FR3067090A1 - CONNECTION TIP FOR A FLEXIBLE CONDUIT AND ASSOCIATED MOUNTING METHOD - Google Patents

CONNECTION TIP FOR A FLEXIBLE CONDUIT AND ASSOCIATED MOUNTING METHOD Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un embout de connexion d'une conduite flexible (10) de transport de fluide. La conduite flexible (10) comprend au moins une gaine tubulaire (20) et au moins une couche (24, 25) d'amures de traction disposée extérieurement par rapport à la gaine tubulaire (20), la couche d'armures (24, 25) comprenant une pluralité d'éléments d'armure (29) filiformes. L'embout comporte au moins un tronçon d'extrémité de chaque élément d'armure, une voûte d'extrémité et un capot fixé sur la voûte d'extrémité, la voûte d'extrémité et le capot délimitant entre eux une chambre de réception de chaque tronçon d'extrémité, la chambre de réception étant remplie d'un matériau de remplissage. Le matériau de remplissage est une résine époxy comprenant des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy. Un tel embout présente une reprise en tension axiale améliorée et un risque de défaillance en fatigue diminué.The invention relates to a connection end piece for a flexible pipe (10) for transporting fluid. The flexible pipe (10) comprises at least one tubular sheath (20) and at least one layer (24, 25) of tensile armor disposed externally with respect to the tubular sheath (20), the armor layer (24, 25) comprising a plurality of threadlike armor elements (29). The end piece comprises at least one end section of each armor element, an end vault and a cap fixed to the end vault, the end vault and the cap defining between them a chamber for receiving each end section, the receiving chamber being filled with a filling material. The filler material is an epoxy resin comprising carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin. Such an end piece has improved axial tension recovery and a reduced risk of fatigue failure.

Description

Embout de connexion d'une conduite flexible et procédé de montage associéConnecting piece for a flexible pipe and associated mounting method

La présente invention concerne un embout de connexion d’une conduite flexible de transport de fluide, la conduite flexible comprenant au moins une gaine tubulaire et au moins une couche d’amures de traction disposée extérieurement par rapport à la gaine tubulaire, la couche d’armures comprenant une pluralité d’éléments d’armure filiformes, l’embout comportant :The present invention relates to a connection end piece for a flexible fluid transport pipe, the flexible pipe comprising at least one tubular sheath and at least one layer of tensile tackies disposed externally relative to the tubular sheath, the layer of armor comprising a plurality of filiform armor elements, the tip comprising:

au moins un tronçon d’extrémité de chaque élément d’armure, une voûte d’extrémité et un capot fixé sur la voûte d’extrémité, la voûte d’extrémité et le capot délimitant entre eux une chambre de réception de chaque tronçon d’extrémité, la chambre de réception étant remplie d’un matériau de remplissage comprenant une résine époxy.at least one end section of each armor element, an end vault and a cover fixed to the end vault, the end vault and the cover delimiting between them a chamber for receiving each section of end, the receiving chamber being filled with a filling material comprising an epoxy resin.

La conduite est en particulier une conduite flexible de type non liée (« unbonded >>) destinée au transport d’hydrocarbures à travers une étendue d'eau, tel qu'un océan, une mer, un lac ou une rivière, ou à l’injection d’eau pour la stimulation de puits.The pipe is in particular a flexible pipe of unbounded type intended for the transport of hydrocarbons through a body of water, such as an ocean, a sea, a lake or a river, or to the injection of water for well stimulation.

Une telle conduite flexible est par exemple réalisée suivant les documents normatifs API 17J (Spécification for Unbonded Flexible Pipe) et API RP 17B (Recommended Practice for Flexible Pipe) établis par l’American Petroleum Institute.Such a flexible pipe is, for example, produced according to the normative documents API 17J (Specification for Unbonded Flexible Pipe) and API RP 17B (Recommended Practice for Flexible Pipe) established by the American Petroleum Institute.

La conduite est généralement formée d’un ensemble de couches concentriques et superposées. Elle est considérée comme « non liée >> au sens de la présente invention dès lors qu’au moins une des couches de la conduite est apte à se déplacer longitudinalement par rapport aux couches adjacentes lors d’une flexion de la conduite. En particulier, une conduite non liée est une conduite dépourvue de matériaux liants raccordant des couches formant la conduite.The pipe is generally formed by a set of concentric and superimposed layers. It is considered to be "unbound" in the sense of the present invention when at least one of the layers of the pipe is able to move longitudinally relative to the adjacent layers during bending of the pipe. In particular, an unbound pipe is a pipe devoid of binding materials connecting the layers forming the pipe.

La conduite est généralement disposée à travers une étendue d'eau, entre un ensemble de fond, destiné à recueillir le fluide exploité dans le fond de l’étendue d’eau et un ensemble de surface flottant destiné à collecter et à distribuer le fluide. L’ensemble de surface peut être une plateforme semi-submersible, un FPSO ou un autre ensemble flottant.The pipe is generally arranged through a body of water, between a bottom assembly, intended to collect the fluid exploited in the bottom of the body of water, and a floating surface assembly intended to collect and distribute the fluid. The surface assembly may be a semi-submersible platform, an FPSO or other floating assembly.

Dans certains cas, pour l’exploitation de fluides en eaux profondes, la conduite flexible présente une longueur supérieure à 800 m. Les extrémités de la conduite présentent des embouts pour le raccordement à l'ensemble de fond et à l'ensemble de surface.In some cases, for the exploitation of fluids in deep waters, the flexible pipe has a length greater than 800 m. The ends of the pipe have end fittings for connection to the bottom assembly and the surface assembly.

Ces conduites subissent des efforts très élevés en traction axiale, notamment lorsque l’étendue d’eau dans laquelle est disposée la conduite est très profonde.These pipes undergo very high forces in axial traction, especially when the body of water in which the pipe is arranged is very deep.

Dans ce cas, l’embout supérieur reliant la conduite à l’ensemble de surface doit reprendre une tension axiale très importante, qui peut atteindre plusieurs centaines de tonnes. Ces efforts sont transmis à l’embout par l’intermédiaire des couches d’armures de traction s’étendant le long de la conduite.In this case, the upper end connecting the pipe to the surface assembly must take up a very high axial tension, which can reach several hundred tonnes. These forces are transmitted to the end piece through the layers of tensile armor extending along the pipe.

La tension axiale présente non seulement une valeur moyenne élevée, mais aussi des variations permanentes en fonction des mouvements verticaux de l’ensemble de surface et de la conduite, sous l’effet de l'agitation de l’étendue d’eau provoquée par la houle ou par les vagues.The axial tension presents not only a high average value, but also permanent variations as a function of the vertical movements of the surface assembly and of the pipe, under the effect of the agitation of the expanse of water caused by the swell or by waves.

Les variations de tension axiale peuvent atteindre plusieurs dizaines de tonnes et se répéter continuellement durant la durée de service de la conduite. En 20 ans, le nombre de cycles peut ainsi atteindre plus de 20 millions.Variations in axial tension can reach several tens of tonnes and be repeated continuously during the service life of the pipe. In 20 years, the number of cycles can reach more than 20 million.

Il est donc nécessaire d’assurer une fixation particulièrement robuste entre les couches d’armures de traction et le corps de l’embout.It is therefore necessary to ensure a particularly robust fixing between the layers of tensile armor and the body of the end piece.

WO 2014/173874 décrit un embout du type précité. L’ancrage des armures est assuré généralement par les frottements entre les fils d’armure et la résine époxy coulée dans la chambre délimitée par la voûte et le capot.WO 2014/173874 describes a nozzle of the aforementioned type. The anchoring of the armor is generally ensured by the friction between the armor wires and the epoxy resin poured into the chamber delimited by the roof and the hood.

Cependant, les contraintes engendrées par les efforts de traction des armures lors de la manipulation de l’installation et de l’exploitation de l’embout entraînent une dégradation de la résine époxy. A terme, des fissures peuvent apparaître et se propager dans la résine, fragilisant l’adhésion entre le matériau de remplissage et les armures, et donc l’ancrage des armures au sein de l’embout.However, the stresses generated by the tensile forces of the armor during the handling of the installation and the operation of the end piece lead to degradation of the epoxy resin. Ultimately, cracks may appear and spread in the resin, weakening the adhesion between the filling material and the armor, and therefore the anchoring of the armor within the end piece.

Ces fissures favorisent également le contact entre le fluide annulaire et les armures. Ce fluide annulaire est généralement composé d’eau provenant de la condensation d’eau à travers les couches de la conduite, d’eau de mer suite à une inondation accidentelle due à une déchirure de la gaine externe de la conduite et/ou de gaz issus du fluide transporté (hydrocarbures, CO2 et H2S notamment) qui auraient diffusés à travers les couches polymériques de la conduite. Ce fluide annulaire s’accumule dans les fissures présentes dans la résine. Or, les fissures sont particulièrement localisées à l’interface du matériau de remplissage et du tronçon d’extrémité de la nappe d’armure. Il y a donc plus de contact entre le fluide annulaire et les armures, ce qui accélère la dégradation de la nappe d’armure.These cracks also promote contact between the annular fluid and the armor. This annular fluid is generally composed of water coming from the condensation of water through the layers of the pipe, sea water following an accidental flooding due to a tearing of the external sheath of the pipe and / or gas from the transported fluid (hydrocarbons, CO 2 and H 2 S in particular) which would have diffused through the polymeric layers of the pipe. This annular fluid accumulates in the cracks present in the resin. However, the cracks are particularly localized at the interface of the filling material and the end section of the armor ply. There is therefore more contact between the annular fluid and the armor, which accelerates the degradation of the armor ply.

Un but de l’invention est d’obtenir un embout d’une conduite flexible présentant une reprise en tension axiale améliorée et un risque de défaillance en fatigue diminué.An object of the invention is to obtain an end piece of a flexible pipe having improved axial tension recovery and a reduced risk of fatigue failure.

A cet effet, l’invention a pour objet un embout du type précité, caractérisé en ce que le matériau de remplissage comprend des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy.To this end, the invention relates to a tip of the aforementioned type, characterized in that the filling material comprises carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin.

L’utilisation de nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy permet avantageusement d’améliorer la résistance à la fracture du matériau de remplissage, et d’améliorer l’adhésion entre le matériau de remplissage et les tronçons d’extrémité de la nappe d’armure, notamment en limitant l’apparition de fissures dans le matériau de remplissage et la propagation de ces fissures. Il est ainsi possible :The use of carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin advantageously makes it possible to improve the fracture resistance of the filling material, and to improve the adhesion between the filling material and the end sections of the ply d armor, in particular by limiting the appearance of cracks in the filling material and the propagation of these cracks. It is thus possible:

- d’exploiter la conduite flexible dans des eaux plus profondes, qui induisent une charge axiale plus élevée sur l’embout auquel la conduite est liée, et/ou- to operate the flexible pipe in deeper waters, which induce a higher axial load on the end piece to which the pipe is linked, and / or

- de limiter les dimensions de l’embout par rapport à un embout dont le matériau de remplissage serait constitué de résine époxy, et par conséquent de limiter les coûts.- to limit the dimensions of the tip compared to a tip whose filling material would be made of epoxy resin, and therefore to limit costs.

En outre, l’utilisation de nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy permet généralement d’améliorer le module de Young du matériau de remplissage.In addition, the use of carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin generally improves the Young's modulus of the filling material.

Par nanotubes de carbone « liés chimiquement >> à la résine époxy, on entend que les nanotubes de carbone comprennent au moins un groupement susceptible de former une liaison chimique avec la résine époxy. On entend par « groupement susceptible de former une liaison chimique >> tout atome, fonction susceptible de former une liaison chimique ou tout groupe porteur d’un tel atome ou d’une telle fonction. La liaison chimique est par exemple une liaison covalente, ionique ou une liaison hydrogène. De préférence, les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par au moins une liaison covalente et/ou hydrogène.By carbon nanotubes "chemically bonded" to the epoxy resin is meant that the carbon nanotubes comprise at least one group capable of forming a chemical bond with the epoxy resin. The term "group capable of forming a chemical bond" means any atom, function capable of forming a chemical bond or any group carrying such an atom or such a function. The chemical bond is for example a covalent, ionic bond or a hydrogen bond. Preferably, the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by at least one covalent and / or hydrogen bond.

L’embout selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :The tip according to the invention may include one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination:

les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par liaison covalente, notamment de type éther, ester, amine, amide ou carbamate.the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by covalent bond, in particular of ether, ester, amine, amide or carbamate type.

les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par liaison hydrogène, les nanotubes de carbone étant de préférence porteurs d’au moins un groupe R choisi parmi un groupe -CORi, -OR2 et -NR3R4, oùthe carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by hydrogen bonding, the carbon nanotubes preferably carrying at least one R group chosen from a group -CORi, -OR 2 and -NR 3 R 4 , where

Ri est choisi parmi -OR5 et NR6R7, etRi is chosen from -OR 5 and NR 6 R 7 , and

R2, R3, R4, Rs, R6 et R7 sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone,R 2 , R 3 , R 4 , Rs, R 6 and R 7 are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms,

R étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.R being preferably chosen from -COOH, -OH and -NH 2 .

les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par liaison hydrogène et par liaison covalente, la concentration massique en nanotubes de carbone dans la résine époxy est comprise entre 0,05% et 4%, les nanotubes de carbone sont choisis parmi les nanotubes monofeuillets (SWNT), des nanotubes doubles feuillets (DWNT), des nanotubes multifeuillets (MWNT), ou un mélange de ceux-ci, les nanotubes de carbone ont un diamètre compris entre 8 nm et 50 nm et une longueur comprise entre 1 pm et 50 μητ Leur rapport de forme (rapport de la longueur sur le diamètre, « aspect ratio >> en anglais) est de préférence supérieur ou égal à 100, le matériau de remplissage comprend au moins 50% en poids, notamment au moins 75% en poids, en particulier au moins 90% en poids de résine époxy, le matériau de remplissage comprend un mélange de résine époxy, le matériau de remplissage comprend une résine époxy obtenue à partir de bisphénol A, de bisphénol F ou d’un mélange de bisphénol A et F, ou un mélange de telles résines époxy, et/ou chaque élément d’armure est formé par un ruban en matériau composite comprenant une matrice polymérique renforcée par des fibres de carbone.the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by hydrogen bonding and by covalent bonding, the mass concentration of carbon nanotubes in the epoxy resin is between 0.05% and 4%, the carbon nanotubes are chosen from single-walled nanotubes (SWNT), double-sheet nanotubes (DWNT), multi-sheet nanotubes (MWNT), or a mixture thereof, carbon nanotubes have a diameter between 8 nm and 50 nm and a length between 1 pm and 50 μητ Their aspect ratio (ratio of length to diameter, "aspect ratio" in English) is preferably greater than or equal to 100, the filling material comprises at least 50% by weight, in particular at least 75% by weight , in particular at least 90% by weight of epoxy resin, the filling material comprises a mixture of epoxy resin, the filling material comprises an epoxy resin obtained from bisphenol A, bisphenol F or a mixture of bisphenol A and F, or a mixture of such epoxy resins, and / or each weave element is formed by a ribbon of composite material comprising a polymer matrix reinforced with carbon fibers.

Le matériau de remplissage peut être exempt de charge autre que les nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy, ou bien il peut contenir d’autres charges notamment des charges minérales, par exemple du quartz ou du mica.The filling material may be free of filler other than carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin, or it may contain other fillers, in particular mineral fillers, for example quartz or mica.

L’invention a également pour objet une conduite flexible de transport de fluide, comprenant :The subject of the invention is also a flexible pipe for transporting fluid, comprising:

une gaine tubulaire, au moins une couche d’armures de traction disposée extérieurement par rapport à la gaine tubulaire, la couche d’armures de traction comprenant une pluralité d’éléments d’armure filiformes, un embout tel que décrit précédemment, monté à l’extrémité de la gaine tubulaire.a tubular sheath, at least one layer of tensile armor disposed externally with respect to the tubular sheath, the layer of tensile armor comprising a plurality of filiform weave elements, a nozzle as described above, mounted on the end of the tubular sheath.

L’invention a aussi pour objet un procédé de montage d’un embout d’une conduite flexible de transport de fluide, comprenant les étapes suivantes :The subject of the invention is also a method of mounting a nozzle for a flexible fluid transport pipe, comprising the following steps:

fourniture d’une gaine tubulaire, disposition d’au moins une couche d’armures de traction à l’extérieur de la gaine tubulaire, la couche d’armures de traction comprenant une pluralité d’éléments d’armure filiformes, chaque élément d’armure comprenant un tronçon d’extrémité, mise en place d’une voûte d’extrémité et d’un capot fixé sur la voûte d’extrémité, la voûte d’extrémité et le capot délimitant entre eux une chambre de réception du tronçon d’extrémité, introduction d’un matériau de remplissage dans la chambre de réception pour noyer le tronçon d’extrémité, le matériau de remplissage est une résine époxy comprenant des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy.provision of a tubular sheath, arrangement of at least one layer of tensile armor on the outside of the tubular sheath, the layer of tensile armor comprising a plurality of filiform weave elements, each element armor comprising an end section, establishment of an end vault and a cover fixed to the end vault, the end vault and the cover delimiting between them a chamber for receiving the section of end, introduction of a filling material into the receiving chamber to drown the end section, the filling material is an epoxy resin comprising carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin.

Avant d’être introduit dans la chambre de réception, le matériau de remplissage peut être préparé par mélange d’une résine époxy et de nanotubes de carbone porteurs d’au moins un groupement A susceptible de former une liaison chimique avec la résine époxy.Before being introduced into the receiving chamber, the filling material can be prepared by mixing an epoxy resin and carbon nanotubes carrying at least one group A capable of forming a chemical bond with the epoxy resin.

Ce groupement A est notamment choisi parmi un groupe -X, -COX, -CORi, -OR2 et -NR3R4, où :This group A is in particular chosen from a group -X, -COX, -CORi, -OR 2 and -NR 3 R 4 , where:

- Ri est choisi parmi -OR5 et NR6R7,- Ri is chosen from -OR 5 and NR 6 R 7 ,

- R2, R3, R4, Rs, Re et R7 sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone,- R 2 , R 3 , R 4 , Rs, Re and R7 are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms,

- X est un halogène,- X is a halogen,

A étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.A being preferably chosen from -COOH, -OH and -NH 2 .

Lorsque la liaison chimique formée entre la résine époxy et les nanotubes est une liaison hydrogène, le groupe A est notamment choisi parmi les groupes R définis cidessus.When the chemical bond formed between the epoxy resin and the nanotubes is a hydrogen bond, group A is chosen in particular from the groups R defined above.

Lorsque la liaison chimique formée entre la résine époxy et les nanotubes de carbone est une liaison covalente, le groupe A est choisi de manière à obtenir la liaison souhaitée par réaction entre le groupe A et les groupes fonctionnels présents sur la résine époxy. Par exemple, si la résine époxy est porteuse de fonctions hydroxyle et que des liaisons ester sont désirées entre la résine époxy et les nanotubes de carbone, on choisira de préférence A représentant -COX ou -COOR5.When the chemical bond formed between the epoxy resin and the carbon nanotubes is a covalent bond, the group A is chosen so as to obtain the desired bond by reaction between the group A and the functional groups present on the epoxy resin. For example, if the epoxy resin carries hydroxyl functions and if ester bonds are desired between the epoxy resin and the carbon nanotubes, it will preferably be chosen A representing -COX or -COOR 5 .

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à tire d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective partiellement écorchée d’un tronçon d’une conduite flexible; et la figure 2 est une vue schématique simplifiée, prise en coupe suivant un plan axial médian, des parties pertinentes d'un embout d'une conduite flexible selon un mode de réalisation de l'invention.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a section d '' flexible driving; and FIG. 2 is a simplified schematic view, taken in section along a median axial plane, of the relevant parts of a nozzle of a flexible pipe according to an embodiment of the invention.

Dans tout ce qui suit, les termes « extérieur >> et « intérieur >> s’entendent généralement de manière radiale par rapport à un axe A-A’ de la conduite, le terme « extérieur >> s’entendant comme relativement plus éloigné radialement de l’axe A-A’ et le terme « intérieur >> s’entendant comme relativement plus proche radialement de l’axe A-A’ de la conduite.In what follows, the terms "exterior" and "interior" are generally understood to be radially with respect to an axis A-A 'of the pipe, the term "exterior" being understood to be relatively more distant. radially from the axis A-A 'and the term "interior" being understood as being relatively closer radially to the axis A-A' of the pipe.

Les termes « avant >> et « arrière >> s’entendent de manière axiale par rapport à un axe A-A’ de la conduite, le terme « avant >> s’entendant comme relativement plus éloigné du milieu de la conduite et plus proche d’une de ses extrémités, le terme « arrière >> s’entendant comme relativement plus proche du milieu de la conduite et plus éloigné d’une de ses extrémités. Le milieu de la conduite est le point de la conduite situé à égale distance des deux extrémités de cette dernière.The terms "front" and "rear" are understood to be axially relative to an axis A-A 'of the pipe, the term "front" being understood to be relatively more distant from the center of the pipe and more near one of its ends, the term “rear” being understood as being relatively closer to the middle of the pipe and more distant from one of its ends. The middle of the pipe is the point of the pipe located at equal distance from the two ends of the latter.

Une conduite flexible 10 selon l’invention est illustrée partiellement par la figure 1.A flexible pipe 10 according to the invention is partially illustrated in FIG. 1.

La conduite flexible 10 comporte un tronçon central 12 illustré en partie sur la figure 1. Elle comporte, à chacune des extrémités axiales du tronçon central 12, un embout d’extrémité 14 (non visible sur la Figure 1) dont les parties pertinentes sont représentées sur la figure 2.The flexible pipe 10 comprises a central section 12 illustrated in part in FIG. 1. It comprises, at each of the axial ends of the central section 12, an end piece 14 (not visible in Figure 1), the relevant parts of which are shown. in figure 2.

En référence à la figure 1, la conduite 10 délimite un passage central 16 de circulation d’un fluide, avantageusement d’un fluide pétrolier. Le passage central 16 s’étend suivant un axe A-A’, entre l’extrémité amont et l’extrémité aval de la conduite 10. Il débouche à travers les embouts 14.Referring to Figure 1, the pipe 10 defines a central passage 16 for the circulation of a fluid, advantageously a petroleum fluid. The central passage 16 extends along an axis A-A ’, between the upstream end and the downstream end of the pipe 10. It opens out through the end pieces 14.

La conduite flexible 10 est destinée à être disposée à travers une étendue d’eau (non représentée) dans une installation d’exploitation de fluide, notamment d’hydrocarbures.The flexible pipe 10 is intended to be disposed through a body of water (not shown) in a facility for the exploitation of fluid, in particular of hydrocarbons.

L’étendue d’eau est par exemple, une mer, un lac ou un océan. La profondeur de l’étendue d’eau au droit de l’installation d’exploitation de fluide est par exemple comprise entre 500 m et 3000 m.The body of water is, for example, a sea, a lake, or an ocean. The depth of the body of water at the right of the fluid exploitation installation is for example between 500 m and 3000 m.

L’installation d’exploitation de fluide comporte un ensemble de surface notamment flottant et un ensemble de fond (non représentés) qui sont généralement raccordés entre eux par la conduite flexible 10.The fluid operating installation comprises a surface assembly, in particular a floating surface, and a bottom assembly (not shown) which are generally connected together by the flexible pipe 10.

La conduite flexible 10 est de préférence une conduite « non liée >> (désignée par le terme anglais « unbonded »).The flexible pipe 10 is preferably an "unbound" pipe (designated by the English term "unbonded").

Au moins deux couches adjacentes de la conduite flexible 10 sont libres de se déplacer longitudinalement l’une par rapport à l’autre lors d’une flexion de la conduite. Avantageusement, toutes les couches de la conduite flexible sont libres de se déplacer l’une par rapport à l’autre. Une telle conduite est par exemple décrite dans les documents normatifs publiés par l’American Petroleum Institute (API), API 17J, 4eme édition, Mai 2014 et API RP17B, 5ème édition, Mai 2014.At least two adjacent layers of the flexible pipe 10 are free to move longitudinally relative to one another during bending of the pipe. Advantageously, all the layers of the flexible pipe are free to move relative to each other. Such conduct is for example described in the normative documents published by the American Petroleum Institute (API), API 17J, 4 th edition, May 2014 and API RP17B, 5 th edition, May 2014.

Comme illustré par la figure 1, la conduite 10 délimite une pluralité de couches concentriques autour de l’axe A-A’, qui s’étendent continûment le long du tronçon central 12 jusqu’aux embouts 14 situés aux extrémités de la conduite.As illustrated in FIG. 1, the pipe 10 delimits a plurality of concentric layers around the axis A-A ’, which extend continuously along the central section 12 to the end pieces 14 located at the ends of the pipe.

Selon l’invention, la conduite 10 comporte au moins une première gaine tubulaire 20 à base de matériau polymère constituant avantageusement une gaine de pression.According to the invention, the pipe 10 comprises at least a first tubular sheath 20 based on polymer material advantageously constituting a pressure sheath.

La conduite 10 comporte en outre au moins une couche d’armures de traction 24, 25 disposée extérieurement par rapport à la première gaine 20.The pipe 10 further comprises at least one layer of tensile armor 24, 25 disposed externally relative to the first sheath 20.

Avantageusement, et selon l’utilisation souhaitée, la conduite 10 comporte en outre une carcasse interne 26 disposée à l’intérieur de la gaine de pression 20, une voûte de pression 28 intercalée entre la gaine de pression 20 et la ou les couches d’armures de traction 24, 25 et une gaine externe 30, destinée à la protection de la conduite 10.Advantageously, and according to the desired use, the pipe 10 further comprises an internal carcass 26 disposed inside the pressure sheath 20, a pressure vault 28 interposed between the pressure sheath 20 and the layer or layers of tensile armor 24, 25 and an external sheath 30, intended for the protection of the pipe 10.

De manière connue, la gaine de pression 20 est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans le passage 16. Elle est formée en matériau polymère, par exemple à base d’une polyoléfine tel que du polyéthylène, à base d’un polyamide tel que du PA11 ou du PA12, ou à base d’un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF).In known manner, the pressure sheath 20 is intended to seal the fluid transported in the passage 16. It is formed from a polymer material, for example based on a polyolefin such as polyethylene, based on a polyamide. such as PA11 or PA12, or based on a fluorinated polymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF).

L’épaisseur de la gaine de pression 20 est par exemple comprise entre 5 mm et 20 mm.The thickness of the pressure sheath 20 is for example between 5 mm and 20 mm.

La carcasse 26, lorsqu’elle est présente, est formée par exemple d’un feuillard métallique profilé, enroulé en spirale. Les spires du feuillard sont avantageusement agrafées les unes aux autres, ce qui permet de reprendre les efforts radiaux d’écrasement.The carcass 26, when present, is formed for example of a profiled metal strip, wound in a spiral. The turns of the strip are advantageously stapled to each other, which makes it possible to take up the radial crushing forces.

Dans cet exemple, la carcasse 26 est disposée à l’intérieur de la gaine de pression 20. La conduite est alors désignée par le terme anglais « rough bore >> en raison de la géométrie de la carcasse 26In this example, the carcass 26 is disposed inside the pressure sheath 20. The pipe is then designated by the English term "rough bore" because of the geometry of the carcass 26

En variante (non représentée), la conduite flexible 10 est dépourvue de carcasse interne 26, elle est alors désignée par le terme anglais « smooth bore >>.Alternatively (not shown), the flexible pipe 10 is devoid of internal carcass 26, it is then designated by the English term "smooth bore".

L’enroulement hélicoïdal du feuillard métallique profilé formant la carcasse 26 est à pas court, c’est-à-dire qu’il présente un angle d’hélice de valeur absolue proche de 90°, typiquement compris entre 75° et 90°.The helical winding of the profiled metal strip forming the carcass 26 is short-pitched, that is to say it has an absolute helix angle close to 90 °, typically between 75 ° and 90 °.

Dans cet exemple, la voûte de pression 28 est destinée à reprendre les efforts liés à la pression régnant à l’intérieur de la gaine de pression 20. Elle est par exemple formée d’un fil profilé métallique entouré en hélice autour de la gaine 20. Le fil profilé présente généralement une géométrie complexe, notamment en forme de Z, de T, de U, de K, de X ou de I.In this example, the pressure vault 28 is intended to take up the forces associated with the pressure prevailing inside the pressure sheath 20. It is for example formed from a metallic profiled wire surrounded in a helix around the sheath 20 The profiled wire generally has a complex geometry, in particular in the form of Z, T, U, K, X or I.

La voûte de pression 28 est enroulée en hélice à pas court autour de la gaine de pression 20, c’est-à-dire avec un angle d’hélice de valeur absolue proche de 90°, typiquement compris entre 75° et 90°.The pressure vault 28 is wound in a short pitch helix around the pressure sheath 20, that is to say with an absolute helix angle close to 90 °, typically between 75 ° and 90 °.

La conduite flexible 10 selon l’invention comprend au moins une couche d’armuresThe flexible pipe 10 according to the invention comprises at least one layer of armor

24, 25 formée d’un enroulement hélicoïdal d’au moins un élément d’armure 29 allongé.24, 25 formed of a helical winding of at least one elongated armor element 29.

Dans l’exemple représenté sur la figure 1, la conduite flexible 10 comporte une pluralité de couches d’armures 24, 25, notamment une couche d’armures intérieure 24, appliquée sur la voûte de pression 28 (ou sur la gaine 20 lorsque la voûte 28 est absente) et une couche d’armures extérieure 25 autour de laquelle est disposée la gaine extérieure 30. La conduite flexible peut comprendre quatre couches d’armures.In the example shown in FIG. 1, the flexible pipe 10 comprises a plurality of layers of armor 24, 25, in particular an inner layer of armor 24, applied to the pressure vault 28 (or to the sheath 20 when the arch 28 is absent) and an outer layer of armor 25 around which the outer sheath 30 is arranged. The flexible pipe can comprise four layers of armor.

Chaque couche d’armures 24, 25 comporte des éléments d’armure 29 longitudinaux enroulés à pas long autour de l’axe A-A’ de la conduite.Each layer of armor 24, 25 has longitudinal armor elements 29 wound in a long pitch around the axis A-A ’of the pipe.

Par « enroulé à pas long », on entend que la valeur absolue de l’angle d’hélice est inférieure à 60°, et est typiquement comprise entre25° et 55°.By "coiled in long pitch", it is meant that the absolute value of the helix angle is less than 60 °, and is typically between 25 ° and 55 °.

Les éléments d’armure 29 d’une première couche 24 sont enroulés généralement suivant un angle opposé par rapport aux éléments d’armure 29 d’une deuxième coucheThe armor elements 29 of a first layer 24 are wound generally at an opposite angle with respect to the armor elements 29 of a second layer

25. Ainsi, si l’angle d’enroulement des éléments d’armure 29 de la première couche 24 est égal à + α, a étant compris entre 25° et 55°, l’angle d’enroulenœnt des éléments d’armure 29 de la deuxième couche d’armure 25 disposée au contact de la première couche d’armures 24 est par exemple égal à - a.25. Thus, if the winding angle of the armor elements 29 of the first layer 24 is equal to + α, a being between 25 ° and 55 °, the angle of winding of the armor elements 29 of the second armor layer 25 disposed in contact with the first armor layer 24 is for example equal to - a.

Les éléments d’armure 29 sont par exemple formés par des fils métalliques, notamment des fils en acier, ou par des rubans en matériau composite, par exemple des rubans renforcés de fibres de carbone.The armor elements 29 are for example formed by metallic wires, in particular steel wires, or by ribbons of composite material, for example ribbons reinforced with carbon fibers.

Dans les embouts usuels, l’ancrage des éléments d’armure 29 formé par des rubans en matériau composite comprenant une matrice polymérique renforcée par des fibres de carbone au sein du matériau de remplissage est généralement difficile. Il est donc particulièrement avantageux d’utiliser le matériau de remplissage 82 selon l’invention dans ce cas.In the usual end caps, anchoring the armor elements 29 formed by ribbons of composite material comprising a polymer matrix reinforced with carbon fibers within the filling material is generally difficult. It is therefore particularly advantageous to use the filling material 82 according to the invention in this case.

Cette matrice est par exemple formée d’une résine thermodurcissable ou d’une résine thermoplastique. La résine thermodurcissable est par exemple une résine époxy, une résine de type polyimide, une résine polyuréthane ou tout autre thermodurcissable convenant à la présente application. En variante, la résine thermoplastique est par exemple choisie parmi les résines polyamide, polyoléfine, polyester, polyétheréthercétone, polyéthercétonecétone, polyimide, polystyrène, polymère fluoré thermoplastique tel que le polyfluorure de vinylidène, le polytétrafluoroéthylène ou tout autre thermoplastique convenant à la présente application.This matrix is for example formed from a thermosetting resin or from a thermoplastic resin. The thermosetting resin is for example an epoxy resin, a resin of the polyimide type, a polyurethane resin or any other thermosetting suitable for the present application. As a variant, the thermoplastic resin is for example chosen from polyamide, polyolefin, polyester, polyetheretherketone, polyetherketoneketone, polyimide, polystyrene, fluorinated thermoplastic polymer such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or any other thermoplastic suitable for the present application.

Ce ruban est généralement de type ultra-dense. Le taux de fibres de carbone, pris en volume par rapport au volume total de fibres de carbone et de la matrice polymérique composant l’élément d’armure 29 est généralement supérieur à 50%, avantageusement supérieur ou égal à 60% et de préférence supérieur ou égal à 70%.This tape is generally of the ultra-dense type. The level of carbon fibers, taken in volume relative to the total volume of carbon fibers and of the polymer matrix composing the armor element 29 is generally greater than 50%, advantageously greater than or equal to 60% and preferably greater or equal to 70%.

Comme on le verra plus bas, les éléments d'armure 29 présentent chacun un tronçon d'extrémité 32 introduit dans l'embout 14. Le tronçon d'extrémité 32 s'étend jusqu'à une extrémité libre disposée dans l'embout 14. Il présente avantageusement une trajectoire hélicoïdale ou pseudo-hélicoïdale d’axe A-A’ dans l’embout 14.As will be seen below, the armor elements 29 each have an end section 32 introduced into the end piece 14. The end section 32 extends to a free end disposed in the end piece 14. It advantageously has a helical or pseudo-helical trajectory of axis AA ′ in the end piece 14.

La gaine externe 30 est destinée à empêcher la perméation de fluide depuis l’extérieur de la conduite flexible vers l’intérieur. Elle est avantageusement réalisée en matériau polymère, notamment à base d’une polyoléfine, tel que du polyéthylène, à base d’un polyamide, tel que du PA11 ou du PA12, ou à base d’un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF).The outer sheath 30 is intended to prevent permeation of fluid from the outside of the flexible pipe to the inside. It is advantageously made of polymer material, in particular based on a polyolefin, such as polyethylene, based on a polyamide, such as PA11 or PA12, or based on a fluorinated polymer such as polyvinylidene fluoride. (PVDF).

L’épaisseur de la gaine externe 30 est par exemple comprise entre 5 mm et 15 mm.The thickness of the outer sheath 30 is for example between 5 mm and 15 mm.

La conduite peut comprendre des couches supplémentaires (non représentées), par exemple :The pipe can include additional layers (not shown), for example:

- une couche anti-usure (généralement en polymère) entre les couches métalliques (notamment entre la voûte de pression 28 et la nappe d’armure 24, ou entre les deux nappes d’armure 24 et 25), qui permet d’éviter les frictions des couches métalliques entre elles qui peuvent provoquer leur détérioration,- an anti-wear layer (generally made of polymer) between the metal layers (in particular between the pressure vault 28 and the armor ply 24, or between the two armor plies 24 and 25), which makes it possible to avoid friction of the metal layers between them which can cause their deterioration,

- une couche polymérique intermédiaire, et/ou- an intermediate polymeric layer, and / or

- une couche polymérique d’isolation thermique.- a polymeric thermal insulation layer.

Comme illustré par la figure 2, chaque embout 14 comporte une voûte d’extrémité 50 et un capot extérieur de liaison 51 faisant saillie axialement vers l’arrière à partir de la voûte 50. Le capot 51 délimite, avec la voûte d’extrémité 50, une chambre 52 de réception des extrémités libres 32 des éléments d'armure 29.As illustrated in FIG. 2, each end piece 14 has an end vault 50 and an external connecting cover 51 projecting axially towards the rear from the roof 50. The cover 51 delimits, with the end vault 50 , a chamber 52 for receiving the free ends 32 of the armor elements 29.

L’embout 14 comporte en outre un ensemble avant 54 d'étanchéité autour de la gaine de pression 20, représenté schématiquement sur la figure 2, et un ensemble arrière (non représenté) d'étanchéité autour de la gaine extérieure 30.The end piece 14 further comprises a front sealing assembly 54 around the pressure sheath 20, shown diagrammatically in FIG. 2, and a rear sealing assembly (not shown) around the outer sheath 30.

L’embout 14 comprend avantageusement un organe annulaire 80 de maintien des couches d’armures 24, 25 situé dans la zone arrière de l’embout.The end piece 14 advantageously comprises an annular member 80 for retaining the layers of armor 24, 25 located in the rear region of the end piece.

Dans cet exemple, la voûte d’extrémité 50 est destinée à raccorder la conduite 10 à un autre embout de connexion 14 ou à des équipements terminaux, avantageusement par l’intermédiaire d’une bride d’extrémité (non représentée).In this example, the end vault 50 is intended to connect the pipe 10 to another connection end piece 14 or to terminal equipment, advantageously by means of an end flange (not shown).

La voûte 50 présente un alésage central destiné à recevoir l’extrémité de la première gaine 20 et à permettre l’écoulement du fluide circulant à travers le passage central 16 vers l’extérieur de la conduite 10.The vault 50 has a central bore intended to receive the end of the first sheath 20 and to allow the flow of the fluid flowing through the central passage 16 towards the outside of the pipe 10.

Le capot 51 comporte une paroi périphérique 70 tubulaire s'étendant autour de l'axe A-A'. La paroi périphérique 70 présente un bord avant (non représenté) fixé sur la voûte d'extrémité 50, à l'écart radialement des couches d'armures 24, 25 et un bord arrière (non représenté) s'étendant axialement vers l'arrière au-delà de la voûte d’extrémité 50.The cover 51 includes a tubular peripheral wall 70 extending around the axis AA ′. The peripheral wall 70 has a front edge (not shown) fixed to the end arch 50, radially away from the layers of armor 24, 25 and a rear edge (not shown) extending axially towards the rear beyond the end vault 50.

Le capot 51 délimite la chambre 52 radialement vers l'extérieur. Une face arrière (non visible) de la voûte d'extrémité 50 délimite axialement la chambre 52 vers l’avant.The cover 51 delimits the chamber 52 radially outwards. A rear face (not visible) of the end vault 50 axially delimits the chamber 52 towards the front.

Le volume de la chambre 52 varie selon la taille de l’embout. Par exemple, pour une conduite de 6”, soit environ 15,2 cm, le volume de la chambre 52 sera environ de 30L, et pour une conduite de 16”, soit environ 40,6 cm, le volume de la chambre 52 sera environ de 60LThe volume of chamber 52 varies according to the size of the nozzle. For example, for a 6 ”pipe, approximately 15.2 cm, the volume of chamber 52 will be approximately 30L, and for a 16” pipe, approximately 40.6 cm, the volume of chamber 52 will be about 60L

L'ensemble avant d'étanchéité 54 est avantageusement situé à l'avant de l'embout 14, en contact avec la voûte 50, en étant décalé axialement vers l'avant par rapport à l’organe annulaire 80 de maintien, et par rapport à l'ensemble arrière d'étanchéité.The front sealing assembly 54 is advantageously located at the front of the end piece 14, in contact with the arch 50, being offset axially forwards with respect to the annular retaining member 80, and with respect to to the rear sealing assembly.

La voûte 50 est fixée par des moyens de fixation conventionnels, tels qu’une vis, à l’ensemble d’étanchéité 54.The arch 50 is fixed by conventional fixing means, such as a screw, to the sealing assembly 54.

De manière connue, il comporte une bague avant de sertissage, destinée à venir en prise sur la gaine de pression 20.In known manner, it comprises a front crimping ring intended to engage on the pressure sheath 20.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, dans lequel la conduite 10 comporte une voûte de pression 28, l'ensemble avant 54 comporte en outre une bague intermédiaire d'arrêt de la voûte de pression 28.In the example shown in FIG. 1, in which the pipe 10 comprises a pressure vault 28, the front assembly 54 also comprises an intermediate ring for stopping the pressure vault 28.

L'ensemble arrière d'étanchéité est disposé à l'arrière de l’organe annulaire de maintien 80. Il comporte au moins une bague arrière de sertissage sertissant la gaine externe 30.The rear sealing assembly is arranged at the rear of the annular retaining member 80. It comprises at least one rear crimping ring crimping the outer sheath 30.

En référence à la figure 2, l'organe annulaire de maintien 80 est disposé autour des éléments d'armure 29 de la couche d’armures 25, au niveau de la partie arrière de l’embout 14. A l’emplacement de l’organe annulaire de maintien 80, les éléments d’armure 29 des couches d’armure 24, 25 sont enroulés hélicoïdalement avec le même rayon d’hélice que celui qu’ils ont au niveau du tronçon central 12. La zone au niveau de laquelle les couches d’armures 24, 25 s’écartent de manière hélicoïdale de l’axe A-A’ de la conduite pour venir recouvrir l’ensemble avant d’étanchéité 54 et la voûte d’extrémité 50 est située entre l’organe annulaire de maintien 80 et l’avant de l’embout 14.Referring to Figure 2, the annular retaining member 80 is arranged around the armor elements 29 of the armor layer 25, at the rear part of the end piece 14. At the location of the annular holding member 80, the armor elements 29 of the armor layers 24, 25 are wound helically with the same helix radius as that which they have at the level of the central section 12. The zone at which the layers of armor 24, 25 deviate helically from the axis A-A 'of the pipe to cover the front sealing assembly 54 and the end vault 50 is located between the annular member of holding 80 and the front of the nozzle 14.

L’organe annulaire de maintien 80 se présente sous la forme d’un collier, et ne contribue pas significativement à la reprise des efforts de tension. Sa fonction est notamment d’empêcher la désorganisation des couches d’armure 24, 25 pendant le montage de l’embout 14, comme cela sera exposé plus loin.The annular retaining member 80 is in the form of a collar, and does not significantly contribute to the resumption of tensioning forces. Its function is in particular to prevent the disruption of the armor layers 24, 25 during the fitting of the end piece 14, as will be explained below.

L’embout 14 comporte en outre un matériau 82 de remplissage solide. Le matériau de remplissage 82 est disposé dans la chambre 52 autour de l’organe annulaire de maintien 80, de la voûte 50, et des tronçons d'extrémité 32 des éléments d'armure 29.The end piece 14 further comprises a solid filling material 82. The filling material 82 is placed in the chamber 52 around the annular holding member 80, the arch 50, and the end sections 32 of the armor elements 29.

Avantageusement, le matériau de remplissage 82 remplit totalement la chambre 52.Advantageously, the filling material 82 completely fills the chamber 52.

Selon l’invention, le matériau de remplissage 82 est une résine époxy comprenant des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy.According to the invention, the filling material 82 is an epoxy resin comprising carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin.

La résine est de type époxy, c’est-à-dire un polymère obtenu par polymérisation de monomère époxyde. Une résine époxy est un polymère thermodurcissable, qui possède une résistance à la chaleur, des propriétés mécaniques, une résistance chimique et une adhésion des armures meilleures comparées à celles des thermoplastiques. Le matériau de remplissage peut comprendre un mélange de résine époxy.The resin is of the epoxy type, that is to say a polymer obtained by polymerization of epoxy monomer. An epoxy resin is a thermosetting polymer, which has heat resistance, mechanical properties, chemical resistance and better armor adhesion compared to that of thermoplastics. The filler material may include a mixture of epoxy resin.

La résine époxy est par exemple obtenue à partir de bisphénol A, de bisphénol F ou d’un mélange de bisphénol A et F. Le matériau de remplissage peut comprendre un mélange desdites résines époxy.The epoxy resin is for example obtained from bisphenol A, bisphenol F or a mixture of bisphenol A and F. The filling material can comprise a mixture of said epoxy resins.

La résine époxy a de préférence un module de Young compris entre 2 000 MPa et 9 000 MPa et une résistance à la compression compris entre 80 MPa et 130 MPa.The epoxy resin preferably has a Young's modulus of between 2,000 MPa and 9,000 MPa and a compressive strength of between 80 MPa and 130 MPa.

Les nanotubes de carbone peuvent être liés à la résine époxy par liaison covalente, notamment de type éther, ester, amine, amide ou carbamate.The carbon nanotubes can be linked to the epoxy resin by covalent bond, in particular of ether, ester, amine, amide or carbamate type.

Les nanotubes de carbone peuvent être liés à la résine époxy par liaison hydrogène, les nanotubes de carbone étant de préférence porteurs d’au moins un groupe fonctionnel R choisi parmi halogène, -CORi, -OH et -NHR2, où Ri est choisi parmi -OR3, NHR4 et un halogène, et R2, R3 et R4 sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone, R étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.The carbon nanotubes can be linked to the epoxy resin by hydrogen bonding, the carbon nanotubes preferably being carrying at least one functional group R chosen from halogen, -CORi, -OH and -NHR 2 , where Ri is chosen from -OR 3 , NHR 4 and a halogen, and R 2 , R 3 and R 4 are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms, R being preferably chosen from -COOH, -OH and - NH 2 .

Les nanotubes de carbone peuvent être liés à la résine époxy par liaison hydrogène et par liaison covalente.Carbon nanotubes can be linked to the epoxy resin by hydrogen bonding and by covalent bonding.

Les nanotubes de carbone sont notamment choisis parmi les nanotubes monofeuillets (SWNT), des nanotubes doubles feuillets (DWNT), des nanotubes multifeuillets (MWNT), ou un mélange de ceux-ci. Les SWNT et les DWNT permettent généralement d'obtenir un matériau de remplissage 82 dans lequel les nanotubes sont mieux dispersés et présentant des propriétés mécaniques améliorées par rapport à des MWNT. Les MWNT sont néanmoins privilégiés en ce qu’ils sont plus économiques.Carbon nanotubes are in particular chosen from single-sheet nanotubes (SWNT), double-sheet nanotubes (DWNT), multi-sheet nanotubes (MWNT), or a mixture of these. SWNTs and DWNTs generally make it possible to obtain a filling material 82 in which the nanotubes are better dispersed and having improved mechanical properties compared to MWNTs. MWNTs are nonetheless preferred in that they are more economical.

Les nanotubes de carbone ont généralement un diamètre compris entre 8 nm et 50 nm et une longueur comprise entre 1 pm et 50 pm. Leur rapport de forme (rapport de la longueur sur le diamètre, « aspect ratio >> en anglais) est de préférence supérieur ou égal à 100. Le diamètre, la longueur et le rapport de forme peuvent être mesurés par exemple par microscopie électronique à balayage (MEB).Carbon nanotubes generally have a diameter between 8 nm and 50 nm and a length between 1 pm and 50 pm. Their aspect ratio (ratio of length to diameter, "aspect ratio" in English) is preferably greater than or equal to 100. The diameter, length and aspect ratio can be measured for example by scanning electron microscopy (SEM).

La résine époxy présente généralement une concentration massique en nanotubes de carbone comprise entre 0,05 et 4%. La concentration varie en fonction de la nature des nanotubes et en fonction de la composition de la résine, notamment des durcisseurs. Pour une concentration massique en nanotubes de carbone supérieure à 0.05%, la reprise en tension axiale est améliorée et la défaillance en fatigue est diminuée. Pour une concentration massique en nanotubes de carbone supérieure à 4%, la résine est plus fragile et la viscosité de la résine est trop élevée. De plus, plus la concentration en nanotubes est élevée, plus le prix de l’embout augmente.The epoxy resin generally has a mass concentration of carbon nanotubes of between 0.05 and 4%. The concentration varies according to the nature of the nanotubes and according to the composition of the resin, in particular the hardeners. For a mass concentration of carbon nanotubes greater than 0.05%, the axial tension recovery is improved and the fatigue failure is reduced. For a mass concentration of carbon nanotubes greater than 4%, the resin is more fragile and the viscosity of the resin is too high. In addition, the higher the concentration of nanotubes, the higher the price of the tip.

Le matériau 82 remplit sensiblement totalement la chambre 52. Il est de préférence injecté de manière fluide dans la chambre 52 et se solidifie dans celle-ci, en liant les tronçons d'extrémité 32 des éléments d'armure 29 à la voûte 50 et/ou au capotThe material 82 substantially fills the chamber 52. It is preferably injected fluidly into the chamber 52 and solidifies in the latter, by connecting the end sections 32 of the armor elements 29 to the arch 50 and / or on the hood

51.51.

L'assemblage de l'embout 14 selon l'invention est réalisé comme suit.The assembly of the end piece 14 according to the invention is carried out as follows.

Initialement, les différentes couches de la conduite 10 sont coupées à la bonne longueur pour faire apparaître, sur la voûte 28, un tronçon d'extrémité libre 32 de chaque élément d'armure 29 des couches d'armures 24, 25.Initially, the different layers of the pipe 10 are cut to the correct length to reveal, on the roof 28, a free end section 32 of each armor element 29 of the armor layers 24, 25.

Puis, l'organe annulaire 80 dans une configuration expansée est introduit autour de la couche d’armures 25, avant d’être serré autour de cette dernière.Then, the annular member 80 in an expanded configuration is introduced around the armor layer 25, before being tightened around the latter.

Ceci étant fait, les tronçons d'extrémité 32 des éléments d'armure 29 sont repliés vers l'arrière autour de l'organe annulaire de maintien 80. La voûte d’extrémité 50 et l'ensemble avant d'étanchéité 54 sont ensuite mis en place.This being done, the end sections 32 of the armor elements 29 are folded back around the annular holding member 80. The end vault 50 and the front sealing assembly 54 are then put in place.

Puis, chaque tronçon d'extrémité 32 de la couche d'armures intérieure 24 est déplié vers l'avant.Then, each end section 32 of the inner armor layer 24 is folded forward.

Les tronçons d’extrémité 32 sont espacés d’une distance de l’ordre de quelques millimètres.The end sections 32 are spaced apart by a distance of the order of a few millimeters.

Avantageusement, et notamment dans le mode de réalisation selon lequel les éléments d’armure 29 sont métalliques, les tronçons d’extrémité 32 possèdent des extrémités en forme de vagues ou de crochets favorisant leur ancrage au sein du matériau de remplissage.Advantageously, and in particular in the embodiment according to which the armor elements 29 are metallic, the end sections 32 have ends in the form of waves or hooks favoring their anchoring within the filling material.

Les tronçons d’extrémité 32 comportent éventuellement un revêtement, par exemple une résine époxy, permettant de limiter l’usure des tronçons d’extrémités.The end sections 32 may optionally have a coating, for example an epoxy resin, making it possible to limit the wear of the end sections.

Avantageusement, les tronçons d’extrémité 32 comportent des organes d’espacement en caoutchouc ou en élastomère, par exemple, ce qui permet notamment de favoriser la surface de contact entre les tronçons et la résine.Advantageously, the end sections 32 comprise spacing members made of rubber or elastomer, for example, which in particular makes it possible to promote the contact surface between the sections and the resin.

Le capot 51 est ensuite mis en place et fixé à la voûte 50.The cover 51 is then put in place and fixed to the arch 50.

Le capot 51 est espacé des tronçons d’extrémité 32 d’une distance comprise entre 5 mm et 16 mm.The cover 51 is spaced from the end sections 32 by a distance of between 5 mm and 16 mm.

L'ensemble arrière d'étanchéité est ensuite mis en place et est fixé au capot 51.The rear sealing assembly is then put in place and is fixed to the cover 51.

Le matériau de remplissage 82 est alors introduit dans la chambre 52, avantageusement sous forme fluide. Le matériau de remplissage 82 est injecté sous pression au sein de la chambre 52 par des orifices placés au sein du capot 51. Il y a généralement entre 4 et 6 orifices avec un diamètre sensiblement égal à 14 mm.The filling material 82 is then introduced into the chamber 52, advantageously in fluid form. The filling material 82 is injected under pressure into the chamber 52 through orifices placed within the cover 51. There are generally between 4 and 6 orifices with a diameter substantially equal to 14 mm.

Le matériau 82 remplit la chambre 52 et se solidifie entre la voûte 50 et le capot 51 autour des tronçons d'extrémité 32 des éléments d'armures 29. La résine époxy se solidifie à température ambiante, correspondant à la température à l’intérieur de l’embout, et pression atmosphérique. Lorsque la température est inférieure à 5°C, un isolant est enroulé autour de l’embout.The material 82 fills the chamber 52 and solidifies between the arch 50 and the cover 51 around the end sections 32 of the armor elements 29. The epoxy resin solidifies at ambient temperature, corresponding to the temperature inside the nozzle, and atmospheric pressure. When the temperature is below 5 ° C, an insulator is wrapped around the tip.

Le temps de solidification est de l’ordre de quelques heures, plus particulièrement de 3h à 6h.The solidification time is of the order of a few hours, more particularly from 3h to 6h.

Les tronçons d'extrémité 32 sont alors noyés dans le matériau de remplissage 82.The end sections 32 are then embedded in the filling material 82.

Avant l’étape d’introduction du matériau de remplissage 82 dans la chambre de réception 52, le matériau de remplissage 82 peut être préparé par mélange d’une résine époxy et de nanotubes de carbone porteurs d’au moins un groupement A susceptible de former une liaison chimique avec la résine époxy, de préférence une liaison covalente et/ou une liaison hydrogène.Before the step of introducing the filling material 82 into the receiving chamber 52, the filling material 82 can be prepared by mixing an epoxy resin and carbon nanotubes carrying at least one group A capable of forming a chemical bond with the epoxy resin, preferably a covalent bond and / or a hydrogen bond.

Ce groupement A est notamment choisi parmi un groupe -X, -COX, -CORi, -OR2 et -NR3R4, où :This group A is in particular chosen from a group -X, -COX, -CORi, -OR 2 and -NR 3 R 4 , where:

- Ri est choisi parmi -OR5 et NR6R7,- Ri is chosen from -OR 5 and NR 6 R 7 ,

- R2, R3, R4, R5, R6 et R7 sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone, etR 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms, and

- X est un halogène,- X is a halogen,

A étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.A being preferably chosen from -COOH, -OH and -NH 2 .

Au sens de la demande, un halogène est choisi parmi un fluor, un brome, un iode et un chlore.Within the meaning of the request, a halogen is chosen from fluorine, bromine, iodine and chlorine.

Lorsque le groupement A est susceptible de former une liaison covalente avec la résine époxy, le groupe A est choisi de manière à obtenir le type de liaison souhaité par la réaction entre le groupe A et les groupes fonctionnels présents sur la résine époxy. L’homme du métier est habitué à choisir le groupement A et les conditions réactionnelles pour obtenir la liaison covalente souhaitée. Il peut par exemple s’appuyer sur l’ouvrage de M. Larock « Comprehensive Organic Transformations, A Guide to Functional Group Préparations >> édité par Wiley. A titre illustratif, si la résine époxy est porteuse de fonctions hydroxyle et que des liaisons ester sont désirées entre la résine époxy et les nanotubes, on choisira de préférence A représentant -COX ou -COOR5. De préférence, lorsque le groupement A est susceptible de former une liaison covalente, A est choisi parmi un groupe -X, -COX, -COOH, -OH et NH2. Des nanotubes de carbone porteurs de tels groupements sont avantageusement disponibles dans le commerce.When the group A is capable of forming a covalent bond with the epoxy resin, the group A is chosen so as to obtain the type of bond desired by the reaction between the group A and the functional groups present on the epoxy resin. Those skilled in the art are used to choosing the group A and the reaction conditions to obtain the desired covalent bond. It can for example be based on the work of M. Larock "Comprehensive Organic Transformations, A Guide to Functional Group Preparations" edited by Wiley. By way of illustration, if the epoxy resin carries hydroxyl functions and if ester bonds are desired between the epoxy resin and the nanotubes, we will preferably choose A representing -COX or -COOR 5 . Preferably, when the group A is capable of forming a covalent bond, A is chosen from a group -X, -COX, -COOH, -OH and NH 2 . Carbon nanotubes carrying such groups are advantageously commercially available.

Lorsque la liaison chimique formée entre la résine époxy et les nanotubes de carbone est une liaison covalente, le groupe A est de préférence choisi parmi les groupes R définis ci-dessus.When the chemical bond formed between the epoxy resin and the carbon nanotubes is a covalent bond, the group A is preferably chosen from the groups R defined above.

En fonctionnement, lorsque l'embout 14 est raccordé à un autre embout ou à un ensemble de surface, la tension axiale transmise par les couches d’armures 24, 25 résultant du poids de la conduite 10 est reprise par les tronçons 32 noyés dans le matériau de remplissage 82.In operation, when the end piece 14 is connected to another end piece or to a surface assembly, the axial tension transmitted by the armor layers 24, 25 resulting from the weight of the pipe 10 is taken up by the sections 32 embedded in the filling material 82.

Claims (14)

1, - Embout (14) de connexion d’une conduite flexible (10) de transport de fluide, la conduite flexible (10) comprenant au moins une gaine tubulaire (20) et au moins une couche (24, 25) d’amures de traction disposée extérieurement par rapport à la gaine tubulaire (20), la couche d’armures (24, 25) comprenant une pluralité d’éléments d’armure (29) filiformes, l’embout comportant :1, - End piece (14) for connecting a flexible pipe (10) for transporting fluid, the flexible pipe (10) comprising at least one tubular sheath (20) and at least one layer (24, 25) of tack of traction arranged externally with respect to the tubular sheath (20), the armor layer (24, 25) comprising a plurality of filiform armor elements (29), the end piece comprising: au moins un tronçon d’extrémité (32) de chaque élément d’armure, une voûte d’extrémité (50) et un capot (51) fixé sur la voûte d’extrémité, la voûte d’extrémité (50) et le capot (51) délimitant entre eux une chambre de réception (52) de chaque tronçon d’extrémité, la chambre de réception étant remplie d’un matériau de remplissage (82) comprenant une résine époxy, caractérisé en ce que le matériau de remplissage (82) comprend des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy.at least one end section (32) of each armor element, an end vault (50) and a cover (51) fixed to the end vault, the end vault (50) and the cover (51) delimiting between them a receiving chamber (52) of each end section, the receiving chamber being filled with a filling material (82) comprising an epoxy resin, characterized in that the filling material (82 ) includes carbon nanotubes chemically bonded to the epoxy resin. 2, - Embout de connexion selon la revendication 1, dans lequel les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par liaison covalente.2, - Connection end piece according to claim 1, in which the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by covalent bond. 3, - Embout de connexion selon la revendication 2, dans lequel les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par une liaison éther, ester, amine, amide ou carbamate.3, - Connection tip according to claim 2, in which the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by an ether, ester, amine, amide or carbamate bond. 4, - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les nanotubes de carbone sont liés à la résine époxy par liaison hydrogène.4, - Connection end piece according to any one of claims 1 to 3, in which the carbon nanotubes are linked to the epoxy resin by hydrogen bonding. 5, - Embout de connexion selon la revendication 4, dans lequel les nanotubes de carbone sont porteurs d’au moins un groupe R choisi parmi un groupe -CORi, -OR2 et -NR3R4, où :5, - Connection end piece according to claim 4, in which the carbon nanotubes carry at least one group R chosen from a group -CORi, -OR 2 and -NR 3 R 4 , where: Ri est choisi parmi -OR5 et NR6R7, etRi is chosen from -OR 5 and NR 6 R 7 , and R2, R3, R4, Rs, Re et R7 sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone, le groupe R étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.R 2 , R 3 , R 4 , Rs, Re and R7 are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms, the group R preferably being chosen from -COOH, -OH and -NH 2 . 6. - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la concentration massique en nanotubes de carbone dans la résine époxy est comprise entre 0,05% et 4%.6. - Connection end piece according to any one of claims 1 to 5, in which the mass concentration of carbon nanotubes in the epoxy resin is between 0.05% and 4%. 7. - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les nanotubes de carbone sont des nanotubes monofeuillets (SWNT), des nanotubes doubles feuillets (DWNT), des nanotubes multifeuillets (MWNT) ou un mélange de ceux-ci.7. - Connection end piece according to any one of claims 1 to 6, in which the carbon nanotubes are single-sheet nanotubes (SWNT), double-sheet nanotubes (DWNT), multi-sheet nanotubes (MWNT) or a mixture of those -this. 8. - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les nanotubes de carbone ont un diamètre compris entre 8 nm et 50 nm et une longueur comprise entre 1 pm et 50 pm.8. - Connection end piece according to any one of claims 1 to 7, in which the carbon nanotubes have a diameter between 8 nm and 50 nm and a length between 1 pm and 50 pm. 9. - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les nanotubes de carbone ont un rapport de forme supérieur ou égal à 100.9. - Connection end piece according to any one of claims 1 to 8, in which the carbon nanotubes have an aspect ratio greater than or equal to 100. 10. - Embout de connexion selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque élément d’armure (29) est formé par un ruban en matériau composite comprenant une matrice polymérique renforcée par des fibres de carbone.10. - Connection end piece according to any one of claims 1 to 9, in which each armor element (29) is formed by a ribbon of composite material comprising a polymer matrix reinforced by carbon fibers. 11. - Conduite (10) flexible de transport de fluide, comprenant :11. - Flexible fluid transport pipe (10), comprising: une gaine tubulaire (20), au moins une couche d’armures (24, 25) de traction disposée extérieurement par rapport à la gaine tubulaire (20), la couche d’armures (24, 25) de traction comprenant une pluralité d’éléments d’armure filiformes (29), un embout (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, monté à l’extrémité de la gaine tubulaire (20).a tubular sheath (20), at least one layer of tensile armor (24, 25) disposed externally relative to the tubular sheath (20), the layer of tensile armor (24, 25) comprising a plurality of filamentary armor elements (29), a nozzle (14) according to any one of the preceding claims, mounted at the end of the tubular sheath (20). 12. - Procédé de montage d’un embout (14) d’une conduite (10) flexible de transport de fluide, comprenant les étapes suivantes :12. - Method for mounting a nozzle (14) of a flexible pipe (10) for transporting fluid, comprising the following steps: fourniture d’une gaine tubulaire (20), disposition d’au moins une couche d’armures (24, 25) de traction à l’extérieur de la gaine tubulaire (20), la couche d’armures de traction (24, 25) comprenant une pluralité d’éléments d’armure filiformes (29), chaque élément d’armure (29) comprenant un tronçon d’extrémité (32), mise en place d’une voûte d’extrémité (50) et d’un capot (51) fixé sur la voûte d’extrémité (50), la voûte d’extrémité (50) et le capot (51) délimitant entre eux une chambre de réception (52) du tronçon d’extrémité (32), introduction d’un matériau de remplissage (82) comprenant une résine époxy dans la chambre de réception (52) pour noyer le tronçon d’extrémité (32), caractérisé en ce que le matériau de remplissage (82) comprend des nanotubes de carbone liés chimiquement à la résine époxy.supply of a tubular sheath (20), arrangement of at least one layer of tensile armor (24, 25) outside the tubular sheath (20), the layer of tensile armor (24, 25 ) comprising a plurality of filiform armor elements (29), each armor element (29) comprising an end section (32), installation of an end arch (50) and a cover (51) fixed to the end vault (50), the end vault (50) and the cover (51) delimiting between them a receiving chamber (52) of the end section (32), introduction of '' a filler material (82) comprising an epoxy resin in the receiving chamber (52) for flooding the end section (32), characterized in that the filler material (82) comprises carbon nanotubes chemically bonded to epoxy resin. 13. - Procédé selon la revendication 12, qui comprend, avant l’étape d’introduction du matériau de remplissage (82) dans la chambre de réception (52), une étape de préparation du matériau de remplissage (82) par mélange d’une résine époxy et de nanotubes de carbone porteurs d’au moins un groupement A susceptible de former une liaison chimique avec la résine époxy.13. - Method according to claim 12, which comprises, before the step of introducing the filling material (82) into the receiving chamber (52), a step of preparing the filling material (82) by mixing an epoxy resin and carbon nanotubes carrying at least one group A capable of forming a chemical bond with the epoxy resin. 14, - Procédé selon la revendication 13, dans lequel le groupement A est choisi parmi un groupe -X, -COX, -CORi, -OR2 et -NR3R4, où :14, - Method according to claim 13, in which the group A is chosen from a group -X, -COX, -CORi, -OR 2 and -NR 3 R 4 , where: - Ri est choisi parmi -OR5 et NR6R7,- Ri is chosen from -OR 5 and NR 6 R 7 , - R2, R3, R4, R5, R6 et R? sont indépendamment choisis parmi H et une chaîne hydrocarbonée comprenant de 1 à 4 atomes de carbone, et- R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R? are independently chosen from H and a hydrocarbon chain comprising from 1 to 4 carbon atoms, and - X est un halogène, le groupement A étant de préférence choisi parmi -COOH, -OH et -NH2.- X is a halogen, the group A preferably being chosen from -COOH, -OH and -NH 2 .
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