FR3028591A1 - Conduit de transport d'un fluide chauffe electriquement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un conduit chauffé de transport d'un fluide comprenant : - une enveloppe de transport (2) du fluide, - un ou plusieurs câbles (3) de chauffage électriques disposés chacun le long de l'enveloppe de transport (2), chaque câble (3) comprenant une âme électriquement conductrice disposée dans une gaine électriquement isolante et thermiquement conductrice, - un matériau (6) thermiquement isolant appliqué sur ledit ou lesdits câbles (3) de chauffage et sur l'enveloppe de transport (2), - une enveloppe extérieure (7) disposée autour du matériau (6) thermiquement isolant et solidarisée à l'enveloppe de transport (2) de façon étanche pour définir au moins un espace annulaire (8) permettant sa mise à pression réduite . Le conduit comprend en outre des moyens de réduction des décharges électriques partielles entre ledit ou lesdits câbles de chauffage et l'enveloppe de transport (2).

Description

1 Le secteur technique de la présente invention est celui des conduits de transport de fluides tels que les hydrocarbures. Il est classique d'utiliser des conduites thermiquement isolées pour acheminer certains hydrocarbures sujets au figeage ou au blocage, un exemple particulièrement important étant celui des hydrocarbures bruts transportés entre les puits d'extraction sous-marins et une unité de traitement centrale disposée sur une plateforme distante de plusieurs kilomètres. Cependant, si la conduite isolée permet de limiter le refroidissement des hydrocarbures à une valeur acceptable dans une situation d'écoulement, elle ne peut empêcher le blocage dans une situation d'arrêt. L'exploitant dispose alors de diverses solutions comme par exemple l'installation d'une deuxième conduite parallèle à la première et reliée à celle-ci à son extrémité, de manière à ce qu'en cas d'arrêt des puits de production il puisse purger la ligne avec un fluide inerte, stocké et pompé à partir de la plateforme centrale. D'autres méthodes comprennent l'injection de produits chimiques prévenant le blocage. Ces solutions conduisent cependant à l'installation de conduites supplémentaires et d'équipements lourds sur la plateforme. Les conduits de transport des hydrocarbures peuvent être chauffés pour éviter la formation de bouchons à l'intérieur du conduit, comme par exemple dans les raffineries ou d'autres lieux sensibles au gel. Des câbles électriques de chauffage peuvent alors être disposés le long du conduit à cet effet. On prévoit généralement en outre une couche d'isolation thermique autour des câbles de chauffage pour diminuer les pertes de chaleur dans le milieu environnant et améliorer l'efficacité du chauffage du fluide transporté et son maintien en température. En fonction de la qualité de l'isolation thermique, un flux de chaleur plus ou moins important est dissipé dans le milieu environnant du conduit.

La chaleur dissipée est généralement compensée par un apport de puissance développée par les câbles de chauffage. Le brevet US6145547 enseigne un tube double enveloppe dans lequel un matériau à pores ouverts mis à pression 3028591 2 réduite permet une nette amélioration de l'isolation thermique. Des câbles de chauffage électriques par effet Joule peuvent être disposés dans un tel conduit, toutefois on constate que les câbles électriques de chauffage se dégradent 5 rapidement dans un tel environnement lorsque la tension d'alimentation dépasse quelques centaines de volt. La détérioration des câbles électriques de chauffage provoque à terme un court-circuit et une panne du système de chauffage électrique. L'apport de puissance dans chaque câble de 10 chauffage se trouve donc limité pour éviter leur dégradation. Cet apport limité de puissance dans chaque câble doit être compensé par une isolation thermique particulièrement efficace pour éviter un nombre important de points d'alimentation en énergie électrique.

15 La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en fournissant un conduit de transport chauffé par des câbles électriques par effet Joule permettant un apport de puissance important dans chaque câble de chauffage tout en conservant une isolation thermique 20 efficace. Cet objectif est atteint grâce à un conduit chauffé de transport d'un fluide comprenant : - une enveloppe de transport du fluide, - un ou plusieurs câbles de chauffage électriques 25 disposés chacun le long de l'enveloppe de transport, chaque câble comprenant une âme électriquement conductrice disposée dans une gaine électriquement isolante et thermiquement conductrice, - un matériau thermiquement isolant appliqué sur ledit ou 30 lesdits câbles de chauffage et sur l'enveloppe de transport, - une enveloppe extérieure disposée autour du matériau thermiquement isolant et solidarisée à l'enveloppe de transport de façon étanche pour définir au moins un espace annulaire permettant sa mise à pression réduite, 35 caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs moyens de réduction des décharges électriques partielles entre ledit ou lesdits câbles de chauffage et l'enveloppe de transport. Selon une particularité de l'invention, les moyens de 3028591 3 réduction des décharges électriques partielles comprennent au moins un gaz d'isolation de pression partielle comprise entre lmbar et 1000mbar introduit dans ledit espace annulaire et se répandant jusqu'au conduit de transport, ledit gaz 5 d'isolation représentant 30 à 100% de l'ensemble de la masse du gaz dans ledit espace annulaire. Selon une autre particularité, le gaz d'isolation est un gaz électronégatif. Selon une autre particularité de l'invention, le gaz 10 d'isolation est choisi parmi l'hexafluorure de soufre, le tétrachlorure de carbone ou le chloroforme. Selon une autre particularité de l'invention, la pression partielle du gaz d'isolation est comprise entre lmbar et 50mbar.

15 Selon une autre particularité de l'invention, le gaz d'isolation représente moins de 100% du gaz présent dans ledit espace annulaire qui comprend en outre un ou plusieurs autres gaz ayant chacun une conductivité thermique inférieure ou égale à 27mW.m-1.K-1.

20 Selon une autre particularité de l'invention, ledit ou lesdits autres gaz comprennent de l'air ou de l'azote. Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent au moins un enduit d'isolation électrique d'épaisseur 25 comprise entre 100pm et 1000pm appliqué sur l'enveloppe de transport. Selon une autre particularité de l'invention, ledit enduit d'isolation électrique comprend des polymères à coefficient d'émission d'électrons inférieur à celui de 30 l'acier. Selon une autre particularité de l'invention, ledit enduit d'isolation électrique comprend des polymères époxyde. Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent 35 au moins une couche extérieure en matériau électriquement conducteur, d'épaisseur comprise entre lpm et 2000pm, appliquée sur ladite gaine en matériau électriquement isolant de chaque câble de chauffage.

3028591 4 Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent une couche extérieure semi-conductrice, d'épaisseur comprise entre 20pm et 2000pm, appliquée sur ladite gaine en matériau 5 électriquement isolant de chaque câble de chauffage, la couche extérieure semi-conductrice comprenant un matériau électriquement isolant formant une matrice dans laquelle sont incluses des particules de carbone, la concentration des particules de carbone permettant de réaliser une liaison 10 électrique continue à travers la matrice. Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent une couche intérieure semi-conductrice, d'épaisseur comprise entre 20pm et 2000pm, disposée entre ladite âme et ladite 15 gaine de chaque câble, la couche intérieure semi-conductrice comprenant un matériau électriquement isolant formant une matrice dans laquelle sont incluses des particules de carbone, la concentration des particules de carbone permettant de réaliser une liaison électrique continue à 20 travers la matrice. Selon une autre particularité de l'invention, les moyens de réduction des décharges électriques partielles sont agencés de façon à empêcher les décharges électriques partielles pour une tension d'alimentation dudit ou desdits 25 câbles électriques de chauffage d'au moins 300V pour une pression réduite dans l'espace annulaire comprise entre 1mbar et 100mbar. Un tout premier avantage est que le conduit de transport de fluide peut être conçu de manière globalement compacte 30 grâce à la combinaison d'une isolation thermique efficace sous pression réduite et de câbles électriques de chauffage par effet Joule de faible diamètre typiquement inférieur à lOmm voire à 5mm. Un apport de puissance important peut ainsi être réalisé sans détérioration prématurée des câbles.

35 Un avantage de la présente invention est encore que les moyens de réductions des décharges partielles dans l'annulaire peuvent permettre d'atteindre des tensions de 1000V voire de 3000V et permettre ainsi un apport de 3028591 5 puissance de chauffage efficace par chaque câble s'étendant le long d'un espace annulaire continu à pression réduite de plusieurs kilomètres voire de plusieurs dizaines de kilomètres.

5 Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que l'espace annulaire après avoir été équipé des moyens de réduction des décharges électriques partielles conserve durablement ses caractéristiques d'isolation thermique combinées à une puissance électrique disponible importante.

10 Un avantage de la présente invention est encore qu'elle s'applique aux annulaires s'étendant sur toute la longueur du conduit comme aux annulaires segmentés alimentés individuellement. Un avantage de la présente invention réside aussi dans le 15 fait que les conduits existants à double enveloppe chauffés électriquement et comprenant un espace annulaire à pression réduite peuvent aisément être équipés de moyens de réduction des décharges électriques partielles selon l'invention et ainsi permettre un apport de puissance électrique plus 20 important pour une même section de fil électrique lors de leur utilisation. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle permet à un exploitant pétrolier d'installer une ligne de production d'hydrocarbures avec des équipements peu 25 encombrants sur la plateforme, ce qui est particulièrement avantageux notamment dans les cas d'installations de raccords avec de nouveaux puits sur une plateforme existante. La puissance électrique de chauffage est intrinsèquement faible et tous les équipements utilisés généralement pour les phases 30 de démarrage et d'arrêt d'une conduite passive, c'est-à-dire non chauffée, peuvent donc être fortement réduits. De tels équipements sont par exemple des équipements d'injection de produits fluidifiants ou de fluides inertes de remplacement et des équipements de purge ou chauffage de ces fluides.

35 Un autre avantage d'un tel type d'installation est qu'elle permet une fermeture immédiate d'une ligne de production, une telle fermeture ne nécessitant pas de purger la ligne dans un temps limité ce qui diminue les risques 3028591 6 d'accidents et améliore la sureté des opérateurs. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à 5 titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un conduit chauffé de transport de fluide ; - la figure 2 représente un détail de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale 10 d'un conduit chauffé de transport de fluide ; - la figure 4 représente un procédé de mise en oeuvre d'un conduit chauffé de transport de fluide équipé de moyens de réduction des décharges électriques partielles, procédé comprenant l'injection d'un gaz d'isolation dans l'espace 15 annulaire ; - la figure 5 représente une vue en coupe transversale d'un exemple de câble de chauffage ; - les figures 6 et 7 représentent chacune une vue en coupe transversale d'un câble de chauffage équipé de moyens 20 de réduction des décharges électriques partielles se présentant sous la forme d'une ou plusieurs couches additionnelles; - la figure 8 représente un détail de l'aménagement d'un câble de chauffage par rapport à des moyens de réduction des 25 décharges électriques partielles comprenant un enduit d'isolation appliqué sur le conduit de transport ; - la figure 9 représente une vue en coupe longitudinale d'un conduit chauffé de transport de fluide comprenant un espace annulaire segmenté longitudinalement; 30 - la figure 10 représente une vue en coupe longitudinale d'un conduit chauffé de transport de fluide comprenant un espace annulaire s'étendant tout le long du conduit. L'invention va à présent être décrite avec davantage de détails. La figure 1 représente une vue en coupe 35 longitudinale d'un conduit 1 chauffé de transport de fluide. Le conduit chauffé 1 comprend une enveloppe de transport 2 disposée dans une enveloppe extérieure 7. Les enveloppes 2 et 7 sont reliées à leur extrémité par des couronnes 9 de 3028591 7 renfort. L'espace annulaire 8 délimité par l'enveloppe extérieure 7 et l'enveloppe de transport 2 est fermé de façon étanche. Les passages des câbles électriques ou les orifices de mise en pression n'ont pas été représentés à la figure 1 5 pour des raisons de clarté. L'espace annulaire 8 peut être mis à pression réduite c'est-à-dire inférieure à la pression atmosphérique. Ses propriétés d'isolation thermique sont ainsi optimisées. L'espace annulaire peut également être laissé à la 10 pression atmosphérique. L'isolation thermique est alors dégradée par rapport à un espace annulaire à pression réduite. Pour améliorer les propriétés d'isolation thermique il est préférable de réduire la pression dans l'espace annulaire.

15 On peut aussi établir une pression forcée dans l'espace annulaire, c'est-à-dire supérieure à la pression atmosphérique mais les propriétés d'isolation thermique se trouvent alors encore dégradées. Un matériau thermiquement isolant 6 est disposé dans 20 l'espace annulaire. Ce matériau thermiquement isolant tel que représenté permet notamment de supporter l'enveloppe extérieure 7 lors du montage. Un matériau thermiquement isolant plus souple nécessitant des écarteurs pour assurer la fonction de support est également envisageable.

25 Par ailleurs le matériau thermiquement isolant 6 qui remplit l'espace annulaire est un matériau à pores ouverts pour permettre sa mise sous pression réduite. Le matériau 6 thermiquement isolant est disposé sur les câbles électriques de chauffage 3 et sur l'enveloppe de transport 2 pour 30 favoriser le chauffage de l'enveloppe de transport 2. L'intérieur de l'espace annulaire 8 comprend un mélange gazeux déterminé à une pression déterminée. La pression dans l'espace annulaire est par exemple comprise entre lmbar et 1000mbar. Ce mélange gazeux peut comprendre de l'air ou de 35 l'azote. Sur la figure 1, deux câbles ont été schématiquement représentés mais le conduit peut comprendre bien-entendu un nombre plus important de câbles, comme par exemple douze 3028591 8 câbles, comme représenté en coupe à la figure 3. On peut aussi envisager un câble unique pour le chauffage. Des câbles de chauffage peuvent former chacun une boucle mise sous tension ou des groupes de trois câbles de chauffage 5 peuvent être alimentés par une alimentation triphasée selon un montage en triangle ou en étoile. On peut également prévoir des groupes d'un nombre de câbles multiple de trois, comme par exemple six câbles par groupe, chaque groupe étant alimenté par une alimentation triphasée.

10 Comme représenté à la figure 2, chaque câble 3 comprend au moins une âme électriquement conductrice disposée dans une gaine électriquement isolante et thermiquement conductrice. Les câbles électriques de chauffage peuvent présenter une structure simple et relativement peu onéreuse ou des câbles 15 spécifiques combinant un nombre plus important de matériaux peuvent également être employés, comme il sera décrit ultérieurement. On a représenté aux figures 1 et 2, des câbles 3 légèrement ondulés pour mieux illustrer l'invention, mais 20 l'invention s'applique bien-entendu de la même façon pour des câbles tendus contre le tube intérieur 2. Le matériau 6 thermiquement isolant s'adapte au profil des câbles 3 et les enveloppe partiellement. Les câbles 3 de chauffage installés ici directement le long de l'enveloppe de 25 transport sont disposés en partie contre l'enveloppe de transport 2 et en partie à faible distance de celle-ci, comme illustré à la figure 2. Cette disposition entraîne l'apparition de portions de câbles électriquement chargées en surface dans les zones de ces câbles situées à distance de 30 l'enveloppe de transport 2, lorsque le câble est alimenté électriquement. De la même manière, dans les zones où le câble est en contact avec la conduite de transport, des différences de potentiel circonférentielles peuvent apparaître entre les 35 parties du câble en regard à la conduite et les parties du câble opposées à la conduite, lorsque le câble est alimenté électriquement. Lorsque la tension d'alimentation d'un câble de chauffage 3028591 9 3 dépasse un seuil critique, l'accumulation de charges en surface du câble provoque une décharge électrique partielle entre cette zone chargée du câble et l'enveloppe de transport 2 tandis qu'une ionisation du milieu gazeux environnant se 5 produit. En effet même si le modèle classique de Paschen pour déterminer la tension de décharge partielle entre deux électrodes métalliques séparées par un gaz n'est pas directement applicable, les travaux de recherche ont montré 10 que les câbles de chauffage sont également sujets à l'effet corona et aux décharges électriques partielles. Les travaux de recherche ont ainsi montré que ces décharges électriques partielles peuvent se produire entre l'enveloppe de transport et la surface extérieure du câble 15 chauffage lorsqu'une accumulation trop importante de charges se produit sur la surface du câble pour une tension déterminée à l'intérieur du câble. Les travaux de recherche ont montré également que les décharges partielles sont favorisées du fait des basses 20 pressions et des tensions électriques importantes dans les câbles. Les travaux de recherche ont montré par ailleurs que chaque décharge partielle a pour effet de détériorer le câble de chauffage à l'endroit où elle se produit et ainsi que les 25 décharges électriques partielles conduisaient à la dégradation de la partie électriquement isolante de chaque câble du fait de nombreuses décharges partielles, conduisant ensuite à une destruction locale de l'isolant et à un court-circuit.

30 La présente invention utilise avantageusement des moyens de réduction des décharges électriques partielles entre les câbles électriques et l'enveloppe de transport. Les conduits chauffés électriquement par effet Joule selon l'invention peuvent être utilisés à terre, sous terre 35 ou en mer. Des premiers moyens de réduction des décharges électriques partielles consistent à utiliser dans l'espace annulaire un mélange gazeux comprenant un gaz d'isolation 3028591 10 électrique représentant 30 à 100% de la masse du mélange gazeux. Le gaz d'isolation est par exemple de l'hexafluorure de soufre S-F6, du chloroforme H-C13 ou du tétrachlorure de carbone C-014, qui sont dits électronégatifs et permettent de 5 piéger les électrons libres pouvant mener à la création de décharges partielles. Le gaz d'isolation est par exemple complété par de l'air ou par de l'azote. Un mélange gazeux dans l'annulaire comprend par exemple 50% d'azote et 50% de S-F6.

10 Le ou les gaz ajoutés au gaz d'isolation électrique présentent de préférence une conductivité thermique inférieure ou égale à 27mW.m-1.K-1. La puissance dissipée par conduction au travers d'une lame d'air immobile (en mW) peut être calculée par le produit 15 de la conductivité thermique (en mW.m-1.K-1), du gradient de température (en K) et de la surface (en m2) divisé par l'épaisseur de la lame d'air (en m). La pression partielle de gaz d'isolation est par exemple comprise entre 1 à 1000mbar et préférentiellement entre 1 et 20 50mbar. De façon surprenante un gaz électronégatif tel que l'hexafluorure de soufre S-F6 est utilisé à des pressions très faibles par rapport aux usages connus d'un tel gaz. La figure 4 représente un procédé de mise en oeuvre d'un 25 conduit chauffé de transport de fluide comprenant un gaz d'isolation électrique à pression réduite injecté dans son espace annulaire. Tout d'abord on dispose les câbles de chauffage électriques autour de l'enveloppe de transport du fluide et 30 le long de cette dernière. Chaque câble comprend une âme électriquement conductrice disposée dans une gaine électriquement isolante et thermiquement conductrice. On dispose ensuite un matériau thermiquement isolant autour des câbles électriques de chauffage. Des bandes de 35 serrage maintiennent les plaques de matériau thermiquement isolant autour des câbles. Le matériau thermiquement isolant à pores ouvert, réalisé par exemple à partir de silice pyrogénée, renferme un volume important de gaz. Un bloc de 3028591 11 matériau isolant à pores ouverts comprend par exemple entre 50% et 95% en volume de gaz. On introduit ensuite l'enveloppe intérieure et le matériau thermiquement isolant dans une enveloppe extérieure.

5 Cette enveloppe extérieure est ensuite solidarisée de façon étanche à l'enveloppe intérieure, au moins aux deux extrémités du conduit ou aux deux extrémités de chaque tronçon. L'enveloppe extérieure délimite ainsi un espace annulaire étanche pouvant être mis à pression réduite.

10 On réalise ensuite un pompage de l'air dans l'espace annulaire. L'air est pompé jusqu'à une pression résiduelle inférieure à la pression finale. La pression résiduelle est par exemple inférieure à 50% de la pression finale. Le pompage est réalisé en activant une pompe reliée de façon 15 étanche à l'espace annulaire. Le pompage peut être réalisé via un orifice dans une couronne de renfort ou via un orifice percé dans l'enveloppe extérieure et destiné à être scellé ultérieurement. On introduit ensuite dans l'espace annulaire un gaz 20 d'isolation. Le gaz d'isolation est introduit jusqu'à ce que la pression finale soit atteinte. Le gaz d'isolation provient par exemple d'un réservoir en communication de façon étanche avec l'espace annulaire. Enfin on scelle définitivement l'espace annulaire 25 étanche. L'espace annulaire comprend ainsi un mélange gazeux comprenant une fraction de gaz d'isolation électrique. La mise à pression réduite peut aussi être réalisée directement à la pression finale sans l'étape d'injection du gaz d'isolation, d'autres moyens de réduction des décharges 30 électriques partielles étant alors mis en oeuvre. Dans le cas de tronçons comprenant chacun un espace annulaire, les tronçons sont chacun préparé en usine avant leur assemblage pour former le conduit. L'espace annulaire peut être scellé dans un environnement 35 contrôlé de façon à ce que le mélange gazeux qu'il contient soit composé à 100% par du gaz d'isolation électrique. Dans le cas d'un conduit comprenant un annulaire continu, les tronçons sont assemblés pour former l'espace annulaire 3028591 12 qui est ensuite conditionné par le procédé selon l'invention. L'espace annulaire après avoir reçu le mélange gazeux comprend au moins un gaz d'isolation électrique de pression partielle comprise entre 1 à 1000mbar et représentant 30% à 5 100% de la masse du mélange gazeux. Avantageusement, le conduit après avoir été définitivement scellé conserve ses caractéristiques d'isolation thermique combinées à une puissance électrique disponible importante tout au long de sa vie. Un autre avantage de la présente invention est ainsi que 10 le gaz d'isolation demeure confiné dans l'annulaire. La figure 5 représente une vue en coupe transversale d'un exemple de câble de chauffage. Le câble de chauffage peut être un câble comprenant une âme conductrice 100 et une gaine 101 en matériau électriquement isolant.

15 L'âme conductrice 100 est par exemple un fil monobrin ou un fil tressé multibrins, le ou les brins pouvant être réalisés en cuivre, en acier, en fer, en aluminium ou en alliage d'un de ces matériaux. La gaine électriquement isolante 101 entoure l'âme 100.

20 Cette gaine 101 est par exemple en matière plastique telle que le tetra-fluoroéthylène, le polyéthylène (PE), le silicone, l'éthylène-propylène (EPR), le polyéthylène réticulé chimiquement (PRC) ou le polychlorure de vinyle (PVC).

25 L'âme 100 présente par exemple un diamètre compris entre 0,5mm et 5mm et la couche 101 en matériau électriquement isolant présente par exemple une épaisseur comprise entre 50pm et 1000pm. Des seconds moyens de réduction des décharges électriques 30 partielles consistent à utiliser des câbles électriques de chauffage spécifiques tels que représenté aux figures 6 et 7. La figure 6 représente une vue en coupe transversale d'un câble de chauffage équipé de moyens de réduction des décharges électriques partielles se présentant sous la forme 35 d'une couche extérieure dopée. La couche 102 extérieure dopée présente une épaisseur comprise entre 20pm et 2000pm et est appliquée sur ladite gaine 101 en matériau électriquement isolant de chaque câble de chauffage 3e.

3028591 13 La couche 102 extérieure dopée réalise un drainage des charges à la surface extérieure du câble 3e vers l'enveloppe de transport 2 grâce aux zones de contact entre l'enveloppe de transport et chaque câble. Ce drainage évite l'apparition 5 des zones chargées sur la surface extérieure du câble. Chaque couche dopée est par exemple réalisée en matériau électriquement isolant dopé par des particules de matériau conducteur à base de carbone. La couche dopée comprend par exemple une matrice électriquement isolante en 10 fluoroéthylène, en polyéthylène, en tétra-fluoroéthylène ou en silicone. Cette matrice électriquement isolante est par exemple dopée par des grains ou des paillettes en graphite ou en noir de carbone. Pour chaque couche dopée, également désignée par couche 15 semi-conductrice, le dopage est réalisé à un niveau dépassant la concentration de percolation pour permettre ainsi aux particules de dopage conductrices de réaliser une liaison électrique continue à travers la matrice contenant ces particules.

20 La couche extérieure 102 de chaque câble peut également être réalisée en matériau électriquement conducteur. Ce matériau électriquement conducteur est par exemple une peinture conductrice ou un revêtement électriquement conducteur appliqué sous vide. L'épaisseur de cette couche en 25 matériau conducteur est par exemple comprise entre lpm et 2000pm. Le revêtement conducteur formant la couche 102 comprend par exemple du cuivre, de l'acier, du fer, de l'aluminium ou un alliage de ces métaux.

30 La peinture conductrice formant la couche 102 comprend par exemple un liant incluant du cuivre, de l'acier, du fer, de l'aluminium ou un mélange de ces éléments, dont la concentration dans le liant permet une conduction continue. La figure 7 représente une vue en coupe transversale d'un 35 câble de chauffage équipé de moyens de réduction des décharges électriques partielles se présentant sous la forme d'une couche 102 extérieure et d'une couche 103 intérieure dopée.

3028591 14 La couche 103 intérieure dopée présente une épaisseur comprise entre 20pm et 2000pm. Cette couche 103 intérieure dopée est disposée entre l'âme 100 en matériau électriquement conducteur et la gaine 101 en matériau électriquement isolant 5 de chaque câble 3d. Avantageusement cette couche 103 intérieure dopée réalise un drainage et évite l'apparition de zones intérieures chargées, notamment sur la surface interne de la gaine 101 en matériau électriquement isolant, notamment dans les portions où la couche 103 appliquée contre l'âme 100 10 est décollée de cette dernière. Des troisièmes moyens de réduction des décharges électriques partielles consistent à appliquer un enduit d'isolation 30 sur l'enveloppe de transport 2. La figure 8 représente un détail de l'aménagement d'un 15 câble de chauffage 3 par rapport à des moyens de réduction des décharges électriques comprenant l'enduit d'isolation 30 appliqué sur le conduit de transport 2. L'enduit d'isolation 30 d'épaisseur comprise entre 100pm et 1000pm est appliqué sur l'enveloppe de transport 2 pour 20 limiter les échanges de particules chargées entre l'enveloppe de transport 2 et les câbles de chauffage 3. Un tel enduit 30 se présente par exemple sous la forme d'une peinture spécifique dont le coefficient d'émission d'électrons est inférieur à celui de l'acier. L'enduit comprend par exemple 25 des polymères tels que les polymères époxyde. Le nombre d'électrons disponibles sur l'enveloppe de transport est ainsi réduit, c'est-à-dire que le coefficient d'émission d'électrons secondaires est réduit. La figure 9 représente une vue en coupe longitudinale 30 d'un conduit chauffé la de transport de fluide comprenant des tronçons 12a, 12b et 12c dont l'espace annulaire 8a, 8b ou 8c est conditionné en usine avant de monter les tronçons bout à bout par exemple sur site. Chaque tronçon comprend des moyens de réduction des décharges électriques partielles selon 35 l'invention. Dans chaque tronçon des câbles électriques de chauffage 3a, 3b ou 3c sont électriquement reliés de façon étanche via un connecteur de raccordement lla, llb ou llc à une ligne 3028591 15 d'alimentation 10 disposée dans le milieu environnant à proximité du conduit. Le conduit chauffé la s'étend entre une tête de puits 15 et une plateforme d'exploitation 16. Bien-entendu le nombre 5 de tronçons joints bout à bout est déterminé en fonction des besoins. La plateforme d'exploitation 16 comprend notamment un générateur électrique 17 relié à la ligne d'alimentation 10 De la résine 19 est disposée autour de chaque jonction 10 entre deux tronçons, cette résine étant recouverte par un manchon 18. Le branchement des connecteurs électriques lla, llb et llc est réalisé au fur-et-à-mesure du montage du conduit. Dans le cas d'un annulaire segmenté tout le long du 15 conduit, le chauffage est par exemple réalisé par 3 à 6 câbles électriques dans chaque segment d'une longueur de 12m à 200m chacun. Les âmes électriquement conductrices des câbles présentent par exemple une section de 0,1 mm2 à lmm2 et les câbles présentent par exemple un diamètre inférieur à 20 4mm. La figure 10 représente une vue en coupe longitudinale d'un conduit chauffé lb de transport de fluide dont l'espace annulaire s'étend tout le long du conduit. Ce conduit comprend avantageusement des moyens de réduction des 25 décharges électriques partielles selon l'invention. Le conduit est monté à partir de tronçon joint bout à bout dont les espaces annulaires communiquent entre eux. Des couronnes de renfort 20, également désignées en anglais par « bulkhead », peuvent être intercalées selon les besoins de 30 la construction. Les couronnes de renfort 20 comprennent une bague intérieure de solidarisation avec l'enveloppe de transport 2 et une bague extérieure de solidarisation avec l'enveloppe extérieure 7. Les bagues d'une couronne sont solidaires l'une 35 de l'autre mais des passages 21 sont aménagés pour le passage des câbles électriques et des passages 22 peuvent également être aménagés pour faire communiquer entre elles deux portions de l'espace annulaire 8.

3028591 16 Sur la figure 10, on a représenté à titre d'exemple des moyens de conditionnement d'un conduit lors de la finalisation de son installation. Une extrémité du conduit lb est reliée à une tête de puits 15. Dans l'exemple présenté, 5 l'autre extrémité du conduit lb est reliée à la plateforme d'exploitation 16 qui comprend un système de mise en pression et d'injection de gaz relié de façon étanche à l'annulaire 8. Le système de mise en pression comprend un capteur 23 de pression relié à une vanne 24. La pression mesurée est 10 représentative de la pression dans l'espace annulaire. La vanne peut être commandée fermée ou mettre en communication l'annulaire 8 avec une pompe à vide 25 ou avec un réservoir 26 de gaz tel qu'un gaz d'isolation électronégatif. L'espace annulaire peut ainsi être mis à pression réduite. Après la 15 mise à pression réduite, la pompe à vide et le réservoir peuvent alors être démontés et l'annulaire scellé. Une mise à pression réduite peut également être réalisée préalablement à la phase d'installation. Par ailleurs les câbles électriques de chauffage 3 sont 20 reliés à une alimentation électrique 17 via un connecteur électrique 27 étanche. Les câbles s'étendent chacun sur toute la longueur de l'annulaire peuvent présenter chacun une longueur de lkm à 100km. Entre 6 et 72 câbles de chauffage sont par exemple 25 disposés autour de l'enveloppe de transport 2, les âmes électriquement conductrices des câbles présentant par exemple une section comprise entre 3 mm2 et 15mm2 et les câbles présentant par exemple un diamètre inférieur à 15mm. De préférence, la longueur de chaque câble est comprise 30 entre 3km et 30km, le nombre de câbles disposés autour de l'enveloppe de transport est compris entre 12 et 36 et la section de l'âme de chaque câble est comprise entre 3 mm2 et 8mm2. Les différents moyens de réduction des décharges 35 électriques partielles peuvent bien-entendu être combinés pour optimiser les possibilités d'utilisation pour un conduit comprenant un espace annulaire segmenté ou pour un conduit comprenant un espace annulaire continu.

3028591 17 Il doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention permet d'autres variantes de réalisation. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés comme illustrant l'invention. 5

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Conduit (1) chauffé de transport d'un fluide comprenant : - une enveloppe de transport (2) du fluide, - un ou plusieurs câbles (3) de chauffage électriques disposés chacun le long de l'enveloppe de transport (2), chaque câble (3) comprenant une âme (100) électriquement conductrice disposée dans une gaine (101) électriquement 10 isolante et thermiquement conductrice, - un matériau (6) thermiquement isolant appliqué sur ledit ou lesdits câbles (3) de chauffage et sur l'enveloppe de transport (2), - une enveloppe extérieure (7) disposée autour du 15 matériau (6) thermiquement isolant et solidarisée à l'enveloppe de transport (2) de façon étanche pour définir au moins un espace annulaire (8) permettant sa mise à pression réduite, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs moyens 20 de réduction des décharges électriques partielles entre ledit ou lesdits câbles de chauffage et l'enveloppe de transport (2).
2. 2. Conduit (1) chauffé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réduction des décharges 25 électriques partielles comprennent au moins un gaz d'isolation de pression partielle comprise entre lmbar et 1000mbar introduit dans ledit espace annulaire et se répandant jusqu'au conduit de transport, ledit gaz d'isolation représentant 30 à 100% de l'ensemble de la masse 30 du gaz dans ledit espace annulaire.
3. 3. Conduit (1) chauffé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz d'isolation est un gaz électronégatif.
4. 4. Conduit (1) chauffé selon la revendication 2 ou 3, 35 caractérisé en ce que le gaz d'isolation est choisi parmi l'hexafluorure de soufre, le tétrachlorure de carbone ou le chloroforme.
5. 5. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 2 à 3028591 19 4, caractérisé en ce que la pression partielle du gaz d'isolation est comprise entre lmbar et 50mbar.
6. 6. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le gaz d'isolation représente moins 5 de 100% du gaz présent dans ledit espace annulaire qui comprend en outre un ou plusieurs autres gaz ayant chacun une conductivité thermique inférieure ou égale à 27mW.m-1.K-1.
7. 7. Conduit (1) chauffé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit ou lesdits autres gaz 10 comprennent de l'air ou de l'azote.
8. 8. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent au moins un enduit d'isolation électrique (30) d'épaisseur comprise entre 15 100pm et 1000pm appliqué sur l'enveloppe de transport (2).
9. 9. Conduit (1) chauffé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit enduit d'isolation électrique polymères à coefficient à celui de l'acier. chauffé selon la 20
10. 10. Conduit (1) revendication 9, (30) comprend des d'électrons inférieur d'émission caractérisé en ce que ledit enduit d'isolation électrique (30) comprend des polymères époxyde.
11. 11. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de réduction des 25 décharges électriques partielles comprennent au moins une couche extérieure (102) en matériau électriquement conducteur, d'épaisseur comprise entre lpm et 2000pm, appliquée sur ladite gaine (101) en matériau électriquement isolant de chaque câble de chauffage (3). 30
12. 12. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de réduction des décharges électriques partielles comprennent une couche extérieure (102) semi-conductrice, d'épaisseur comprise entre 20pm et 2000pm, appliquée sur ladite gaine (101) en matériau 35 électriquement isolant de chaque câble de chauffage (3), la couche extérieure semi-conductrice comprenant un matériau électriquement isolant formant une matrice dans laquelle sont incluses des particules de carbone, la concentration des 3028591 20 particules de carbone permettant de réaliser une liaison électrique continue à travers la matrice.
13. 13. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de réduction des 5 décharges électriques partielles comprennent une couche intérieure (103) semi-conductrice, d'épaisseur comprise entre 20um et 2000um, disposée entre ladite âme (100) et ladite gaine (101) de chaque câble, la couche intérieure semiconductrice comprenant un matériau électriquement isolant 10 formant une matrice dans laquelle sont incluses des particules de carbone, la concentration des particules de carbone permettant de réaliser une liaison électrique continue à travers la matrice.
14. 14. Conduit (1) chauffé selon l'une des revendications 1 15 à 13, caractérisé en ce que les moyens de réduction des décharges électriques partielles sont agencés de façon à empêcher les décharges électriques partielles pour une tension d'alimentation dudit ou desdits câbles électriques de chauffage (3) d'au moins 300V pour une pression réduite dans 20 l'espace annulaire comprise entre lmbar et 100mbar.