chauffage, de régulation et de mesure de la température T de l'eau et de la membrane (31). La pression à l'intérieur de l'enceinte (32) n'est pas régulée et peut varier en 20 fonction de la température T. L'eau (52) située dans l'enceinte (32) diffuse lentement à travers la membrane (31) ce qui fait diminuer la masse totale de la cellule (30). A l'aide d'une balance de précision non représentée sur la figure 4, on enregistre l'évolution de la masse m de la cellule (30) en fonction du temps t. Le 25 phénomène de diffusion d'eau étant très lent, l'essai dure en pratique de l'ordre de un mois, les mesures de m se succédant avec une périodicité de l'ordre de un jour. En début d'essai, tant que le régime permanent n'a pas été atteint, la masse m varie de façon non linéaire en fonction du temps t. Ensuite, dès que le régime permanent est atteint, m décroît linéairement en fonction de 30 t. La masse Am d'eau diffusant à travers la membrane (31) pendant un intervalle fixé de temps At est donc constante. En régime permanent, la courbe de m en fonction de t a pour pente -(Am/At), cette pente étant négative puisque la masse totale de la cellule diminue. A partir des mesures, il est donc possible de déterminer le débit massique Am/ At de l'eau diffusant à travers la membrane (31) en régime permanent. Le coefficient de perméabilité Pe' vis-à-vis de l'eau est ensuite donné par la formule suivante : A [7] P e' =m L At A A est la surface de la membrane (31) à travers laquelle diffuse le gaz. L est l'épaisseur de la membrane (31). Dans le cas présent, la surface à travers laquelle diffuse le gaz est un disque de diamètre D. Par suite : Am L 4 Pe' = [8] At D2 jr L'unité SI d'un coefficient de perméabilité Pe' vis-à-vis de l'eau est le kg.s-1.m-1 mais on préfère généralement utiliser le g.s-1.cm-1. En règle générale, les membranes (11, 31) utilisées pour mesurer les coefficients de perméabilité vis-à-vis des gaz H2S, CO2, CH4 et vis-à-vis de l'eau ont été usinées dans des échantillons prélevés dans la gaine de la conduite en cours de fabrication, après extrusion de celle-ci. Cependant, dans le cas où la gaine est constituée d'un polymère semi cristallin, par exemple du PVDF, les échantillons de membrane (11, 31) peuvent aussi être réalisés par un procédé de compression moulage sous réserve d'utiliser la même matière première que celle utilisée pour extruder la gaine dont on cherche à mesurer les coefficients de perméabilité. En effet, dans le cas où le polymère est semi cristallin, l'orientation des chaînes moléculaires générées par le procédé d'extrusion n'a pas d'influence significative sur les coefficients de perméabilité, si bien qu'il est possible de réaliser un échantillon représentatif par compression moulage. Le diamètre D des membranes (11, 31) des figures 2 et 4 est typiquement compris entre 50mm et 100mm, par exemple 70mm. L'épaisseur L des membranes (11, 31) est typiquement comprise entre 0,5mm et 3mm, par 30 exemple de l'ordre de 2mm pour les mesures des coefficients de perméabilité vis à vis du H2S, du CO2 ou du CH4, et de l'ordre de 1 mm pour la mesure du coefficient de perméabilité vis-à-vis de l'eau. Le tableau 1 précise les conditions de mesure des coefficients de perméabilité des gaines permettant de mettre en oeuvre la présente invention.

H2S CO2 CH4 H2O Equipement de Cellule (10) Cellule (10) Cellule (10) Cellule (30) de mesure du de la figure 2 de la figure 2 de la figure 2 la figure 4 coefficient de perméabilité Pression P1 20 bar 40 bar 100 bar Non applicable Température T 60°C 60°C 60°C 60°C Tableau 1 Nous allons maintenant décrire plusieurs exemples de conduites flexibles réalisées selon la présente invention. Exemple numéro 1 : Le premier exemple concerne une conduite flexible de diamètre interne 250mm pouvant être immergée jusqu'à 1300m de profondeur et pouvant transporter des hydrocarbures corrosifs de pression 300 bar et de température de l'ordre de 65CC. Cette conduite comporte essentiellement, de l'intérieur vers l'extérieur, une carcasse interne d'épaisseur 10mm en acier inoxydable, une gaine de pression d'épaisseur 7mm en polyamide 11 (PA 11), une gaine intermédiaire d'épaisseur 3mm en polyéthylène (PE), une voûte de pression d'épaisseur totale 17,5mm , deux nappes croisées d'armures de traction d'épaisseur totale 8mm et une gaine externe en polyéthylène (PE) d'épaisseur 9mm. La voûte de pression est constituée de la superposition de deux couches enroulées à pas court, à savoir d'une part d'une couche agrafée formée à partir d'un fil en forme de « zéta » d'épaisseur 10mm, et d'autre part d'une couche non agrafée formée à partir d'un fil de section rectangulaire et d'épaisseur 7,5mm. La voûte de pression et les armures de traction sont toutes les deux réalisées avec des aciers au carbone présentant une teneur en carbone de l'ordre de 0,35%. La gaine intermédiaire en PE et la gaine de pression en PA11 ne sont pas collées entre elles, la structure étant de type non lié. Le tableau 2 fournit les différents coefficients de perméabilité du PA11 et 5 du PE, ces coefficients ayant été mesurés avec les moyens expérimentaux décrits plus hauts et dans les conditions de mesure décrites au tableau 1. Le tableau 2 précise aussi les perméances de la gaine de pression et de la gaine intermédiaire de cette conduite flexible vis-à-vis du H2S, du CO2, du CH4 et de H20. La perméance d'une gaine vis-à-vis d'une molécule 10 est calculée en faisant le ratio entre d'une part le coefficient de perméabilité de cette gaine vis-à-vis de cette molécule et d'autre part l'épaisseur de cette gaine. H2S CO2 CH4 H2O Coefficients de Pe(PA11,H2S) Pe(PA11,CO2) Pe(PA11,CH4) Pe'(PA11,H20) perméabilité du = 1,83 10-7 8 = 8,51 1OE9 = 9,68 1OE6 PA11 cm3(STP)/(cm.s.bar) = 7,90 10- cm3(STP)/(cm.s.bar) g.cm-1.s-1 cm3(STP)/(cm.s.bar) Perméances de Pa (GP,H2S) Pa(GP,CO2) Pa(GP,CH4) Pa'(GP,H20) = la gaine de = 1,83 10-7 / 0,7 = 7,90 108 / 0,7 = 8,51 109 / 0,7 = 9,68 106 / 0,7 pression (GP) = 2,61 10-7 = 1,13 107 = 1,21 10-8 = 1,38 10-5 en PA11 cm3(STP )/(ces.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) g.cm-2.S-1 d'épaisseur 0,7 cm Coefficients de Pe(PE,H2S) Pe(PE,CO2) Pe(PE,CH4) Pe'(PA11,H20) perméabilité = 2,80 10-7 = 1,53 10 = 4,63 108 = 8,91 10 du PE cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) g.cm-1.s1 Perméances de Pa (GI ,H2S) Pa(GI,CO2) Pa(GI,CH4) Pa'(GI,H20) = la gaine = 2,80 le/ 0,3 = 1,53 le/ 0,3 = 4,63 10-8 / 0,3 = 8,91 10-7 / 0,3 intermédiaire = 9,33 10-7 = 5,10 10-7 = 1,54 107 = 2,97 10-6 d (GI) épaisseur en PE cm3(STP)/(cm2.s.bar) cm3(STP)/(cres.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) g.cm-2.S1 'ép 0,3 cm Ratios entre Pa (GI,H2S) Pa (G1,CO2) Pa (GI,CH4) Pa' (GI,H20) les perméances de la gaine intermédiaire et de la gaine de pression Pa (GP,H2S) Pa (GP,CO2) Pa (GP,CH4) Pa' (GP,H20) = 3,57 = 4,51 = 12.72 = 0,21 15 Tableau 2 La dernière ligne du tableau 2 permet de comparer molécule par molécule les perméances de la gaine intermédiaire et de la gaine de pression.

5 Dans ce premier exemple, la perméance au H2S de la gaine intermédiaire est égale à 3,53 fois la perméance au H2S de la gaine de pression. De plus, la perméance au CO2 de la gaine intermédiaire est égale à 4,51 fois la perméance au CO2 de la gaine de pression. En outre, la perméance au CH4 de la gaine intermédiaire est égale à 12,72 fois la perméance au CH4 de la io gaine de pression. De surcroît, la perméance au H2O de la gaine intermédiaire est égale à 0,21 la perméance au H20 de la gaine de pression, c'est-à-dire qu'elle est quasiment 5 fois plus petite que cette dernière. Des calculs ont été effectués pour quantifier les phénomènes de diffusion d'eau et de gaz acides à travers la paroi de cette conduite flexible. A cet effet, 15 on a utilisé un logiciel de calcul par éléments finis appelé Moldirm, logiciel notamment décrit dans un article intitulé « MoldiTm: a Fluid Permeation Model to Calculate the Annulus Composition in Flexible Pipes » écrit par Z. Benjelloum-Dabaghi, JC de Hemptinne, J. Jarrin, JM Leroy, JC Aubry, JN Saas et C. Taravel-Condat, et publié en 2002 dans la revue « Oil & Gas 20 Science and Technology » éditée par l'institut IFP Energies Nouvelles. Ces calculs ont mis en évidence l'effet technique favorable de la gaine intermédiaire en PE. Ainsi, en l'absence de cette gaine intermédiaire, c'est-à-dire selon la pratique antérieure à la présente invention, on constate une diffusion importante d'eau depuis l'intérieur de la conduite vers l'espace 25 annulaire, ainsi qu'un phénomène de condensation de cette dernière dans l'espace annulaire, phénomène qui peut survenir très rapidement en fonction de la composition, de la température et de la pression de l'hydrocarbure, parfois après quelques mois seulement d'exploitation de la conduite. Le même phénomène préjudiciable survient aussi, mais un petit peu plus tard, lorsqu'on 30 augmente l'épaisseur la gaine de pression en PA11 en passant par exemple de 7mm à 10mm. Or, lorsqu'on ajoute la gaine intermédiaire en PE, on constate que la diffusion d'eau est fortement réduite si bien qu'en pratique le phénomène de condensation d'eau dans l'espace annulaire soit survient beaucoup plus tard en l'absence de drainage de l'annulaire, soit peut même être totalement évité pendant toute la durée de vie de la conduite à l'aide d'un simple drainage de l'espace annulaire. Ce drainage consiste à évacuer vers l'extérieur le contenu de l'espace annulaire à partir d'au moins un des deux embouts d'extrémité de la conduite. Dans le cas d'une conduite montante (« riser ») cette évacuation se fait généralement à l'air libre via l'embout supérieur situé à la surface. Du fait de l'absence d'eau condensée dans l'espace annulaire, le milieu dans lequel se trouvent la voûte de pression et les armures de traction est nettement moins corrosif si bien que la voûte de pression et les armures io peuvent durablement résister aux contraintes auxquels ils sont soumis. De plus, le problème de fatigue corrosion des armures de traction est lui aussi ainsi résolu.

15 Exemple numéro 2 : Le deuxième exemple concerne une conduite flexible de diamètre interne 20 150mm pouvant être immergée jusqu'à 1600m de profondeur et pouvant transporter des hydrocarbures corrosifs de pression 550 bar et de température de l'ordre de 1101. Cette conduite comporte essentiellement, de l'intérieur vers l'extérieur, une carcasse interne d'épaisseur 6mm en acier inoxydable, une gaine de 25 pression d'épaisseur 6.5mm en polyfluorure de vinylidène (PVDF), une gaine intermédiaire d'épaisseur 4mm en polyéthylène (PE), une voûte de pression d'épaisseur totale 13.7mm , deux nappes croisées d'armures de traction d'épaisseur totale 8mm et une gaine externe en polyéthylène (PE) d'épaisseur 6mm. La voûte de pression est constituée de la superposition de deux 30 couches enroulées à pas court, à savoir d'une part d'une couche agrafée formée à partir d'un fil en forme de « zéta » d'épaisseur 6.2mm, et d'autre part d'une couche non agrafée formée à partir d'un fil de section rectangulaire et d'épaisseur 7,5mm. La voûte de pression et les armures de traction sont toutes les deux réalisées avec des aciers au carbone présentant une teneur en carbone de l'ordre de 0,35%. La gaine intermédiaire en PE et la gaine de pression en PVDF ne sont pas collées entre elles, la structure étant de type non lié. Le tableau 3 fournit les différents coefficients de perméabilité du PVDF et du PE, ces coefficients ayant été mesurés avec les moyens expérimentaux décrits plus hauts et dans les conditions de mesure décrites au tableau 1. Le tableau 3 précise aussi les perméances de la gaine de pression et de la gaine intermédiaire de cette conduite flexible. H2S CO2 CH4 H2O Coefficients de Pe(PVDF,H2S) Pe(PVDF,CO2) Pe(PVDF,CH4) Pe'(PVDF,H20) perméabilité du = 3,03 10-8 = 9,61 10-8 = 4,01 1OE9 6 PVDF cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) = 5,30 1OE g.cm-1.s-1 Perméances de Pa (GP,H2S) Pa(GP,CO2) Pa(GP,CH4) Pa'(GP,H20) = la gaine de = 3,03 10-8 / 0,65 = 9.61 le / 0,65 = 4,01 le / 0,65 = 5,30 10-6/ 0,65 pression (GP) = 4,66 108 = 1,48 10-7 = 6,17 10-8 = 8,15 10-6 en PVDF cm3(STP)/(cm2.s.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) g.cm-2.S1 d'épaisseur 0,65 cm Coefficients de Pe(PE,H2S) Pe(PE,CO2) Pe(PE,CH4) Pe'(PA11,H20) perméabilité = 2,80 10-7 = 1,53 10-7 = 4,63 10"9 = 8,91 10-7 du PE cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) cm3(STP)/(cm.s.bar) g.cm-1.s-1 Perméances de Pa (GI ,H2S) Pa(GI,CO2) Pa(GI,CH4) Pa'(GI,H20) = la gaine 7 / 0,4 = 1,53 l / 0,4 = 4,63 10-8 / 0,4 = 8,91 10-7 / 0,4 intermédiaire = 2,80 10- e = 1,16 1OE7 = 2,23 10-6 d (G 'éIpaisseur) en PE = 7,00 10-7 = 3,82 10-7 cm3(STP)/(cm2.s.bar) g.cm 2.s 1- . 0,4 cm cm3(STP)/(cm2.s.bar) cm3(STP)/(cm2.s.bar) Ratios entre Pa (GI,H2S) Pa (GI,CO2) Pa (GI,CH4) Pa' (GI,H20) les perméances de la gaine intermédiaire et de la gaine de pression Pa (GP,H2S) Pa (GP,CO2) Pa (GP,CH4) Pa' (GP,H20) = 15,02 = 2,58 = 18,80 = 0,27 Tableau 3 Dans ce deuxième exemple, la perméance au H2S de la gaine intermédiaire est égale à 15,02 fois la perméance au H2S de la gaine de 15 pression. De plus, la perméance au CO2 de la gaine intermédiaire est égale à 2,58 fois la perméance au CO2 de la gaine de pression. En outre, la perméance au CH4 de la gaine intermédiaire est égale à 18,80 fois la perméance au CH4 de la gaine de pression. De surcroît, la perméance au H2O de la gaine intermédiaire est égale à 0,27 la perméance au H20 de la gaine de pression, c'est-à-dire qu'elle est quasiment 4 fois plus petite que cette dernière. De même que dans l'exemple précédent, des calculs effectués avec le logiciel MoldiTm ont mis en évidence le fait que l'ajout de la gaine intermédiaire en PE permet de limiter suffisamment la diffusion d'eau pour éviter le io phénomène de condensation d'eau dans l'espace annulaire et par suite résoudre le problème de fatigue corrosion des armures de traction.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Conduite tubulaire flexible (1) du type non lié destinée au transport de fluides dans le domaine de l'exploitation pétrolière offshore, comportant au moins de l'intérieur vers l'extérieur une gaine de pression (3), une gaine intermédiaire (4), des armures de traction (6, 7) et une gaine externe (8), caractérisée en ce que la perméance à l'eau de ladite gaine intermédiaire (4) est au moins deux fois plus petite que la perméance à l'eau de ladite gaine de pression (3), et en ce que la perméance au sulfure d'hydrogène de ladite gaine intermédiaire (4) est au moins deux fois plus grande que la perméance au sulfure d'hydrogène de ladite gaine de pression (3), et en ce que la perméance au dioxyde de carbone de ladite gaine intermédiaire (4) est au moins deux fois plus grande que la perméance au dioxyde de carbone de ladite gaine de pression (3), et en ce que la perméance au méthane de ladite gaine intermédiaire (4) est au moins deux fois plus grande que la perméance au méthane de ladite gaine de pression (3).
2. 2. Conduite tubulaire flexible (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce la gaine intermédiaire (4) est en contact avec la gaine de pression (3).
3. 3. Conduite tubulaire flexible (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de la gaine intermédiaire (4) est supérieure ou égale à 3 mm.
4. 4. Conduite tubulaire flexible (1) selon l'un quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la gaine intermédiaire (4) est constituée de 25 polyéthylène.
5. 5. Conduite tubulaire flexible (1) selon l'un quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite conduite tubulaire flexible (1) comporte une carcasse interne (2) située à l'intérieur de la gaine de pression (3).
6. 6. Conduite tubulaire flexible (1) selon l'un quelconque des revendications 1 30 à 5, caractérisée en ce que ladite conduite tubulaire flexible (1) comporte une voûte de pression (5) entourant la gaine de pression (3).
7. 7. Conduite tubulaire flexible (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la voûte de pression (5) entoure la gaine intermédiaire (4).