FR3081964A1 - Scellage de structures creuses - Google Patents

Abstract

Un procédé de scellage d’un trou (20) dans une paroi d’une structure creuse (12) comprend la fourniture d’une chambre (34) scellée qui est externe à la structure (12) et qui est en communication fluidique avec un espace interne (18) de la structure (12) par le trou (20). La structure (12) peut être une structure à double enveloppe et l’espace interne (18) peut être un espace annulaire entre des tuyaux extérieur et intérieur (14, 16). Le fluide s’écoule à travers le trou (20) à l’intérieur ou hors de la chambre (34) à mesure que la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne (18) est ajustée. Ensuite, un bouchon est inséré en rotation et soudé par friction dans le trou (20). Le bouchon est inséré dans le trou (20) depuis l’intérieur de la chambre (34). Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Description

Titre de l'invention : Scellage de structures creuses [0001] La présente invention concerne le scellage d’un trou dans une paroi d’une structure creuse, après qu’un fluide s’est écoulé à l’intérieur ou hors de la structure à travers le trou. L’invention concerne également la gestion de la pression et/ou de la composition du fluide et la possibilité pour le fluide de s’écouler à l’intérieur ou hors de la structure avant que le trou ne soit scellé.

[0002] L’invention découle spécifiquement du problème lié à l’abaissement de la pression de gaz dans l’espace annulaire d’une structure à double enveloppe (PiP), puis au scellage efficace de l’espace annulaire pour maintenir cette pression réduite.

[0003] Les structures PiP sont souvent utilisées comme pipelines sous-marins dans l’industrie pétrolière et gazière sous-marine. Ces pipelines peuvent, par exemple, être utilisés comme « raccordements de puits » pour transporter du pétrole brut et/ou du gaz naturel depuis une tête de puits sous-marine sur le fond marin en direction de la surface. Généralement, sur les sites offshore, le pétrole et/ou le gaz s’écoule ensuite dans une colonne montante depuis le fond marin jusqu’à la surface, pour être traité et stocké temporairement dans une installation de surface. Cependant, il est également possible que le traitement et le stockage temporaire aient lieu sur le fond marin.

[0004] Le pétrole et le gaz sont présents dans les formations souterraines à température et pression élevées, qui peuvent être augmentées par l’injection de fluides tels que la vapeur. Lors de la production du pétrole ou du gaz, le fluide de production sort de la tête de puits et pénètre dans un pipeline sous-marin à l’état polyphasique.

[0005] Lors du transport ultérieur le long du pipeline, la température et la pression du fluide de production doivent être maintenues à un niveau suffisamment élevé pour assurer un débit suffisant sur le fond marin et dans la colonne montante. Ainsi, diverses mesures sont prises pour que la température interne du pipeline reste élevée malgré les échanges thermiques avec l’eau de mer environnante, qui est toujours beaucoup plus froide.

[0006] La basse température augmente la viscosité du fluide de production et favorise la précipitation des matériaux en phase solide, à savoir les cires et les asphaltènes dans le pétrole brut et les hydrates dans le gaz naturel. Ces matériaux en phase solide ont tendance à se déposer sur la paroi interne du pipeline et peuvent finalement former des bouchons, ce qui a pour effet d’interrompre la production. Outre le coût élevé de la perte de production, les bouchons sont difficiles et coûteux à retirer et peuvent même endommager le pipeline.

[0007] De plus, un champ pétrolifère ou gazéifère doit de temps en temps être fermé pour effectuer des opérations de maintenance. Lorsque la production redémarre, la tem pérature à l’intérieur du pipeline doit être augmentée rapidement afin qu’aucun bouchon ne se forme.

[0008] Les défis de la gestion thermique augmentent à mesure que les pipelines sous-marins s’allongent. A cet égard, la tendance est au rallongement des raccordements de puits, les réserves de pétrole et de gaz étant exploitées dans des zones de plus en plus complexes.

[0009] Les concepteurs de pipelines sous-marins ont adopté des approches à la fois passives et actives en matière de gestion thermique, qui sont soit utilisées individuellement ou combinées.

[0010] Dans les systèmes de gestion thermique passive, le pipeline est isolé thermiquement pour retenir la chaleur dans les fluides transportés par le pipeline. A l’inverse, les systèmes de gestion thermique active ajoutent de la chaleur au pipeline. Par exemple, la chaleur peut être ajoutée par échange thermique avec des fluides chauds s’écoulant le long ou autour du pipeline. Dans une autre approche, de la chaleur peut être ajoutée au moyen de systèmes de chauffage électriques.

[0011] Une structure PiP est un exemple de gestion thermique passive comprenant un tuyau interne transportant un fluide, et positionné de manière concentrique à l’intérieur d’un tuyau externe. Les tuyaux interne et externe sont espacés l’un de l’autre pour définir entre eux un espace annulaire isolant. Typiquement, un matériau isolant est disposé dans l’espace annulaire ; il est également possible de créer un vide partiel dans l’espace annulaire ou d’injecter un gaz isolant afin de réduire la transmission de chaleur à travers l’espace annulaire. Le document FR 2746891 décrit une structure PiP typique, comportant une couche de matériau isolant microporeux et un vide partiel dans l’espace annulaire.

[0012] Fes structures PiP assurent une excellente isolation thermique. Feur construction à double paroi améliore également la résistance mécanique et la protection contre les fuites.

[0013] En tant qu’exemple courant de gestion thermique active, un système de chauffage par traçage utilise généralement des fils électriques résistifs le long de la surface extérieure d’un pipeline en acier et en contact thermique avec celle-ci. Fa chaleur produite en faisant passer un courant électrique le long des fils est conduite à travers la paroi du tuyau jusqu’au fluide de production qui y circule. Un exemple de conduite d’écoulement chauffée électriquement par traçage est décrit dans le document WO 02/16732.

[0014] Fa technologie PiP chauffée électriquement par traçage, ou ETPH, utilise une combinaison de mesures de gestion thermique passive et active pour gérer la température des fluides de production de manière particulièrement efficace. Fes documents GB 2492883 et WO 2014/029644 décrivent des sections de conduites d’écoulement PiP chauffées électriquement par traçage.

[0015] Une façon de fabriquer une structure PiP implique Γutilisation d’un orifice de soutirage dédié à travers une paroi du tuyau extérieur ou dans une cloison, avec une vanne d’isolement, comme décrit dans le document WO 03/102357. Un avantage de cette configuration est la possibilité de modifier la pression dans l’espace annulaire pendant le fonctionnement du pipeline. Un inconvénient est un risque accru de fuites.

[0016] Dans une autre approche, un bouchon permanent peut être installé dans un orifice de soutirage situé dans une paroi du tuyau extérieur. Dans ce procédé, une chambre est installée autour du tuyau en communication fluidique avec l’espace annulaire à travers l’orifice. L’air est ensuite pompé hors de la chambre.

[0017] Lorsqu’un niveau de vide suffisant est atteint dans la chambre et donc dans l’espace annulaire, un bouchon tronconique est inséré de force, comme une bonde, dans le trou de l’orifice à l’intérieur de la chambre. Une fois que la chambre est retirée du tuyau, le bouchon est soudé autour de sa périphérie à la paroi du tuyau extérieur entourant le trou, pour fixer le bouchon dans le trou et assurer le scellage.

[0018] L’insertion de force du bouchon nécessite beaucoup de temps, de même que la purge et le retrait de la chambre, l’installation de l’appareil de soudage, puis le soudage du bouchon. Or, le temps peut être un paramètre essentiel, car les opérations de soutirage pourraient autrement avoir une incidence sur le chemin critique lors de la fabrication du pipeline.

[0019] Il existe également un risque qu’un bouchon mal posé laisse l’air pénétrer dans l’espace annulaire après le retrait de la chambre, mais avant que le bouchon n’ait pu être soudé pour assurer un scellage efficace. Dans ce cas, il peut être nécessaire de rectifier le vide à l’intérieur de l’espace annulaire.

[0020] Dans ce contexte, l’invention propose un procédé de scellage d’un trou dans une paroi d’une structure creuse. Le procédé comprend : la fourniture d’une chambre scellée qui est externe à la structure et qui est en communication fluidique avec un espace interne de la structure par le trou ; le fait d’amener le fluide à s’écouler à travers le trou à l’intérieur ou hors de la chambre pour ajuster la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne ; et le soudage par friction d’un bouchon en rotation dans le trou, le bouchon étant inséré dans le trou depuis l’intérieur de la chambre.

[0021] Le procédé selon l’invention peut être réalisé sur une structure en forme de tuyau. Dans ce cas, le bouchon peut être avancé dans le trou le long d’un axe de rotation qui est sensiblement aligné avec un axe longitudinal central du tuyau. Le tuyau peut, par exemple, être un tuyau extérieur d’une structure à double enveloppe, l’espace interne étant alors un espace annulaire entre le tuyau extérieur et un tuyau intérieur.

[0022] Grâce à l’invention, la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne et dans la chambre peuvent être maintenues lors du soudage par friction du bouchon dans le trou.

[0023] Après le soudage par friction du bouchon dans le trou, la chambre peut être retirée de la structure. Ensuite, une partie du bouchon qui fait saillie à partir de la structure peut également être retirée.

[0024] La chambre peut contenir un poste à souder conçu pour mettre le bouchon en rotation. En variante, un volume auxiliaire scellé peut être ajouté à la chambre, le volume auxiliaire contenant un poste à souder conçu pour mettre le bouchon en rotation. Dans ce dernier cas, une cloison scellée entre la chambre et le volume auxiliaire peut être ouverte pour former une enveloppe scellée qui comprend la chambre et le volume auxiliaire en communication fluidique l’un avec l’autre. Le bouchon peut alors être avancé à partir du volume auxiliaire, au-delà de la cloison ouverte et à travers la chambre pour être inséré dans le trou.

[0025] La chambre et le volume auxiliaire peuvent être retirés ensemble ou séparément de la structure après le soudage du bouchon dans le trou.

[0026] La chambre est définie de manière appropriée par un raccord externe qui est scellé à la structure autour du trou. Le raccord peut être attaché à la structure, auquel cas une tension peut être appliquée sur une ou plusieurs sangles pour tirer le raccord contre la structure.

[0027] Le bouchon peut être soudé par friction dans le trou lorsque la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne atteint un seuil prédéterminé.

[0028] Le concept de l’invention trouve également son expression dans un appareil de scellage d’un trou dans une structure. L’appareil selon l’invention comprend : un raccord définissant une chambre, le raccord comportant une ouverture qui communique avec la chambre ; un système de fixation permettant de fixer de manière amovible le raccord à la structure, l’ouverture faisant face à la structure ; un système de régulation conçu pour réguler la pression et/ou la composition du fluide dans la chambre ; et un poste à souder des bouchons par friction, lequel poste est conçu pour faire avancer un bouchon à partir de la chambre et à travers l’ouverture pour sceller le trou dans la structure. L’ouverture est correctement entourée d’un joint d’étanchéité.

[0029] Le poste à souder peut être disposé à l’intérieur de la chambre ou à l’intérieur d’un boîtier pouvant être fixé au raccord pour définir un volume auxiliaire en communication fluidique avec la chambre. Dans ce dernier cas, le poste à souder peut être mobile ou extensible par rapport au boîtier entre une position rétractée à l’intérieur du boîtier et une position déployée s’étendant depuis le boîtier et dans la chambre. Une cloison peut être déplacée pour sceller la chambre par rapport au volume auxiliaire.

[0030] En cas d’utilisation sur un tuyau, le raccord est de préférence façonné de manière à définir au moins une formation de selle sur une extrémité du raccord contenant l’ouverture. Le système de fixation peut comprendre une ou plusieurs sangles pouvant être tendues.

[0031] En résumé, l’invention implique l’utilisation du procédé de soudage de bouchon conique par friction (FTPW), également appelé soudage de bouchon par friction, pour sceller un trou d’accès dans l’épaisseur de paroi d’un tuyau.

[0032] L’invention répond à deux des principales exigences du procédé FTPW, à savoir maintenir un bon alignement entre le bouchon et le trou pendant le soudage et gérer le couple et les autres charges inhérentes au processus de soudage. Cela implique l’utilisation d’un système de serrage pour transférer les charges entre le poste à souder et le tuyau.

[0033] Plus spécifiquement, l’invention propose l’utilisation d’un raccord ou d’une pince de scellage qui définit une chambre. Le raccord de serrage comporte un joint d’étanchéité qui adopte la forme de la surface extérieure du tuyau, rendant ainsi la chambre étanche aux gaz lorsqu’elle est raccordée au tuyau. Un trou ou une ouverture communique avec la chambre pour servir d’entrée ou de sortie de gaz. Le raccord de serrage peut ainsi être utilisé pour réduire la pression dans l’espace annulaire et/ou injecter un gaz dans l’espace annulaire.

[0034] Lorsque l’opération de soutirage ou d’injection est terminée, le trou peut être fermé et le raccord de serrage maintiendra alors un différentiel de pression de gaz et/ou de composition entre l’espace annulaire et l’environnement ambiant.

[0035] Un poste à souder peut ensuite être monté sur le raccord de serrage pour effectuer une opération de FTPW. Le poste à souder est contenu dans un boîtier qui coopère avec la chambre scellée du raccord de serrage pour former une enveloppe étendue qui maintient l’étanchéité au gaz et conserve ainsi le niveau requis de vide ou de pression élevée.

[0036] Le raccord de serrage peut être équipé d’une vanne servant d’obturateur ou de porte permettant à un bouchon porté par un poste à souder d’être avancé dans la chambre. Le raccord de serrage peut donc être indépendant du poste à souder, ce qui permet de l’utiliser avec des outils de soudage standard prêts à l’emploi.

[0037] Une fois que le poste à souder est installé sur le raccord de serrage, la vanne peut être ouverte. Cela permet d’équilibrer la pression entre l’espace annulaire, le raccord de serrage et le boîtier autour du poste à souder. Une opération de FTPW peut ensuite être effectuée pour sceller l’espace annulaire du tuyau. A la fin de l’opération de soudage, la pince de scellage et le poste à souder peuvent être retirés du tuyau ensemble ou indépendamment.

[0038] Des modes de réalisation de l’invention mettent en œuvre un procédé permettant de sceller, de manière permanente, un orifice utilisé pour abaisser la pression ou pour injecter du gaz dans un espace annulaire d’une structure à double enveloppe, le procédé comprenant : la fourniture d’une chambre comprenant un outil de soudage de bouchon conique par friction autour de l’orifice ; l’abaissement de la pression ou l’injection de gaz dans la chambre et dans l’espace annulaire à travers l’orifice ; lorsque la pression atteint un seuil prédéterminé, le soudage par friction du bouchon conique sur l’orifice ; et le retrait de la chambre.

[0039] Le port s’étend de manière appropriée à travers une paroi du tuyau. Au moins un tuyau extérieur de la structure à double enveloppe peut être un tuyau en acier. La chambre est commodément cerclée et scellée autour du tuyau.

[0040] L’outil de soudage de bouchon conique par friction peut être utilisé entre une configuration rétractée et une configuration active en contact avec le tuyau. De manière appropriée, le bouchon est soudé lorsque la pression est inférieure à un seuil, par exemple une pression absolue de 100 mbar.

[0041] Par exemple, l’outil peut être dans la configuration rétractée pendant que la pression est abaissée à l’intérieur de l’espace annulaire et peut être étendu à la configuration active une fois qu’une pression de seuil suffisamment basse a été atteinte.

[0042] Lorsqu’il est dans la configuration rétractée, l’outil de soudage de bouchon conique par friction peut être séparé de l’espace interne de la chambre par une vanne, telle qu’un robinet-vanne.

[0043] Des modes de réalisation de l’invention concernent également une machine pour sceller, de manière permanente, un orifice utilisé pour abaisser la pression ou injecter du gaz dans l’espace annulaire d’une structure à double enveloppe. La machine comprend : une chambre conçue pour seller le tuyau autour de l’orifice ; une entrée pour pomper le gaz hors de la chambre ou pour injecter du gaz dans la chambre ; et un outil de soudage de bouchon conique par friction pouvant être déplacé entre une configuration rétractée, dans laquelle le gaz peut circuler entre l’orifice, la chambre et l’entrée, et une position active, dans laquelle l’outil isole l’orifice de l’entrée et soude le bouchon par friction dans l’orifice.

[0044] La chambre de la machine peut également comprendre une vanne telle qu’un robinetvanne, de sorte que la chambre peut être isolée de l’outil de soudage lorsque l’outil est dans la configuration rétractée. Un des avantages de cette vanne d’isolement est de permettre l’utilisation d’un outil de soudage de bouchon conique par friction standard, sans concevoir de configuration de scellage spécifique entre l’outil et les parois de la chambre.

[0045] Pour faciliter la compréhension de l’invention, on se référera maintenant, à titre d’exemple, aux dessins joints, dans lesquels :

[0046] [fig-1] La figure 1 est une vue en coupe éclatée d’un raccord de serrage conforme à l’invention, aligné avec un orifice qui pénètre dans le tuyau extérieur d’une longueur de tuyau PiP ;

[0047] [fig.2] La figure 2 correspond à la figure 1, mais représente le raccord monté sur le tuyau pour entourer l’orifice dans le tuyau extérieur, et raccordé à une source de vide ou de gaz ;

[0048] [fig.3] La figure 3 correspond à la figure 2, mais représente un boîtier fixé au raccord, ce boîtier contenant un outil de soudage ;

[0049] [fig.4] La figure 4 correspond à la figure 3, mais représente l’outil de soudage avancé depuis le boîtier et à travers le raccord pour souder un bouchon dans l’orifice ;

[0050] [fig.5] La figure 5 représente le raccord, le boîtier et l’outil de soudage retirés du tuyau pour laisser le bouchon soudé faire saillie depuis le tuyau ; et [0051] [fig.6] La figure 6 représente la partie saillante du bouchon coupée et broyée à ras du tuyau extérieur.

[0052] Les figures 1 à 4 des dessins représentent un raccord de serrage 10 selon l’invention, conçu pour être monté sur un tuyau 12 comme une selle.

[0053] Le tuyau 12 est de configuration PiP et comprend donc un tuyau extérieur 14 concentrique avec un tuyau intérieur 16 et espacé de celui-ci. Les tuyaux extérieur et intérieur 14, 16 sont généralement tous les deux en acier, bien que le tuyau intérieur 16 puisse être en matériau composite. Un espace annulaire thermiquement isolant 18 est défini dans l’espace entre les tuyaux extérieur et intérieur 14, 16.

[0054] Classiquement, l’isolation thermique fourme par l’espace annulaire 18 peut être améliorée en modifiant la pression et/ou la composition de l’atmosphère dans l’espace annulaire 18. Par exemple, la gestion thermique peut impliquer d’évacuer l’air de l’espace annulaire 18 pour créer un vide partiel dans l’espace annulaire 18. En variante, la gestion thermique peut impliquer d’introduire dans l’espace annulaire 18 d’autres gaz qui réduisent la transmission de chaleur, tels que le xénon ou d’autres gaz rares ou nobles. La pression de ces gaz peut être égale, inférieure ou supérieure à la pression ambiante.

[0055] Pour modifier ainsi l’atmosphère dans l’espace annulaire 18, le tuyau extérieur 14 est percé d’un trou ou d’un orifice de soutirage 20 qui communique avec l’espace annulaire 18. Cela permet à l’air ou aux autres gaz d’être aspirés hors de l’espace annulaire 18 ou pompés dans celui-ci, selon le cas. Conformément à l’invention, l’orifice 20 se rétrécit de manière à devenir plus étroit radialement vers l’intérieur en direction de l’axe central 22 du tuyau 12.

[0056] Dans cet exemple, l’orifice 20 est aligné avec l’axe central 22 du tuyau 12. Cet alignement entre l’orifice 20 et l’axe central 22 est préféré, mais n’est pas essentiel.

[0057] Le raccord de serrage 10 comprend un corps tubulaire 24 entourant un axe longitudinal 26. L’axe longitudinal 26 est représenté ici en intersection avec l’axe central 22 du tuyau 12 et en alignement radial avec l’orifice 20 du tuyau extérieur 14.

[0058] L’intérieur creux du corps 24 s’ouvre aux extrémités opposées pour définir une lumière 28 qui s’étend longitudinalement à travers le corps 24. Ces extrémités opposées du corps 24 sont identifiées dans la description ci-après comme étant des extrémités extérieure et intérieure, exprimées dans une direction radiale le long de l’axe longitudinal 26 par rapport à l’axe central 22 du tuyau 12. La lumière 28 définit des ouvertures dans les extrémités extérieure et intérieure du corps 24.

[0059] Dans cet exemple, le raccord 10 peut servir de vanne d’isolement. Ainsi, la lumière 28 du corps 24 peut être fermée par une cloison 30 disposée entre les extrémités extérieure et intérieure. La cloison 30 peut être déplacée transversalement le long de l’axe longitudinal 26 entre une position étendue fermée, représentée sur les figures 1 à 3, et une position ouverte rétractée, représentée sur la figure 4. En position fermée, la cloison 30 est scellée de manière étanche au gaz au corps 24 et sert ainsi comme élément de robinet-vanne.

[0060] Lorsqu’elle est en position fermée, la cloison 30 se loge dans une rainure complémentaire 32 dans le corps 24 et se scelle contre celle-ci. Une chambre 34 est ainsi définie à l’intérieur du corps 24 du côté radialement intérieur de la cloison 30. Lorsque le raccord 10 a été scellé au tuyau 12 et que la cloison 30 est fermée, comme le montrent les figures 2 et 3, la chambre 34 constitue un espace étanche au gaz qui communique avec l’espace annulaire 18 du tuyau 12 à travers l’orifice 20 dans le tuyau extérieur 14.

[0061] En position ouverte, la cloison 30 est logée dans une extension latérale creuse 36 du corps 24. L’intérieur de l’extension 36 communique avec la lumière 28 du corps 24 mais est par ailleurs isolé de l’extérieur du corps 24.

[0062] Le mouvement de la cloison 30 entre les positions fermée et ouverte est entraîné par un mécanisme d’entraînement 38 qui peut être actionné manuellement ou par un moteur. Le mécanisme d’entraînement 38 peut, par exemple, comprendre une vis 40 qui agit entre la cloison 30 et le corps 24.

[0063] L’extrémité extérieure du corps 24 est entourée par une bride de montage 42. A l’inverse, l’extrémité intérieure du corps 24 a la forme d’une jupe rigide qui s’étend vers le tuyau 12 et entoure la lumière 28 du corps 24. La jupe supporte un joint 44 continu et flexible de manière élastique dans une formation de selle avec une courbure de bord cylindrique concave pour compléter le rayon extérieur du tuyau 12.

[0064] Le joint 44 est formé de façon à entourer l’orifice 20 dans le tuyau extérieur 14 et pour assurer le scellage par rapport à la surface extérieure du tuyau extérieur 14 lorsque le raccord 10 est pressé radialement vers l’intérieur contre le tuyau 12. A cet effet, le corps 24 du raccord 10 présente des formations de fixation 46 qui supportent les extrémités respectives d’une chaîne, d’une bande ou d’une sangle 48 qui englobe le tuyau 12. Dans cet exemple, les formations de fixation 46 s’étendent depuis le corps 24 de manière sensiblement tangentielle par rapport au diamètre extérieur du tuyau 12. La sangle 48 est tendue pour tirer le raccord 10 vers le tuyau 12 et donc pour comprimer le joint 44 de manière étanche au gaz contre le tuyau 12, comme illustré sur les figures 2, 3 et 4.

[0065] Une paroi latérale du corps 24 sur un côté radialement intérieur de la cloison 30 est traversée par une ouverture 50 à laquelle un tuyau ou un tuyau flexible 52 peut être couplé pour communiquer avec la chambre 34, comme représenté sur les figures 2, 3 et 4.

[0066] A son autre extrémité, le tuyau flexible 52 communique par une vanne 54 avec un système de régulation atmosphérique 56 pour déterminer la pression et/ou la composition de l’atmosphère dans l’espace annulaire 18. Classiquement, la vanne 54 est représentée en blanc lorsqu’elle est ouverte et en noir lorsqu’elle est fermée.

[0067] Le système 56 peut, par exemple, comprendre une pompe conçue pour aspirer l’air de la chambre 34 et donc, par l’orifice 20, de l’espace annulaire 18 pour créer un vide partiel dans l’espace annulaire 18. Le système 56 peut également, ou en variante, comprendre une source d’un gaz thermiquement isolant tel que le xénon, qui est pompé dans la chambre 34 et donc, par l’orifice 20, dans l’espace annulaire 18 pour remplacer l’air dans l’espace annulaire 18.

[0068] Le tuyau flexible 52 peut être couplé à l’ouverture 50 pour raccorder le système 56 au raccord 10, soit avant, soit après que le raccord 10 a été fixé au tuyau 12, comme le montre la figure 2.

[0069] S’agissant maintenant de la figure 3, celle-ci représente un boîtier amovible 58 fixé au raccord 10. Le boîtier 58 définit un volume auxiliaire contenant un outil de soudage de bouchon conique par friction 60.

[0070] Le boîtier 58 présente une extrémité intérieure ouverte qui est fixée à la bride de montage 42 au niveau de l’extrémité extérieure du corps 24 du raccord 10, de sorte que la lumière 28 du corps 24 s’étend dans le boîtier 58. Le boîtier 58 ferme ainsi l’extrémité extérieure ouverte du corps 24 tout en coopérant avec le corps 24 pour définir une enveloppe scellée continue qui comprend la lumière 28 du corps 24 et l’intérieur du boîtier 58.

[0071] Le boîtier 58 est de préférence fixé au raccord 10 après que le raccord 10 a été fixé au tuyau 12. En principe, cependant, le boîtier 58 pourrait être fixé au raccord 10 avant que le raccord 10 soit fixé au tuyau 12, de sorte que le boîtier 58 et le raccord 10 peuvent être fixés ensemble au tuyau 12. De même, le boîtier 58 et le raccord 10 peuvent également être retirés ensemble du tuyau 12 ou le boîtier 58 peut être retiré du raccord 10 avant que le raccord 10 ne soit retiré du tuyau 12.

[0072] L’outil de soudage 60 est monté de façon à se déplacer par rapport au boîtier 58 dans des directions parallèles à l’axe longitudinal 26. Dans cet exemple, l’outil de soudage 60 est monté sur des rails 62 à l’intérieur du boîtier 58.

[0073] Un système d’entraînement 64 peut être actionné pour déplacer l’outil de soudage 60 longitudinalement à l’intérieur du boîtier 58. Le système d’entraînement 64 peut, par exemple, comprendre un moteur pas à pas entraînant un pignon le long d’une crémaillère s’étendant le long d’au moins l’un des rails 62.

[0074] L’outil de soudage 60 comprend un moteur 66 qui peut fonctionner pour faire tourner un mandrin 68 autour de l’axe longitudinal 26, comme illustré sur la figure 4. Le mandrin 68 comporte des mâchoires 70 qui peuvent être déplacées latéralement pour serrer un mandrin ou un bouchon de soudage 72 centré sur l’axe longitudinal 26.

[0075] Le bouchon 72 comprend un corps cylindrique 74 et une tête conique 76. L’angle de conicité de la tête 76 correspond sensiblement à l’angle de conicité de l’orifice 20 dans le tuyau extérieur 14. La longueur de la tête 76 correspond sensiblement à l’épaisseur du tuyau extérieur 14. Le diamètre du corps 74, et donc de la partie la plus large de la tête 76, correspond sensiblement à la largeur maximale de l’orifice 20 à la surface extérieure du tuyau extérieur 14.

[0076] La figure 3 représente la cloison 30 en position fermée et l’outil de soudage 60 rétracté à l’intérieur du boîtier 58 dans la mesure où la tête 76 du bouchon 72 est du côté radialement extérieur de la cloison 30. A l’inverse, la figure 4 représente la cloison 30 maintenant rétractée en position ouverte. Cela permet au bouchon 72 d’avancer vers le côté radialement intérieur de la cloison 30 lorsque le système d’entraînement 64 déplace l’outil de soudage 60 par rapport au boîtier 58 dans une direction radialement vers l’intérieur.

[0077] Le système de régulation atmosphérique 56 peut être activé avant ou après que la cloison 30 a été rétractée. Lorsque la vanne 54 dans le tuyau flexible 52 est maintenue ouverte, le système 56 aspire l’air hors de la chambre 34 et/ou pompe un gaz de remplacement dans la chambre 34. Cela régule la pression et/ou la composition de l’atmosphère dans la chambre 34, donc dans l’espace annulaire 18, qui communique avec la chambre 34 à travers l’orifice 20 dans le tuyau extérieur 14.

[0078] La figure 3 représente le système de régulation atmosphérique 56 activé avant que la cloison 30 ne soit rétractée, et aspirant l’air de la chambre 34, donc de l’espace annulaire 18, qui communique avec la chambre 34 à travers l’orifice 20. Il serait également possible d’activer le système de régulation atmosphérique 56 avant que le boîtier 58 ne soit fixé au raccord 10, lorsque la cloison 30 est en position fermée, pour enfermer et sceller la chambre 34, comme sur la figure 2.

[0079] Lorsque l’atmosphère dans l’espace annulaire 18 est à la pression et/ou à la composition appropriée(s), la vanne 54 dans le tuyau flexible 52 est fermée, comme indiqué sur la figure 4. Ensuite, l’orifice 20 doit être fermé pour sceller l’espace annulaire 18 et donc piéger l’atmosphère dans l’espace annulaire 18 avec la pression et/ou la composition souhaitée. A cet effet, la cloison 30 est rétractée en position ouverte pour permettre au système d’entraînement 62 de déployer l’outil de soudage 60 à partir du boîtier 58 et dans la chambre 34.

[0080] L’outil de soudage 60 est avancé depuis le boîtier 58 et dans la chambre 34 dans la mesure où la tête 76 du bouchon 72 pénètre dans l’orifice 20 du tuyau extérieur 14. Au fur et à mesure que l’outil de soudage 60 avance de cette manière, le moteur 64 fait tourner le mandrin 66 de l’outil de soudage 60. Cela met le bouchon 72 en rotation autour de l’axe longitudinal 26 autour duquel l’orifice 20 est également centré.

[0081] Lorsque la tête conique 76 du bouchon 72 en rotation rencontre la paroi fixe à conicité similaire qui entoure l’orifice complémentaire 20, la friction génère une chaleur qui fait rapidement fondre l’interface entre la tête 76 et le tuyau extérieur 14 qui l’entoure. Le moteur 64 est alors arrêté, de sorte que le bouchon 72 désormais fixe et le tuyau extérieur 14 fusionnent ensemble. Lorsque l’interface fondue refroidit, l’orifice 20 est ainsi scellé grâce à une soudure forte et continue entre la tête 76 du bouchon 72 et le tuyau extérieur 14.

[0082] Après avoir purgé la chambre 34 pour égaliser la pression dans la chambre 34 avec la pression de l’air ambiant, le raccord 10, le boîtier 58 et l’outil de soudage 60 peuvent être retirés du tuyau 12. Cela laisse le corps 74 du bouchon 72 soudé faire saillie depuis le tuyau extérieur, comme illustré sur la figure 5. Enfin, le corps 74 du bouchon 72 est coupé et broyé au ras du tuyau extérieur 14, comme indiqué sur la figure 6, laissant la tête 76 du bouchon 72 soudée dans l’orifice 20.

[0083] De nombreuses variantes sont possibles dans le concept de l’invention. Par exemple, le tuyau intérieur 16 pourrait être revêtu d’un revêtement en polymère ou d’un autre revêtement ou enduit résistant à la corrosion. Le tuyau extérieur 14 pourrait être enduit d’un revêtement protecteur ou thermiquement isolant, par exemple, de polypropylène. L’espace annulaire 18 pourrait contenir des éléments chauffants et/ou un matériau isolant. Cependant, tous ces ajouts facultatifs ont été omis des dessins pour plus de clarté.

[0084] Le système de régulation atmosphérique 56 qui détermine la pression et/ou la composition de l’atmosphère dans l’espace annulaire 18 pourrait être configuré pour fournir dans la chambre 34 un gaz dont la composition facilite l’opération de soudage.

[0085] Le joint 44 pourrait être complété par une structure de positionnement rigide formée de manière à correspondre à la courbure de la surface extérieure du tuyau 12, ou à venir en prise d’une autre manière avec celle-ci, lorsque le joint 44 a été comprimé par serrage de la sangle 48.

[0086] En principe, le boîtier 58 pourrait être intégré au raccord 10, de sorte que le boîtier 58 et l’outil de soudage 60 fassent partie du raccord 10 et soient fixés au tuyau 12 et retirés de celui-ci d’un seul tenant. Dans ce cas, la cloison 30 pourrait être omise.

[0087] Bien que l’invention ait été illustrée dans le contexte d’un système à double enveloppe, elle pourrait être utilisée dans d’autres contextes. En particulier, l’invention pourrait être utilisée dans d’autres applications pour sceller un trou percé dans une paroi d’une structure creuse, afin de permettre l’entrée ou la sortie de fluide dans ou depuis un espace situé à l’intérieur de la structure, tout en gérant la pression ou la composition du fluide et en prévoyant que le fluide s’écoule à l’intérieur ou hors de cet espace avant le scellage du trou. Au sens large, le fluide n’est pas nécessairement un gaz, mais peut être un autre fluide, tel qu’un liquide, un gel ou une masse de particules.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Procédé de scellage d’un trou (20) dans une paroi d’une structure creuse (12), le procédé comprenant : - la fourniture d’une chambre scellée (34) qui est externe à la structure (12) et qui est en communication fluidique avec un espace interne (18) de la structure par le trou (20) ; - le fait d’amener le fluide à s’écouler à travers le trou (20) à l’intérieur ou hors de la chambre (34) pour ajuster la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne (18) ; et - le soudage par friction d’un bouchon (72) en rotation dans le trou (20), le bouchon (72) étant inséré dans le trou (20) depuis l’intérieur de la chambre (34). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, réalisé sur une structure en forme de tuyau (12). [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, comprenant le fait d’avancer le bouchon (72) dans le trou (20) le long d’un axe de rotation qui est sensiblement aligné avec un axe longitudinal central (26) du tuyau (12). [Revendication 4] Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel le tuyau (12) est un tuyau extérieur (14) d’une structure à double enveloppe et l’espace interne est un espace annulaire (18) entre le tuyau extérieur (14) et un tuyau intérieur (16). [Revendication 5] Procédé selon une quelconque revendication précédente, comprenant le maintien de la pression et/ou de la composition du fluide dans l’espace interne (18) et dans la chambre (34), tout en soudant par friction le bouchon (72) dans le trou (20). [Revendication 6] Procédé selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre le retrait de la chambre (34) hors de la structure (12), puis le retrait d’une partie du bouchon (72) qui fait saillie depuis la structure (12). [Revendication 7] Procédé selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la chambre (34) contient un poste à souder (60) conçu pour mettre le bouchon (72) en rotation. [Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant l’ajout d’un volume auxiliaire (58) scellé à la chambre (34), le volume auxiliaire (58) contenant un poste à souder (60) conçu pour mettre le bouchon (72) en rotation. [Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, comprenant l’ouverture d’une cloison scellée 30) entre la chambre (34) et le volume auxiliaire (58) pour

   [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] [Revendication 18] former une enveloppe scellée qui comprend la chambre (34) et le volume auxiliaire (58) en communication fluidique l’un avec l’autre. Procédé selon la revendication 9, comprenant le fait d’avancer le bouchon (72) à partir du volume auxiliaire (58), au-delà de la cloison ouverte (30) et à travers la chambre (34) pour l’insérer dans le trou (20). Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant le retrait simultané de la chambre et du volume auxiliaire hors de la structure après le soudage du bouchon dans le trou.

   Procédé selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la chambre (34) est définie par un raccord externe (10) scellé à la structure (12) autour du trou (20).

   Procédé selon la revendication 12, comprenant l’attachement du raccord (10) à la structure (12) et l’application d’une tension pour tirer le raccord (10) contre la structure (12).

   Procédé selon une quelconque revendication précédente, comprenant le soudage par friction du bouchon (72) dans le trou (20) lorsque la pression et/ou la composition du fluide dans l’espace interne (14) atteint un seuil prédéterminé.

   Appareil de scellage d’un trou (20) dans une structure (12), l’appareil comprenant :

   - un raccord (10) définissant une chambre (34), le raccord (10) comportant une ouverture (28) qui communique avec la chambre (34) ;

   - un système de fixation (42) permettant de fixer de manière amovible le raccord (10) à la structure (12), l’ouverture (28) faisant face à la structure 12) ;

   - un système de régulation (56) conçu pour réguler la pression et/ou la composition du fluide dans la chambre (34) ; et

   - un poste à souder (60) des bouchons par friction, lequel poste est conçu pour faire avancer un bouchon (72) à partir de la chambre (34) et à travers l’ouverture (28) pour sceller le trou (20) dans la structure (12). Appareil selon la revendication 15, dans lequel l’ouverture (28) est entourée par un joint d’étanchéité.

   Appareil selon la revendication 15 ou la revendication 16, dans lequel le poste à souder (60) est disposé à l’intérieur de la chambre (34).

   Appareil selon la revendication 15 ou la revendication 16, dans lequel le poste à souder (60) est disposé à l’intérieur d’un boîtier (58) qui peut être fixé au raccord (10) pour définir un volume auxiliaire en communication fluidique avec la chambre (34).

   [Revendication 19] [Revendication 20] [Revendication 21] [Revendication 22]

   Appareil selon la revendication 18, dans lequel le poste à souder (60) peut être déplacé par rapport au boîtier (58), entre une position rétractée à l’intérieur du boîtier (58) et une position déployée s’étendant depuis le boîtier (58) et dans la chambre (34).

   Appareil selon la revendication 18 ou 19, comprenant en outre une cloison (30) pouvant être déplacée pour sceller la chambre (34) par rapport au volume auxiliaire (58).

   Appareil selon l’une quelconque des revendications 15 à 20, dans lequel le raccord (10) est façonné pour définir au moins une formation de selle sur une extrémité du raccord (70) contenant l’ouverture 28).

   Appareil selon l’une quelconque des revendications 15 à 21, dans lequel le système de fixation (42) comprend une ou plusieurs sangles (48) pouvant être tendues.