FR3086364A1 - Conduite flexible de transport de fluide avec un fluide anticorrosif et un procede de fabrication associe - Google Patents
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Abstract
Conduite flexible (10) de transport de fluide, comportant : - une gaine interne (12) tubulaire en polymère définissant un passage interne de circulation de fluide, - une gaine externe (18) tubulaire en polymère, les gaines interne (12) et externe (18) définissant un espace annulaire (19) entre elles, - au moins une couche de renfort (14, 16, 17, 26) métallique disposée dans l'espace annulaire (19), et - un liquide anticorrosif (22) remplissant au moins une partie de l'espace annulaire (19). Le liquide anticorrosif (22) présente une constante diélectrique inférieure à 20 tel que mesuré à 20 °C et à 50 Hz.
Description
Conduite flexible de transport de fluide avec un fluide anticorrosif et un procédé de fabrication associé
La présente invention concerne une conduite flexible de transport de fluide, comportant :
- une gaine interne tubulaire en polymère définissant un passage interne de circulation de fluide,
- une gaine externe tubulaire en polymère, les gaines interne et externe définissant un espace annulaire entre elles,
- au moins une couche de renfort métallique disposée dans l’espace annulaire, et
- un liquide anticorrosif remplissant au moins une partie de l’espace annulaire.
La conduite est notamment une conduite flexible telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l’American Petroleum Institute (API), API 17J «Specification for Unbonded Flexible Pipe» 4eme Edition Mai 2014, et API RP 17B « Recommended Practice for Flexible Pipe » 5eme Edition Mai 2014. La conduite flexible est avantageusement de type non liée (« unbonded » en anglais). La conduite flexible est une conduite montante (ou « riser » en anglais) et/ou une conduite posée sur le fond marin (ou « flowline » en anglais).
Les conduites flexibles comportent généralement une gaine externe de protection définissant un volume intérieur et au moins une gaine interne imperméable aux liquides disposée à l’intérieur du volume intérieur.
Cette gaine interne est typiquement une gaine de pression délimitant un passage de circulation d’un fluide.
Le fluide est, en particulier, un hydrocarbure comportant une forte teneur en gaz corrosifs comme du dioxyde de carbone (CO2) et/ou du sulfure d’hydrogène (H2S).
La gaine externe de protection et la gaine interne délimitent entre elles un volume appelé espace annulaire.
En outre, généralement, les conduites flexibles comprennent au moins une couche de renfort métallique disposée à l’intérieur de l’espace annulaire. Typiquement, la couche de renfort métallique comprend par exemple une voûte de pression formée par un enroulement d’un fil profilé métallique agencé autour de la gaine de pression et des nappes d’amures de traction formées par des nappes de fils métalliques disposées autour de la voûte de pression, dans l’espace annulaire entre la gaine interne et la gaine externe, pour assurer une bonne résistance à la traction.
L’espace annulaire contenant la voûte de pression et les nappes d’armures de traction est soumis à des gaz acides tels que par exemple du sulfure d’hydrogène (H2S) et du dioxyde de carbone (CO2) issus des fluides transportés et diffusés au travers de la gaine interne, et dont la pression partielle au sein de l’espace annulaire est relativement élevée.
En présence d’eau, pouvant provenir de l’eau contenu dans les hydrocarbures transportés ayant migré à travers la gaine interne vers l’espace annulaire, ou de l’étendue d’eau en cas d’une déchirure de la gaine externe, les couches de renforcement métalliques situées dans cet espace annulaire, en particulier la voûte de pression et les nappes d’armure de traction, subissent alors de la corrosion. Ceci peut conduire, suivant la sévérité du milieu régnant dans l’espace annulaire, à une perte d’intégrité des propriétés mécaniques de la conduite et à terme, à sa ruine. Par ailleurs, la combinaison du milieu corrosif associé à des chargements mécaniques peut conduire à la formation de corrosion sous contrainte (SCC, de l’anglais « Stress Corrosion Cracking »).
Pour réduire la corrosion des nappes d’armure de traction, il est connu d’injecter un fluide anticorrosif dans l’espace annulaire. Par exemple, le document WO2011/026801 décrit une conduite flexible dans laquelle l’espace annulaire comprend un fluide destiné à protéger les couches de renfort métalliques de la corrosion au sein dudit espace annulaire. Le fluide est par exemple un mono éthylène glycol.
Cependant, cette solution ne donne pas entière satisfaction. En effet, dans certaines conditions, des phénomènes de corrosion peuvent apparaître malgré la présence de mono éthylène glycol. Le document WO2016/074681 décrit une conduite flexible dans laquelle l’espace annulaire comprend un fluide destiné à protéger les couches de renfort métalliques de la corrosion localisée. Le fluide est par exemple de l’eau comprenant des sels pour promouvoir la corrosion généralisée des couches de renfort métalliques et ainsi limiter la corrosion localisée par consommation des réactifs.
Cependant, la corrosion généralisée des couches de renfort métalliques conduit également à terme à une rupture des couches de renfort métalliques et partant, de la conduite flexible. Cette solution n’est donc pas entièrement satisfaisante dans le cadre d’une utilisation de la conduite flexible sur des périodes pouvant aller jusqu’à 20 ans voire plus.
Ainsi, il existe un besoin de fournir une solution qui ne présente pas ces inconvénients.
Un but de la présente invention est d’obtenir une conduite flexible présentant des risques de rupture très limités sous l’effet de la corrosion.
A cet effet, l’invention a pour objet une conduite flexible du type précité, dans laquelle le liquide anticorrosif présente une constante diélectrique inférieure à 20 tel que mesuré à 20 °C et à 50 Hz.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, la conduite flexible présente en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) possible(s) :
- le liquide anticorrosif présente une conductivité électrique inférieure à 10-8 S/m ;
- la masse volumique du liquide anticorrosif est supérieure ou égale à 1 g/cm3à 25 °C, avantageusement supérieure ou égale à 1,04 g/crrfà 25 °C ;
- le liquide anticorrosif présente une tension superficielle inférieure à 50 mN-m'1 à 25°C ;
- le liquide anticorrosif présente une viscosité cinématique inférieure à 2x10'3 m2-s' 1 à 25 °C, avantageusement inférieure à 0,5x103 m2-s_1 à 25 °C ;
- le liquide anticorrosif est un liquide hydrophobe ;
- le liquide anticorrosif est un liquide apolaire ;
- le liquide apolaire est choisi parmi: une huile d’hydrocarbures notamment une huile aliphatique et/ou une huile cycloaliphatique, une huile minérale, une huile de polyalphaoléfine, une huile silicone, et leurs mélanges ;
- le liquide anticorrosif est une huile de siloxane, notamment de méthylphenylsiloxane ;
- le liquide anticorrosif est choisi parmi un liquide polaire, notamment une huile de polyglycol ou/et une huile fluorée ; et
- la conduite flexible comporte en outre une carcasse métallique disposée dans la gaine interne.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une conduite flexible telle que décrite ci-dessus, comportant les étapes suivantes :
- fourniture d’une gaine interne tubulaire ;
- disposition d’au moins une couche de renfort métallique ;
- fourniture d’une gaine externe tubulaire, les gaines interne et externe définissant un espace annulaire entre elles, ladite couche de renfort métallique étant disposée dans l’espace annulaire; et
- remplissage d’au moins une partie de l’espace annulaire par un liquide anticorrosif tel que décrit ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant à la figure unique, présentant une vue en perspective éclatée du tronçon central d’une conduite flexible selon l’invention.
Une conduite flexible 10 selon l’invention est illustrée partiellement sur la figure unique.
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.
L’étendue d’eau est par exemple une mer, un lac ou un océan. La profondeur de l’étendue d’eau au droit de la conduite 10 est par exemple comprise entre 50 m et 4000
m.
L’installation d’exploitation de fluide comporte un ensemble de surface, généralement flottant, et un ensemble de fond qui sont généralement raccordés par la conduite flexible 10. La conduite flexible 10 permet aussi de relier des ensembles de fond entre eux, ou encore des ensembles de surface entre eux.
La conduite flexible 10 comporte un tronçon central, illustré en partie sur la figure unique, et à chacune des extrémités axiales du tronçon central, un embout d’extrémité non représenté.
La conduite flexible 10 est dans cet exemple une conduite « non liée >> (désignée par le terme anglais « unbonded >>).
Au sens de la présente invention, il est entendu par une conduite non liée, qu’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 flexible 10.
Avantageusement, toutes les couches adjacentes de la conduite flexible 10 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 (Mai 2014, 4ème édition), API RP17B (Mai 2014, 5ème édition).
La conduite flexible 10 s’étend suivant un axe A-A’.
Dans tout ce qui suit, les termes « extérieur >> et « intérieur >> s’entendent généralement de manière radiale par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, le terme « extérieur >> s’entendant comme relativement plus éloigné radialement de l’axe AA’ et le terme « intérieur >> s’entendant comme relativement plus proche radialement de l’axe A-A’ de la conduite flexible 10.
Comme illustré sur la figure unique, la conduite flexible 10 délimite une pluralité de couches concentriques autour de l’axe A-A’, qui s’étendent continûment le long de la conduite flexible 10 jusqu’aux extrémités de la conduite flexible 10.
Dans cet exemple, la conduite flexible 10 comporte une gaine interne 12 tubulaire, au moins une couche métallique de renfort 14, 16, 17, et une gaine externe 18 tubulaire. La gaine externe 18 définit avec la gaine interne 12 un espace annulaire 19.
La couche métallique de renfort comprend, selon l’exemple représenté sur la figure, une voûte de pression 14 et une paire de nappes d’armures de traction 16, 17,
Avantageusement et selon l’utilisation souhaitée, la conduite 10 comporte en outre une carcasse interne 20.
La conduite flexible 10 comporte également un liquide anticorrosif 22 remplissant au moins une partie de l’espace annulaire 19.
De manière connue, la gaine interne 12 définit un passage interne de circulation de fluide et est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans la conduite flexible 10. La gaine interne 12 est, avantageusement, formée en matériau polymère, par exemple à base d’une polyoléfine telle 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).
En variante, la gaine interne 12 est formée à base d’un polymère haute performance tel qu’un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), le polyamide-imide (PAI), le polyéther-imide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyéthersulfone (PES) , le polyarylsulfone (PAS), le polyphénylèneéther (PPE), le polysulfure de phénylène (PPS) les polymères à cristaux liquides (LCP), le polyphtalamide (PPA), les dérivés fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (PFA) ou l’éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges.
L’épaisseur de la gaine interne 12 est, par exemple, comprise entre 5 mm et 20 mm.
Le fluide transporté comprend un mélange polyphasique formé d’une pluralité de phases liquides comprenant de l’eau, des hydrocarbures, d’au moins une phase gazeuse comprenant par exemple du sulfure d’hydrogène (H2S), du dioxyde de carbone (CO2) et éventuellement d’une phase solide comprenant par exemple du sable.
La carcasse interne 20, lorsqu’elle est présente, est formée 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.
L’enroulement hélicoïdal du feuillard métallique profilé formant la carcasse interne 20 est à pas court. L’enroulement hélicoïdal présente un angle d’hélice de valeur proche de 90° par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexble 10, typiquement entre 75° et 90°.
Le diamètre de la carcasse interne 20 est avantageusement compris entre 50 mm et 500 mm.
Dans cet exemple, la carcasse interne 20 est disposée à l’intérieur de la gaine interne 12. La conduite flexible 10 est alors désignée par le terme anglais « rough bore >> en raison de la géométrie de la carcasse interne 20.
La carcasse interne 20 est en contact avec le fluide transporté au sein de la conduite flexible 10.
En variante (non représentée), la conduite flexible 10 est dépourvue de carcasse interne 20, elle est alors désignée par le terme anglais « smooth bore >>.
La gaine externe 18 est située à l’extérieur de la gaine interne 12.
La gaine externe 18 définit un volume intérieur 23 dans lequel sont situées la carcasse interne 20, la gaine interne 12, la couche métallique de renfort telle que la voûte de pression 14 et/ou l’au moins une nappe d’armures de traction 16, 17.
L’espace annulaire 19 est défini au sein du volume intérieur 23. En particulier, l’espace annulaire 19 est défini comme le volume délimité entre la gaine interne 12 et la gaine externe 18.
L’espace annulaire 19 est parfois soumis à de l’eau provenant de l’étendue d’eau en cas de dommage de la gaine externe 18 lors des opérations d’installation ou lors du service de la conduite flexible 10 par exemple ou encore de l’eau contenu dans le fluide transporté qui aurait diffusé puis condensé au travers de la gaine interne 12, vers l’espace annulaire 19.
La gaine externe 18 est configurée pour empêcher la pénétration du liquide depuis l’extérieur de la conduite flexible 10 vers l’espace annulaire 19.
La gaine externe 18 est avantageusement composée d’un matériau polymère, notamment à base d’une polyoléfine, tel que du polyéthylène ou du polypropylène, 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).
La gaine externe 18 présente, avantageusement, une épaisseur comprise entre 5 mm et 15 mm.
La voûte de pression 14 est située dans l’espace annulaire 19, à l’extérieur de la gaine interne 12.
La voûte de pression 14 est configurée pour reprendre les efforts radiaux liés à la pression régnant à l’intérieur de la gaine interne 12.
La voûte de pression 14 est, avantageusement, formée d’un fil profilé 25 métallique enroulé en hélice autour de la gaine interne 12. Le fil profilé 25 présente de préférence une géométrie en forme de Z. La géométrie en Z permet d’améliorer la résistance mécanique générale et de réduire le poids de la conduite flexible 10.
En variante, le fil profilé 25 présente une géométrie en forme de T, de U, de K, de X ou de I.
La voûte de pression 14 est, avantageusement, composée d’un acier inoxydable.
En particulier, la voûte de pression 14 est réalisée par exemple à partir d’un acier inoxydable Duplex, Super Duplex ou encore Hyper Duplex. Les aciers inoxydables Duplex, Super Duplex, Hyper Duplex, qui sont aussi appelés « aciers inoxydables austéno-ferritiques » doivent leur nom à leur structure double-phases comportant des proportions sensiblement égales en austénite et en ferrite. Ce type d’acier inoxydable combine alors les qualités de ces deux phases : la ductilité et la résilience élevée de l’austénite d’une part, et la haute ténacité et la résistance à la corrosion de la ferrite d’autre part. Les aciers inoxydables Duplex, Super Duplex et Hyper Duplex présentent donc de bonnes caractéristiques mécaniques ainsi qu’une bonne résistance à la corrosion et en particulier la corrosion localisée et la corrosion sous contrainte.
L’acier inoxydable Duplex, Super Duplex et Hyper Duplex se différencient essentiellement par leur composition en chrome. En effet, ils comportent chacun respectivement un taux massique de chrome supérieur à 20%, 25% et 27%.
En variante, la voûte de pression 14 est réalisée à partir d’un acier dont le pourcentage massique de carbone est compris entre 0.1% et 0.8%.
La voûte de pression 14 est enroulée en hélice à pas court autour de la gaine interne 12. L’angle d’hélice est de valeur absolue proche de 90° par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, typiquement compris entre 75° et 90°.
La conduite flexible 10 comprend optionnellement une frette 26.
La frette 26, lorsqu’elle est présente, est constituée par un enroulement en spirale d'au moins un fil avantageusement de section transversale rectangulaire autour de la voûte de pression 14.
La superposition de plusieurs fils enroulés autour de la voûte de pression 14 peut avantageusement remplacer une épaisseur totale de frette 26 donnée. Ceci augmente la résistance à l’éclatement de la conduite flexible 10. L'enroulement du au moins un fil est à pas court autour de l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, c’est-à-dire avec un angle d’hélice de valeur absolue proche de 90°, typiquement compris entre 75° et 90°.
Dans une variante de réalisation de l’invention, la voûte de pression 14 et la frette 26 sont remplacées par une voûte de pression 14 d’épaisseur plus importante formée à partir d’un fil profilé en métal présentant une géométrie en forme de Z, de T, de U, de K, de X ou de I, et/ou à partir d’au moins une bande en aramide à résistance mécanique élevée (Technora® ou Kevlar®), et/ou à partir d’au moins une bande composite comprenant une matrice thermoplastique dans laquelle sont noyées des fibres de carbone ou des fibres de verre.
Chaque nappe d’armures de traction 16, 17 est disposée dans l’espace annulaire 19, à l’extérieur de la voûte de pression 14.
Dans l’exemple représenté sur la figure unique, la conduite flexible 10 comporte au moins une paire de nappes d’armures de traction 16, 17.
Chaque paire comporte une première nappe d'armures de traction 16 appliquée sur la frette 26, sur la voûte de pression 14, sur la gaine 12 ou sur une autre paire de nappes d'armures de traction, et une deuxième nappe d'armures de traction 17, disposée autour de la première nappe d'armures de traction 16.
Chaque nappe d’armures de traction 16, 17 comporte au moins un élément d’armure 28 longitudinal enroulé à pas long autour de l’axe A-A’ de la gaine interne 12. La valeur d’hélice est inférieure ou égale à 60 °, et est typiquement comprise entre 10° et 60 °.
Dans l'exemple représenté sur la figure unique, la valeur absolue de l'angle d'hélice de chaque nappe d'armures de traction 16, 17 est supérieure à 45°, et est notamment comprise entre 50° et 60°, et est environégale à 55°.
Les éléments d’armure 28 d’une première nappe d’armures de traction 16 sont enroulés généralement suivant un angle opposé par rapport aux éléments d’armure 28 d’une deuxième nappe d’armures de traction 17. Ainsi, si l’angle d’enroulement des éléments d’armure 28 de la première nappe d’armures de traction 16 est égal à + α, a étant compris entre 10° et 60°, l’angle d’enroulemæit des éléments d’armure 28 de la deuxième nappe d’armures de traction 17 disposée au contact de la première nappe d’armures de traction 16 est par exemple de - a, avec a compris entre 10° et 60°.
Les éléments d’armure 28 sont par exemple formés par des fils métalliques ou en matériau composite, ou par des rubans à résistance mécanique élevée.
Dans cet exemple, chaque nappe d’armures de traction 16, 17 repose sur au moins une bande anti-usure (non représentée). La bande anti-usure est par exemple réalisée en plastique, notamment à base d’un polyamide ou d’un polyfluorure de vinylidène (PVDF). Elle présente une épaisseur inférieure à l'épaisseur de chaque gaine 12, 18.
Avantageusement, un ruban de maintien tel qu’une bande en aramide à résistance mécanique élevée (Technora® ou Kevlar®) est enroulé autour de la deuxième nappe d'armures de traction 17 la plus à l'extérieur par rapport à l'axe A-A', pour assurer un maintien mécanique des nappes d'armures de traction 16, 17. Alternativement, les fibres d’aramide sont remplacées par des fibres de verre ou des fibres de carbone.
Avantageusement, chaque nappe d’armures 16, 17 est réalisée en acier dont le pourcentage massique de carbone est compris entre 0,1 % et 0,8 %.
En variante, chaque nappe d’armures de traction 16, 17 est en acier inoxydable, en particulier, en acier inoxydable Duplex. Ceci lui permet de présenter de bonnes caractéristiques mécaniques ainsi qu’une bonne résistance à la corrosion.
Pour améliorer encore les caractéristiques mécaniques et la résistance à la corrosion des nappes d’armures de traction 16, 17, on utilise de manière avantageuse, un acier inoxydable Super Duplex voire un acier inoxydable Hyper Duplex.
Encore en variante, chaque nappe d’armures 16, 17 est réalisée en un mélange d’acier tel que décrit ci-dessus et de l’acier inoxydable Duplex.
Selon un mode de réalisation non représenté, la conduite flexible 10 comprend au moins un tube d’injection. Le tube d’injection est par exemple enroulé en hélice entre deux éléments d’armure 28. Le tube d’injection comprend selon cet exemple un orifice d’entrée du fluide anticorrosif 22 et au moins un orifice de sortie en communication avec l’espace annulaire 19 destiné à délivrer le fluide anticorrosif 22 dans l’espace annulaire 19. Avantageusement, l’orifice de sortie est situé au sein de l’espace annulaire 19. Avantageusement, plusieurs orifices de sortie sont réalisés le long du tube d’injection afin de répartir le fluide anticorrosif 22 de manière homogène au sein de l’espace annulaire
19.
Dans un autre exemple, le tube d’injection est agencé autour de la gaine externe 18. Une gaine de maintien est alors disposée autour du tube d’injection pour maintenir le tube d’injection contre la gaine externe 18. Selon cet exemple, le tube d’injection comprend un orifice d’entrée du fluide anticorrosif 22 et au moins un orifice de sortie en communication avec l’espace annulaire 19 destiné à délivrer le fluide anticorrosif 22 dans l’espace annulaire 19. L’orifice de sortie est par exemple situé au sein de l’embout d’extrémité de la conduite flexible 10 par lequel le fluide anticorrosif 22 est délivré à l’espace annulaire 19.
Le liquide anticorrosif 22 remplit au moins une partie de l’espace annulaire 19. Il présente une constante diélectrique inférieure à 20 tel que mesuré à 20 °C et à 50 Hz selon la norme CEI247 ou la norme NE EN 60247. Cette constante diélectrique est également appelée « permittivité relative >>.
Ainsi, le liquide anticorrosif 22 est non-solvatant pour diminuer la formation d’acide dans l’espace annulaire 19, notamment d’acide issu de la solvatation des gaz acides dans le liquide anticorrosif 22. Ceci est le cas par exemple pour la formation d’acide carbonique issu de la solvatation du dioxyde de carbone.
Le liquide anticorrosif 22 est non-dissociatif pour diminuer la dissolution des composés ioniques dans le liquide anticorrosif 22. Ceci empêche la formation de courants électriques dans le liquide, ce qui est avantageux notamment lorsque des composés ioniques sont introduits dans l’espace annulaire 19.
La constante diélectrique du liquide anticorrosif 22 selon l’invention est inférieure à la constante diélectrique de l’éthanol, ce qui permet de réduire le pouvoir dissociant du liquide anticorrosif 22.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 présente une conductivité électrique inférieure à 10'8 S/m.
Le liquide anticorrosif 22 est donc électriquement isolant pour diminuer des réactions de corrosion électrochimiques dans le liquide anticorrosif 22. En effet, la corrosion nécessite la présence d’un milieu électriquement conducteur, et le liquide nonconducteur limite le phénomène de corrosion dans l’espace annulaire 19.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 présente une masse volumique supérieure ou égale à l’eau, c’est-à-dire supérieure ou égale à 1 g/cm3 à 25 °C. Plus avantageusement, il présente une masse volumique supérieure ou égale à l’eau de mer, c’est-à-dire supérieure ou égale à 1,04 g/cm3 à 25 °C. Ceci permet de limiter l’entrée de l’eau de mer dans l’espace annulaire 19 en cas d’une déchirure de la gaine externe 18.
En outre, lorsque le liquide anticorrosif 22 présente une masse volumique égale à la masse volumique de l’eau de mer ou de l’eau, le différentiel de pression entre l’espace annulaire 19 et l’étendue d’eau en fonction de la profondeur de la conduite flexible 10 est égale au différentiel de pression entre l’espace annulaire 19 et l’étendue d’eau en surface. Ceci permet de limiter les risques de rupture de la gaine externe 18 sous l’effet du différentiel de pression.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le liquide anticorrosif 22 présente une coloration caractéristique, obtenue par exemple par l’ajout d’un marqueur coloré tel que la rhodamine. Lors d’une déchirure de la gaine externe 18 le liquide anticorrosif 22 s’écoule de l’espace annulaire 19 vers l’extérieur de la gaine externe 18, ce qui permet une identification facile de fuite.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 présente une tension superficielle inférieure à 50 mN-rn'1 à 25°C mesurée selon la norme ISO 304. Ceci assure un bon recouvrement des éléments d’armure 28, ainsi que des gaines interne et externe 12, 18 en polymère.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 présente une viscosité cinématique inférieure à 2x10-3 m2-s_1 à 25 °C, avantageusement inférieure à 0,5x103 m2-s_1 à 25 °C mesurée selon la norme ASTM D445, ou ASTM D446, ou ISO3104, ou ISO3105. Ceci permet un remplissage facile de l’espace annulaire 19, et évite la formation des bulles d’air persistantes dans l’espace annulaire 19 lors du remplissage de ce dernier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le liquide anticorrosif 22 est un liquide hydrophobe. Ceci permet d’éviter que l’eau diffusée à travers la gaine interne 12 dilue le liquide anticorrosif 22 de sorte à réduire la propriété anticorrosive de ce dernier.
De préférence, le liquide anticorrosif 22 est un liquide apolaire. Un liquide apolaire présente avantageusement des interactions électrostatiques limitées avec l’eau de mer. Ceci réduit encore la solubilité du liquide anticorrosif 22 dans l’eau de mer. Le liquide anticorrosif 22 est par exemple choisi parmi les liquides suivants : huile d’hydrocarbures, notamment huile aliphatique ou/et huile cycloaliphatique, huile minérale, huile de polyalphaoléfine, huile silicone, et leurs mélanges.
Parmi les huiles d’hydrocarbures, on peut citer les huiles de pétrole brut, brutes, séchées, ou désalées, les huiles déasphaltées, les fractions de pétrole brut telles que l’huile de gaz sous vide ou ses résidus, les fractions lourdes de pétrole brut, les huiles provenant de la liquéfaction de charbon, les huiles de schiste, les huiles de sables bitumineux.
Les huiles aliphatiques incluent par exemple des huiles issues de la distillation de pétrole dans la gamme de température comprise avantageusement entre 200°C et 280°C.
Les huiles minérales sont avantageusement des huiles présentes dans les cavités de réservoirs poreux du sous sol délimités vers le haut par des couches imperméables.
Les huiles silicones comprennent par exemple les huiles de silicone diméthyle, les huiles de silicone méthyl hydrogène, les huiles de phényle silicone, les huiles d’alkyle silicone, les huiles de cyclométhicone, les huiles de diméthicones.
Les huiles précitées sont généralement apolaires. D’autres huiles plus polaires telles que les huiles fluorées ou/et les huiles polyglycol ou polyalkylène sont également utilisables pour former le liquide anticorrosif 22.
Parmi les huiles polyglycol on peut citer les huiles polyether glycol tel que l’huile polyéthylène glycol ou les huiles polyester glycol.
Parmi les huiles fluorées, on peut citer les huiles répondant à la formule chimique suivante de Krytox™ de DuPont™ :
où n est compris entre 10 et 60.
Dans un mode de réalisation avantageux, le liquide anticorrosif 22 est par exemple l’huile DOW CORNING 550 de la société DOW CORNING. Cette huile est une huile de méthylphenylsiloxane.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 est un fluide non-inflammable et nontoxique.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 est propre à se dissoudre dans des huiles minérales utilisées lors de la fabrication des couches métalliques de la conduite 10, notamment les armures, la voûte de pression, la frette. Un exemple d’huiles minérales utilisées est l’huile minérale référencée RUST VETO 86.
Avantageusement, le liquide anticorrosif 22 remplit entre 25% et 100% du volume de l’espace annulaire 19.
Avantageusement, la conduite flexible 10 comprend un dispositif de contrôle de l’espace annulaire 19 configuré pour contrôler le volume de remplissage de l’espace annulaire 19. Avantageusement, le dispositif de contrôle de l’espace annulaire 19 est également configuré pour contrôler la pression au sein de l’espace annulaire 19 afin de limiter les risques de rupture de la gaine externe 18 durant le remplissage de l’espace annulaire 19. Le dispositif de contrôle comporte avantageusement au moins un capteur de niveau et un capteur de pression connecté à l’espace annulaire 19.
Avantageusement, la conduite flexible 10 est raccordée à un réservoir gradué de fluide anticorrosif 22. Le réservoir gradué est disposé sur l’ensemble de surface de la conduite flexible 10 ou l’ensemble de fond de la conduite flexible 10.
Le réservoir gradué fournit un contrôle visuel de l’intégrité de la conduite flexible 10. En effet, en cas de fuite du fluide anticorrosif 22 vers l’extérieur de la conduite flexible 10 résultant d’une déchirure de la gaine externe 18 ou d’une perte d’étanchéité de l’embout d’extrémité, le volume du fluide anticorrosif 22 dans le réservoir gradué diminue et le niveau supérieur du fluide anticorrosif 22 diminue. Le réservoir gradué permet en outre de maintenir un volume constant de fluide anticorrosif 22 au sein de l’espace annulaire 19. Un capteur de niveau peut également être intégré au réservoir gradué pour mesurer la hauteur du fluide anticorrosif 22 au sein du réservoir.
Avantageusement, une vanne est agencée entre le réservoir gradué et le capteur de pression. Lorsque la vanne est fermée, l’espace annulaire 19 de la conduite flexible 10 n’est pas en communication fluidique avec le réservoir gradué de sorte que les fluides déjà dans l’espace annulaire 19 ne s’écoulent pas vers le réservoir gradué et le fluide anticorrosif 22 du réservoir gradué ne peut pas s’écouler vers l’espace annulaire 19. Lorsque la vanne est ouverte, l’espace annulaire 19 communique avec le réservoir gradué de sorte que les fluides déjà dans l’espace annulaire 19 peuvent s’écouler vers le réservoir gradué, et que le fluide anticorrosif 22 dans le réservoir gradué peut s’écouler vers l’espace annulaire 19.
Un procédé de fabrication de la conduite flexible 10 décrite ci-dessus va maintenant être décrit.
Lorsque la conduite flexible 10 comprend une carcasse interne 20, la carcasse interne 20 est d’abord fournie. Dans cette étape, un fil plat métallique est par exemple déroulé à partir d’une bobine permettant de stocker et délivrer le fil plat métallique. Ce fil plat métallique est ensuite profilé au sein d’une profileuse selon une section en forme de S par exemple. Le fil métallique profilé est ensuite enroulé en hélice et agrafé pour former la carcasse interne 20.
D’abord, la gaine interne 12 est fournie. La gaine interne 12 est par exemple extradée directement autour de la carcasse interne 20 lorsque celle-ci est présente.
Puis, selon une autre étape du procédé de fabrication de la conduite flexible 10, la couche de renfort est disposée autour de la gaine interne 12. Par exemple, la voûte de pression 14 est disposée autour de la gaine interne 12, puis la nappe d’armures de traction 16, 17 est disposée autour de la voûte de pression 14.
Généralement, un fil profilé 25 métallique est déroulé à partir d’une bobine de stockage par exemple et, est enroulé en hélice autour de la gaine interne 12 pour former la voûte de pression 14.
Lorsque la voûte de pression 14 est disposée autour de la gaine interne 12, des éléments d’armures 28 sont déroulés à partir d’une ou plusieurs bobines et déposés autour de la voûte de pression 14 pour former la nappe d’armures 16, 17. Généralement, deux couches d’éléments d’armures 28 sont superposées autour de la voûte de pression 14 pour former la paire de nappe d’armures 16, 17. Lorsque la conduite flexible 10 ne comprend pas de voûte de pression 14, la paire de nappes d’armures de traction 16, 17 est disposée sur la gaine interne 12.
Ensuite, la gaine externe 18 est fournie. Généralement, la gaine externe 18 est extradée autour de la couche de renfort métallique. Le volume compris entre la gaine externe 18 et la gaine interne 12 délimite l’espace annulaire 19. L’espace annulaire 19 comprend ainsi la couche de renfort métallique comprenant dans l’exemple représenté sur la figure, la voûte de pression 14 et la paire de nappes d’armure de traction 16, 17.
Selon un mode de réalisation du procédé de fabrication de la conduite flexible 10, un passage de circulation du fluide anticorrosif 22 est fourni.
Par exemple, un tube d’injection est stocké et délivré à partir d’une des bobines de stockage des éléments d’armures 28. Le tube d’injection est enroulé en hélice entre deux éléments d’armures 28 autour de la voûte de pression 14 lorsque celle-ci est présente sur la gaine interne 12.
Selon un autre exemple, le tube d’injection est enroulé autour de la gaine externe 18. Une gaine de maintien est alors disposée autour de la conduite flexible 10 pour maintenir le tube d’injection autour de la gaine externe 18.
Ensuite, au moins une partie de l’espace annulaire 19 est remplie avec le liquide anticorrosif 22.
Par exemple, le fluide anticorrosif 22 est injecté à une pression comprise entre 1 bar et 3 bar au sein du tube d’injection ou via l’embout d’extrémité de la conduite flexible 10 ou encore directement au sein de l’espace annulaire 19. Selon un autre exemple, le fluide anticorrosif 22 est injecté à une pression supérieure à 200 bar.
Dans cette étape, le remplissage de l’espace annulaire 19 est réalisé sur le site de fabrication de la conduite flexible 10. Alternativement, le remplissage de l’espace annulaire 19 est réalisé à partir de l’ensemble de surface de la conduite flexible 10 après l’installation de la conduite flexible 10 ou à partir de l’ensemble de fond après l’installation de la conduite flexible 10.
Avantageusement, une partie du volume souhaité de remplissage de l’espace annulaire 19 est rempli sur le site de fabrication de la conduite flexible 10, puis le volume restant du volume de remplissage souhaité de l’espace annulaire 19 est rempli à partir de l’ensemble de surface ou de l’ensemble de fond. Ceci réduit les coûts liés à l’opération de la conduite flexible 10, puisque le temps de remplissage sur l’ensemble de surface ou l’ensemble de fond est réduit.
Avantageusement, pour faciliter le remplissage d’au moins une partie de l’espace annulaire 19, un vide est réalisé au sein de l’espace annulaire 19 avant ou pendant l’étape de remplissage.
Par exemple, sur le site de fabrication de la conduite flexible 10, une pompe à vide est disposée à l’embout d’une première extrémité de la conduite flexible 10 pour aspirer le fluide au sein de l’espace annulaire 19, et une pompe d’injection est disposée à l’embout de la deuxième extrémité de la conduite flexible 10, de sorte à faciliter le remplissage du fluide anticorrosif 22 de la deuxième extrémité vers la première extrémité de la conduite flexible 10.
En fonctionnement normal, la vanne est ouverte. Si une déchirure de la gaine externe 18 survient, le niveau du liquide dans l’espace annulaire et dans le réservoir gradué diminue. Le suivi du niveau supérieur du fluide anticorrosif 22 dans le réservoir gradué permet de détecter cette déchirure. Dans un tel cas, la vanne est fermée, et la pression au sein de l’espace annulaire 19 est mesurée via le capteur de pression.
En outre, il est possible de déterminer la position de la déchirure le long de la conduite flexible 10 à partir de la pression mesurée lorsque la vanne est fermée. Cette position de la déchirure dépend notamment de la différence entre la densité de l’eau de mer et de la densité du fluide anticorrosif 22. L’utilisation combinée du réservoir gradué, 5 du capteur de pression, et de la vanne permet ainsi de détecter l’apparition d’une déchirure de la gaine externe 18 et de la localiser précisément. Ceci facilite ainsi les opérations ultérieures de réparation de la conduite flexible 10.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, les couches métalliques de la conduite flexible 10 présentent une résistance significativement améliorée à la corrosion. En 10 particulier, la présence du liquide anticorrosif non-dissociatif, non-solvatant, et isolant ionique rend la dissociation ionique des composés ioniques plus difficile dans l’espace annulaire 19. Ceci réduit notablement le risque de corrosion des nappes d’armures de traction 16, 17 et prolonge la durée de vie de la conduite flexible 10.
Claims (12)
1. - Conduite flexible (10) de transport de fluide, comportant :
- une gaine interne (12) tubulaire en polymère définissant un passage interne de circulation de fluide,
- une gaine externe (18) tubulaire en polymère, les gaines interne (12) et externe (18) définissant un espace annulaire (19) entre elles,
- au moins une couche de renfort (14, 16, 17, 26) métallique disposée dans l’espace annulaire (19), et
- un liquide anticorrosif (22) remplissant au moins une partie de l’espace annulaire (19), caractérisée en ce que le liquide anticorrosif (22) présente une constante diélectrique inférieure à 20 tel que mesuré à 20 °Cet à 50 Hz.
2. - Conduite flexible (10) selon la revendication 1, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) présente une conductivité électrique inférieure à 10-8 S/m.
3. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la masse volumique du liquide anticorrosif (22) est supérieure ou égale à 1 g/cm3à 25 °C, avantageusement supérieure ou égale à 1,04g/cm3à 25 °C.
4. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) présente une tension superficielle inférieure à 50 mN-m'1 à 25°C.
5. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) présente une viscosité cinématique inférieure à 2x10-3 m2-s_1 à 25 °C, avantageusement inférieure à 0,5x103 m2-s_1 à 25 °C.
6. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) est un liquide hydrophobe.
7. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) est un liquide apolaire.
8. - Conduite flexible (10) selon la revendication 7, dans laquelle le liquide apolaire est choisi parmi: une huile d’hydrocarbures notamment une huile aliphatique et/ou une huile cycloaliphatique, une huile minérale, une huile de polyalphaoléfine, une huile silicone, et leurs mélanges.
9. - Conduite flexible (10) selon la revendication 8, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) est une huile de siloxane, notamment de méthylphenylsiloxane.
10. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le liquide anticorrosif (22) est choisi parmi un liquide polaire, notamment une huile de polyglycol ou/et une huile fluorée.
11. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, 5 comportant en outre une carcasse métallique (20) disposée dans la gaine interne (12).
12. - Procédé de fabrication d’une conduite flexible (10), comportant les étapes suivantes :
- fourniture d’une gaine interne (12) tubulaire ;
- disposition d’au moins une couche de renfort (14, 16, 17, 26) métallique ;
10 -fourniture d’une gaine externe (18) tubulaire, les gaines interne (12) et externe (18) définissant un espace annulaire (19) entre elles, ladite couche de renfort (14, 16, 17, 26) métallique étant disposée dans l’espace annulaire (19) ; et
-remplissage d’au moins une partie de l’espace annulaire (19) par un liquide anticorrosif (22) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3568624A4 (fr) * | 2017-01-13 | 2020-10-14 | National Oilwell Varco Denmark I/S | Conduite souple non collée |
Citations (2)
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| WO2004109057A2 (fr) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | Ythan Environmental Services Limited | Procede |
| WO2014191393A1 (fr) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Technip France | Conduite flexible de transport de fluide, utilisation et procédé associés |
-
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- 2018-09-25 FR FR1858750A patent/FR3086364B1/fr active Active
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| WO2004109057A2 (fr) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | Ythan Environmental Services Limited | Procede |
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| US11231132B2 (en) | 2017-01-13 | 2022-01-25 | National Oilwell Vareo Denmark I/S | Unbonded flexible pipe |
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|---|---|
| FR3086364B1 (fr) | 2021-01-08 |
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