FR3089338A1 - Liaison ombilicale d’alimentation à protection contre les chocs - Google Patents

Liaison ombilicale d’alimentation à protection contre les chocs Download PDF

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Abstract

Liaison ombilicale sous-marine comprenant un conducteur électrique (2) et/ou un tuyau de fluide, et une gaine externe (7) entourant le conducteur électrique (2) et/ou le tuyau de fluide, caractérisée en ce que la liaison ombilicale (1) comprend en outre une pluralité de tiges déformables (3a, 3b) réparties de manière homogène entre le conducteur électrique (2) et/ou le tuyau de fluide, et la gaine externe (7) pour la protection contre les chocs radiaux dudit conducteur électrique (2) ou tuyau de fluide. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Description
Titre de l’invention : LIAISON OMBILICALE D’ALIMENTATION À PROTECTION CONTRE LES CHOCS Domaine technique [0001] La présente invention concerne une liaison ombilicale ou un câble d’alimentation sous-marin(e). L’invention concerne en particulier une liaison ombilicale ou un câble d’alimentation sous-marin(e) qui est particulièrement exposé(e) à un choc dynamique lorsqu’il (elle) est utilisé(e) et qui nécessite une protection radiale contre les chocs, telle qu’un câble de chauffage superposable.
Contexte de l’invention [0002] La liaison ombilicale d’alimentation est un terme général désignant un système de câbles allongés qui relient le plus couramment les équipements pétroliers et gaziers en surface et au fond de l’océan pour la commande de l’alimentation ou de la chaleur. La liaison ombilicale peut fournir par exemple des signaux électriques, des signaux par fibres optiques, une alimentation électrique, l’injection de fluides hydrauliques ou chimiques dans l’unité sous-marine. Ils peuvent également générer une surpression et une compression sous-marines, ainsi que fournir un chauffage de la conduite d’écoulement d’un tuyau de production pour empêcher la formation de paraffine et d’hydrates qui pourraient ralentir la production de pétrole. La liaison ombilicale d’alimentation qui est utilisée pour chauffer la conduite d’écoulement est définie ciaprès comme étant un câble de chauffage superposable.
[0003] Le document US 6417457 divulgue un câble électrique sous-marin comportant une isolation de conducteur et une gaine. La publication divulgue une absorption des chocs par utilisation d’une couche interne de type caoutchouc de couches d’élastomère de polyuréthane thermoplastique mou en combinaison avec une couche externe. Dans une variante, la couche interne ayant des gorges internes sur l’intérieur qui sont remplies d’eau, ce qui améliore les propriétés d’amortissement.
[0004] Cependant, dans cette publication, sont agencées des couches de protection qui sont soit extrudées sur le câble soit agencées sous la forme de plusieurs couches agencées à l’extérieur du câble. Dans les deux modes de réalisation, ces couches prennent la forme d’une couche continue solide entourant l’intégralité du câble.
[0005] Le document EP2515606 concerne un câble de chauffage superposable comprenant un conducteur électrique et une gaine externe entourant le conducteur électrique comportant des tiges entourant le conducteur électrique.
[0006] Le document CN208027800 divulgue un autre exemple d’une liaison ombilicale de l’art antérieur comportant une alimentation électrique, et une gaine externe et des tiges.
[0007] Cependant, aucune publication de l’art antérieur ne divulgue une protection améliorée contre les charges radiales à travers des tiges déformables.
[0008] Le document CN108735353 divulgue un document de l’art antérieur présentant des câbles souples ayant un effet de dissipation de la chaleur. Par ailleurs, le document CN204204489 divulgue un câble anti-compression.
Résumé de l’invention [0009] L’invention concerne une liaison ombilicale d’alimentation comprenant un conducteur électrique et une gaine entourant le conducteur électrique. La liaison ombilicale d’alimentation comprenant en outre une pluralité de tiges déformables réparties de manière homogène entre le conducteur électrique et la gaine pour la protection contre les chocs radiaux dudit conducteur électrique.
[0010] Les modes de réalisation préférés de l’invention sont présentés dans le reste de la description.
[0011] La liaison ombilicale d’alimentation selon l’invention a l’avantage que l’élément de protection est facile à intégrer dans la section transversale de la liaison ombilicale d’alimentation. Ceci facilite le procédé de fabrication. La liaison ombilicale d’alimentation est en outre souple en ce que diverses parties de la liaison ombilicale d’alimentation peuvent avoir différents éléments de protection, à savoir à la fois un matériau différent, une dureté différente et/ou une forme variable afin de personnaliser la liaison ombilicale d’alimentation en fonction de l’exigence spécifique.
[0012] La présente invention concerne une liaison ombilicale d’alimentation comportant une tige déformable qui peut être facilement intégrée dans la section transversale en raison de la forme ayant une petite section transversale dans la liaison ombilicale d’alimentation combinée à la rigidité en torsion des tiges.
[0013] Cette invention permet également la formation en faisceau des éléments dans la liaison ombilicale à partir de positions « fixes » qui sont réservées aux tubes et aux noyaux d’alimentation.
[0014] Par conséquent, l’inclusion de tiges déformables facilite le procédé de fabrication. La fabrication des tiges est également plus facile que l’élément profilé creux traditionnel ou une couche complète ou un anneau complet entourant l’intégralité du câble. Les profilés de l’art antérieur doivent être orientés d’une manière spécifique dans le procédé de fabrication. Les tiges peuvent être orientées dans toute direction. Ceci fournit un procédé de fabrication où il n’existe nul besoin d’un emplacement spécifique sur les bobines sur les carrousels rotatifs (qui les gardent toutes orientées de manière correcte). Au lieu de cela, il peut s’agir d’une bobine stationnaire située hors de la machine qui constitue l’assemblage hélicoïdal. Les tiges cylindriques sont particulièrement appropriées pour s’orienter dans toute direction.
[0015] Un autre avantage des tiges déformables par rapport aux profilés creux traditionnels est que cela signifie que le câble peut être agencé au centre de la liaison ombilicale d’alimentation. Ceci permet une conception plus compacte qu’une liaison ombilicale comportant des profilés creux puisqu’il est possible d’obtenir une protection réglable en ajustant la souplesse et la forme des tiges autour du câble à fibre optique.
[0016] Dans une liaison ombilicale d’alimentation traditionnelle, telle que les câbles de chauffage électrique direct ayant une conception creuse comportant un câble de fibre optique, afin d’obtenir une protection suffisante contre les chocs autour dudit câble de fibre optique, il est nécessaire de rendre les profilés creux bien plus gros de ce côté. Ceci conduit à un conducteur qui est décentré.
[0017] Un avantage supplémentaire avec les tiges selon l’invention est que cela requiert moins de matériau dans les tiges que dans les solutions existantes.
[0018] Encore un autre avantage est qu’un câble ou une conduite supplémentaire peut être intégré(e) dans les zones espacées entre les tiges sans nécessiter d’élément de remplissage prédéfini. Ceci est particulièrement avantageux dans les câbles où il n’existe qu’un ou que quelques câbles ou conduites supplémentaires, tels qu’un câble de chauffage électrique direct.
Brève description des dessins [0019] [fig.l] La Figure 1 montre une liaison ombilicale d’alimentation selon un premier mode de réalisation de l’invention comportant, agencés séparément, un pont et des tiges semi-conductrices protégeant un câble à fibre optique.
[0020] [fig-2] La Figure 2 montre une liaison ombilicale d’alimentation selon un autre mode de réalisation de l’invention comportant un élément continu de protection de fibre.
[0021] [fig.3] La Figure 3 montre la liaison ombilicale d’alimentation montrée sur la Figure comportant des tiges déformables doubles lorsqu’elle est exposée à un choc local.
[0022] [fig.4] La Figure 4 montre un mode de réalisation de la liaison ombilicale d’alimentation où les tiges déformables ont une section transversale sensiblement carrée.
[0023] [fig.5] La Figure 5 montre un mode de réalisation du câble d’alimentation où les tiges déformables ayant une section transversale trapézoïdale et les tiges déformables sont agencées en deux couches concentriques.
[0024] [fig.6] La Figure 6 montre un câble d’alimentation ou une liaison ombilicale d’alimentation selon un mode de réalisation supplémentaire de l’invention où un câble à fibre optique est agencé dans un évidement de l’une des tiges déformables.
[0025] [fig-7] La Figure 7 montre une vue en section transversale du câble d’alimentation ou de la liaison ombilicale d’alimentation montrée sur la Figure 6 sous l’effet d’un choc local.
[0026] [fig-8] La Figure 8 montre une liaison ombilicale d’alimentation à noyaux multiples selon un cinquième mode de réalisation de l’invention où la liaison ombilicale comprenant en outre des conducteurs d’alimentation additionnels et autres câbles et conduites entourés par les tiges déformables et la couche ou les éléments de protection externes.
[0027] [fig.9a] La Figure 9a-9c montre divers modes de réalisation d’une liaison ombilicale d’alimentation comportant des éléments de renfort agencés dans la liaison ombilicale.
[0028] [fig.9b] La Figure 9a-9c montre divers modes de réalisation d’une liaison ombilicale d’alimentation comportant des éléments de renfort agencés dans la liaison ombilicale.
[0029] [fig.9c] La Figure 9a-9c montre divers modes de réalisation d’une liaison ombilicale d’alimentation comportant des éléments de renfort agencés dans la liaison ombilicale. Description détaillée de l’invention [0030] L’expression « liaison ombilicale » doit être interprétée dans ses termes les plus larges. Le terme est défini comme étant un faisceau allongé de divers éléments qui fournit les consommables requis à un appareil final ou à une personne défini(e). La liaison ombilicale peut comprendre un ou plusieurs des éléments suivants ; un câble d’alimentation, un tuyau de fluide, un câble à fibre optique, un élément de renfort, un câble de commande, une tige métallique etc. Le terme a souvent été utilisé en relation avec une installation sous-marine pour fournir par exemple l’énergie (électrique ou hydraulique) et les produits chimiques nécessaires à un équipement relatif à des puits de pétrole et de gaz sous-marins. Les termes sont également applicables aux ensembles de câbles d’alimentation sous-marins destinés au transfert de l’énergie électrique, d’un fluide hydraulique ou d’autres produits chimiques etc. vers d’autres installations en mer, par exemple des installations de pétrole et de gaz ou des installations d’énergie renouvelable en mer telles qu’un aérogénérateur.
[0031] Le terme est également applicable à des câbles de chauffage superposables ou à d’autres câbles destinés au chauffage d’un tuyau de fluide agencé sur le fond marin. Ces types de câbles et en particulier les câbles qui sont agencés à proximité du pipeline, appelés câbles superposables, sont particulièrement exposés aux endommagements et requièrent ainsi une protection élevée contre les chocs.
[0032] La forme la plus simple d’une liaison ombilicale d’alimentation est un faisceau d’au moins un câble d’alimentation ou conducteur entouré de matériaux de remplissage/ élément de protection et d’une gaine externe. La liaison ombilicale d’alimentation peut en outre comporter un ou plusieurs éléments porteurs de charges, des câbles à fibre optique, une bande ou des rubans de renfort etc. tel que divulgué ci-dessus. La liaison ombilicale d’alimentation peut également comporter des tuyaux de fluide plus petits pour le transport de fluides, par exemple de fluides hydrauliques. Les tuyaux de fluide peuvent par exemple être faits d’acier.
[0033] La liaison ombilicale d’alimentation selon l’invention peut également être un câble d’alimentation multiple comportant trois conducteurs, par exemple dans un conducteur triphasé. D’autres exemples qui ne sont pas illustrés peuvent être constitués de câbles à noyaux multiples, une liaison ombilicale de commande comportant des conduites à signal électrique et/ou par fibres optiques. Par exemple, une liaison ombilicale d’alimentation comportant une alimentation en courant continu et une fibre optique combinées et facultativement un tuyau de fluide. La liaison ombilicale d’alimentation peut également être une liaison ombilicale de production intégrée comportant un pipeline de production incorporé dans la liaison ombilicale, ou une liaison ombilicale de service intégrée avec ajout d’une ou plusieurs conduites pour le fluide de service, tel qu’un fluide hydraulique ou du mono éthylène glycol. D’autres exemples peuvent être un câble superposable d’alimentation à noyaux multiples, utilisé pour le chauffage.
[0034] La liaison ombilicale d’alimentation selon l’invention peut être fabriquée sous la forme d’un faisceau torsadé tel que décrit dans le document NO20065943 ou sous la forme toronnée tel que décrit dans le document NO20085943. L’invention n’est cependant pas limitée à ces procédés de fabrication.
[0035] L’invention peut également concerner une liaison ombilicale comportant un ou plusieurs tuyaux de fluide, sans le conducteur.
[0036] Le terme tiges déformables inclut à la fois les tiges déformables simples et les tiges déformables doubles auxquelles il est fait référence à travers la description.
[0037] La Ligure 1 montre un câble d’alimentation ou une liaison ombilicale d’alimentation 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention, ci-après appelée liaison ombilicale d’alimentation. La liaison ombilicale d’alimentation 1 comporte un câble ou conducteur 2 pour le transfert de l’énergie électrique à travers la liaison ombilicale 1. Le conducteur 2 comprend une couche d’isolation externe 10. Le conducteur 2 est normalement fait d’un noyau de fils de cuivre, cependant le conducteur 2 peut également être fait d’aluminium ou d’autres métaux qui permettent un transfert suffisant d’énergie électrique à travers le conducteur 2. La couche d’isolation environnante 10 est typiquement faite d’un polyéthylène réticulé, mais d’autres matériaux peuvent être possibles. La couche d’isolation 10 peut également être constituée d’un matériau semiconducteur ou comporter une couche de matériau semi-conducteur.
[0038] La liaison ombilicale d’alimentation 1 selon la Ligure 1 peut être un câble de chauffage électrique direct conçu pour une utilisation dans des conduites d’écoulement et des pipelines pour empêcher la formation de paraffine et d’hydrates, qui pourraient là encore ralentir le flux d’hydrocarbures. L’invention est particulièrement avantageuse en tant que câble de chauffage superposable où le câble de chauffage superposable est attaché ou posé à proximité étroite du pipeline devant être chauffé et est en outre élec triquement connecté au pipeline pour transférer la chaleur dans une connexion électrique directe.
[0039] Les Figures 1 à 8 illustrent un câble de chauffage électrique direct ou un câble de chauffage superposable comportant un câble ou conducteur 2 agencé au centre de la liaison ombilicale 1. La liaison ombilicale d’alimentation, par exemple un câble d’alimentation multiple comportant trois conducteurs dans un conducteur triphasé, est illustrée sur les Figures 8 et 9c. La liaison ombilicale d’alimentation peut cependant consister en d’autres types de liaisons ombilicales, tel que mentionné précédemment.
[0040] La liaison ombilicale d’alimentation 1 sur la Figure 1 comprend en outre une pluralité de tiges déformables simples 3a, 3b. Ces tiges 3a, 3b sont réparties autour du conducteur 2 avec sensiblement la même distance entre les tiges 3a, 3b.
[0041] Chaque tige déformable simple 3a, 3b est faite d’un matériau qui est capable de se déformer lorsqu’il est exposé à des charges dynamiques. Une caractéristique supplémentaire du matériau de la tige est également qu’il est adapté pour conserver la forme initiale lorsque la charge dynamique est enlevée.
[0042] Un matériau approprié de la tige déformable simple 3a, 3b peut par exemple être du caoutchouc, un élastomère de polyuréthane thermoplastique mou de type caoutchouc.
[0043] Chaque tige déformable simple 3a, 3b présente une combinaison de matériau et d’épaisseur de sorte que le choc est reçu par les tiges déformables simples 3a, 3b sans être transféré davantage à l’élément (aux éléments) agencé(s) du côté interne des tiges déformables simples 3a, 3b, tels que le conducteur 2 dans le mode de réalisation de la Figure 1. Les tiges déformables simples 3a, 3b sur les figures ont une forme circulaire. Cependant, d’autres formes sont possibles telles que carrée, rectangulaire ou similaires. Des exemples d’autres formes sont montrés sur la Figure 4 et 5.
[0044] Certaines parties de la tige déformable simple 3a, 3b peuvent être faites d’un matériau semi-conducteur. Ces tiges déformables simples qui portent le numéro de référence 3b sur les figures peuvent soit être faites entièrement d’une couche semiconductrice, soit une partie de la tige 3b peut être faite d’une couche semi-conductrice. Il peut par exemple s’agir d’une couche de revêtement d’un matériau semi-conducteur appliquée sur l’extérieur des tiges faites du matériau de tige tel que décrit ci-dessus.
[0045] Un matériau semi-conducteur approprié peut par exemple être préparé en incluant du carbone dans les matériaux de la tige déformable simple 3a à laquelle il est fait référence ci-dessus.
[0046] Le matériau semi-conducteur assure une évacuation des courants capacitifs dans la liaison ombilicale d’alimentation 1. En cas de déploiement en mer, ces courants capacitifs peuvent être évacués via des trous remplis d’eau de mer, ou via des éléments semi-conducteurs 3b, 4b, 7 vers l’eau de mer environnante.
[0047] Les tiges déformables simples qui ne sont pas rendues semi-conductrices sont ré férencées 3a. Sur la Figure 1 sont montrées deux tiges déformables simples semiconductrices 3b et huit tiges déformables simples non semi-conductrices 3a. Ceci n’est qu’un exemple illustratif, toute combinaison de tiges déformables simples semiconductrices 3b et de tiges déformables simples non semi-conductrices 3a est possible. Ceci inclut également une liaison ombilicale d’alimentation où toutes les tiges déformables simples 3b sont semi-conductrices, une liaison ombilicale d’alimentation 1 où toutes les tiges déformables simples 3a sont non semi-conductrices, et toutes les variantes de tiges semi-conductrices 3b/non semi-conductrices 3a dans la plage entre celles-ci. Ces variantes sont toutes des modes de réalisation de l’invention.
[0048] Une variante supplémentaire de la liaison ombilicale d’alimentation 1 est qu’il peut s’agir de tiges déformables simples 3a, 3b de dureté différente, à savoir de tiges déformables simples 3a, 3b faites de matériaux solides tels qu’un caoutchouc ou un matériau de type caoutchouc différent. Il est ainsi possible de facilement régler précisément la liaison ombilicale d’alimentation pour adopter un objectif spécifique en changeant la rigidité du caoutchouc des tiges déformables simples 3a, 3b par exemple dans une partie de la liaison ombilicale d’alimentation 1.
[0049] Il convient de noter que dans un mode de réalisation de la liaison ombilicale d’alimentation de l’invention, les tiges déformables simples 3a, 3b peuvent être agencées directement en contact avec une gaine externe 7 entourant la liaison ombilicale d’alimentation et les éléments. La gaine externe 7 a dans ce mode de réalisation une dureté supérieure aux tiges déformables 3a, 3b.
[0050] Cependant, la liaison ombilicale d’alimentation 1 sur la Figure 1 comprend en outre une couche externe. Sur les figures la couche externe est montrée sous la forme de plusieurs éléments de couche externe 4a, 4b entourant les tiges déformables simples 3a, 3b.
[0051] Certains des éléments de couche externe 4b sur la Figure 1 peuvent être semiconducteurs, soit complètement soit une partie de l’élément de couche externe 4b similaire à celui décrit en relation avec les tiges déformables simples semi-conductrices 3b.
[0052] Les éléments de couche externe 4a restants sont faits d’un matériau non semiconducteur.
[0053] Le matériau des éléments de couche externe 4a, 4b, tant semi-conducteurs que non semi-conducteurs, doit avoir une dureté mécanique qui est supérieure à la dureté des tiges déformables simples 3a, 3b. Ce matériau peut par exemple être du polyamide, du caoutchouc, du plastique. Ceci fournit une protection additionnelle contre les chocs dans la liaison ombilicale pour résister aux charges dynamiques particulièrement élevées.
[0054] Les éléments semi-conducteurs de couche externe 4b peuvent être faits du même matériau que les tiges déformables simples semi-conductrices 3b avec l’ajout de carbone.
[0055] Chacun des éléments de couche externe 4a peut de préférence avoir une forme telle que lesdites couches suivent la forme des tiges déformables simples 3a lorsqu’elles sont mises en place sur lesdites tiges déformables simples 3a. Les éléments de couche externe 4a peuvent ainsi présenter une forme semi-circulaire ou un évidement 4a’ tel que montré sur la figure. Si les éléments de couche externe 3a ont d’autres formes, telles que carrée, rectangulaire etc., la forme de l’élément non semi-conducteur de couche externe 4a faisant face aux tiges déformables simples 3a a une forme correspondante. La zone séparant les évidements 4a’ présente une forme faisant fonction de cale 4a’ ’ pour conserver une distance entre les tiges déformables simples 3a et garder les tiges 3a, 3b fermement à un endroit déterminé sans déplacement.
[0056] Cette correspondance des formes des tiges déformables simples 3a et des éléments de couche externe 4a et en conséquence d’une cale 4a” aboutit au maintien des tiges déformables simples 3a à une distance prédéfinie les unes des autres autour du câble d’alimentation 1. Les tiges déformables simples 3a présentent alors un espace 8 autour de chaque tige déformable simple 3a permettant aux tiges déformables simples 3a d’être déformées lorsqu’elles sont exposées à une charge dynamique. Ceci sera expliqué de manière plus détaillée sur la Figure 2.
[0057] L’espace 8 peut également être rempli d’eau de mer en cas de déploiement au niveau du fond marin. Ceci renforce la protection contre les chocs, et facilite la flottabilité et le refroidissement.
[0058] La conception de l’élément de couche externe 4a sur la Figure 1 montre que chaque élément de couche externe vient en prise avec deux tiges déformables simples 3a. Ceci n’est qu’un exemple illustratif. D’autres conceptions de l’élément de couche externe 4a sont possibles, par exemple un élément de couche externe pour chaque tige déformable simple 3a, ou trois tiges déformables simples 3a ou plus venant en prise avec chaque élément de couche externe. L’élément de couche externe peut également prendre la forme d’une couche continue entourant toutes les tiges déformables simples 3a.
[0059] L’élément semi-conducteur de couche externe 4b peut également avoir la même conception que celle décrite ci-dessus relativement à l’élément non semi-conducteur de couche externe 4a. La description ci-dessus relative à l’élément non semi-conducteur de couche externe 4a est ainsi également applicable à l’élément semi-conducteur de couche externe 4b.
[0060] Une autre conception possible de l’élément semi-conducteur de couche externe 4b est montrée sur la Figure 1. Sur cette figure, l’élément semi-conducteur de couche externe 4b forme une couche tendant à induire la coopération dudit élément de couche externe 4b avec deux tiges déformables simples 3a, 3b adjacentes. Les tiges 3a, 3b peuvent être toutes deux semi-conductrices ou non semi-conductrices. Les tiges 3b qui coopèrent avec l’élément semi-conducteur de couche externe 4b sont de préférence semiconductrices pour évacuer le courant capacitif.
[0061] En outre sur la Figure 1, est agencé un pont 4c séparant les tiges déformables simples 3a, 3b. Ce pont 4c est une partie agencée séparément qui a une forme similaire à la cale 4a” décrite ci-dessus. Le pont 4c peut avoir un ou plusieurs évidements 4c’ pour recevoir une tige ou un ruban métallique 6 afin d’évacuer le courant capacitif durant les tests réalisés à terre. Les tiges ou les rubans métalliques 6 peuvent être agencé(e)s différemment de ce qui est montré sur la figure. A titre de modes de réalisation, la tige ou le ruban métallique 6 peut être incorporé(e) ou agencé(e) dans un évidement dans la tige déformable simple 3b ou l’élément de couche externe 4b.
[0062] Le câble d’alimentation ou la liaison ombilicale 1 de la Figure 1 montre en outre un câble à fibre optique 5 agencé dans l’un des espaces 8 séparant deux tiges déformables simples 3a, 3b. Dans le cas où une liaison ombilicale d’alimentation comporte un composant contenant un matériau ferreux, tel qu’un métal ferreux, les tiges entourant le composant doivent être semi-conductrices. Un câble de chauffage superposable comprend normalement un câble à fibre optique ayant un tube métallique pour la protection du câble à fibre optique.
[0063] Le câble à fibre optique 5 est de préférence agencé entre deux tiges déformables simples semi-conductrices 3b tel que montré sur la Figure 1, les tiges déformables simples 3b peuvent cependant également être non semi-conductrices lorsque la liaison ombilicale d’alimentation n’est pas un câble de chauffage électrique direct. Le câble à fibre optique 5 peut également être muni d’un tube en caoutchouc entourant le câble 5 tel qu’illustré sur les Figures 1 à 5, 9a à 9c.
[0064] Ces tiges déformables simples 3a, 3b entourant le câble à fibre optique 5 peuvent être faites d’un matériau mécaniquement plus dur que les tiges déformables simples 3a, 3b restantes pour mieux protéger les éléments fragiles, tels que le câble à fibre optique 5.
[0065] Dans le mode de réalisation de la figure, la gaine externe 7 entoure l’extérieur des éléments de couche externe 4a, 4b et maintient tous les composants ensemble dans la liaison ombilicale d’alimentation 1. Cette gaine externe 7 peut également être faite d’un matériau semi-conducteur, soit totalement soit en partie.
[0066] La Figure 1 montre en outre une vue en coupe transversale de l’agencement du pont 4c, des tiges déformables 3a, 3b et du câble à fibre optique 5 selon le mode de réalisation montré sur la Figure 1 de l’invention.
[0067] D’après la figure, il est également montré que la surface externe du pont 4c faisant face aux tiges déformables simples 3a, 3b suit la forme de ces dernières afin d’empêcher lesdites tiges déformables simples 3a, 3b de se déplacer accidentellement.
[0068] La Figure 1 montre également un espace 9 agencé entre le câble à fibre optique 5 et le pont 4c.
[0069] L’évidement (les évidements) 4c’ ménagé(s) dans le pont 4c est (sont) agencé(s) au sein de la surface de ce dernier faisant face à l’élément semi-conducteur de couche externe 4b. Ceci induit que la tige ou le ruban métallique 6 (Ligure 1) est complètement entouré(e) par les éléments semi-conducteurs de couche externe 4b et le pont semi-conducteur 4c lorsqu’il (elle) est agencé(e) dans l’évidement 4c’.
[0070] Sur la Ligure 1 les zones d’extrémité 11 de deux éléments de couche externe 4a, 4b adjacents sont identiques et en butée selon une direction radiale l’une contre l’autre, tel que montré que la figure. Cependant d’autres agencements sont possibles.
[0071] La Ligure 2 montre un autre mode de réalisation d’une liaison ombilicale d’alimentation 20 selon l’invention. Les éléments qui identiques sur la Ligure 1 ont le même numéro et sont en outre décrits en relation avec la Ligure 1.
[0072] La liaison ombilicale d’alimentation 20 comprend un élément de tige déformable double 15. Cet élément de tige déformable double 15 a une forme similaire à deux tiges déformables simples séparées 3a, 3b et au pont 4c de la Ligure 1. L’élément de tige déformable double 15 est un élément continu qui comporte un espace 17 au milieu de l’élément de tige déformable 15 pour recevoir le câble à fibre optique 5. Ceci est montré sur la Ligure 2. L’espace 17 a la forme d’un évidement comportant une ouverture en direction du conducteur 2 dans la liaison ombilicale d’alimentation 20. Cet élément de tige déformable double 15 offre une protection améliorée de la fibre optique puisqu’il entoure trois côtés du câble à fibre optique 5.
[0073] La figure montre en outre l’élément semi-conducteur de couche externe 4b agencé entre la tige déformable double 15 et la gaine externe 7 supportant la tige déformable double 15 comme dans les modes de réalisation précédents.
[0074] De manière similaire aux Ligures 1 à 3, un évidement (des évidements) 15’ est (sont) agencé(s) dans les tiges déformables doubles pour une tige ou un ruban métallique tel qu’illustré sur la figure.
[0075] La Ligure 3 illustre la déformation de l’élément de tige déformable double 15 en raison d’un choc dynamique externe. Une déformation similaire se produira avec le mode de réalisation ayant des tiges déformables simples 3a, 3b séparées et l’entretoise 4c protégeant le câble à fibre optique 5.
[0076] Tel que montré sur la figure, les tiges déformables simples 3a se déforment et remplissent l’espace 8 qui est normalement présent entre les tiges déformables simples 3a, 3b lorsque la liaison ombilicale d’alimentation n’est pas exposée au choc.
[0077] La déformation des tiges déformables simples 3a, 3b due au choc dépend fortement de l’intensité du choc et de la distance à la source du choc sur la liaison ombilicale d’alimentation 20 et la tige déformable simple 3a, 3b. Sur la Ligure 3, la liaison ombilicale d’alimentation 20 est exposée à un choc provenant du dessous, amenant les tiges déformables simples 3a à proximité du choc à être davantage déformées que l’élément de tige déformable double 15 et les tiges 3a voisines qui sont agencés plus loin du choc.
[0078] Le câble à fibre optique 5 peut cependant être déplacé à l’intérieur de l’espace 17 et est ainsi protégé des chocs dynamiques à l’intérieur de l’espace 17, tel que montré sur la Ligure 3.
[0079] Une déformation similaire des tiges 3a, 3b se produit dans tous les autres modes de réalisation de l’invention en cas d’exposition à des chocs dynamiques.
[0080] Les Ligures 4 et 5 montrent un mode de réalisation supplémentaire d’une liaison ombilicale d’alimentation 21, 22 comportant des tiges déformables simples 23a, 26a, 26b et des tiges déformables doubles 23b, 26b ayant différentes sections transversales. Les tiges déformables simples 23a montrées sur la Ligure 4 ont une section transversale carrée. La tige déformable double 23b a également des portions d’extrémité de forme carrée. De plus, sont agencés des éléments de couche externe 24a, 16 adaptés pour épouser la forme des tiges déformables simples 23a et de la tige déformable double 23b, tel que montré sur la figure.
[0081] La Ligure 5 montre un mode de réalisation où sont agencées deux couches de tiges déformables simples 26a, 27a. Les tiges déformables simples 26a, 27a dans chaque couche présentent une section transversale trapézoïdale. Dans ce mode de réalisation les tiges déformables simples dans la seconde couche externe 27a sont en contact avec la gaine externe 7, remplaçant les éléments de couche externe 4a, 4b, 24a précédents qui sont agencés à l’extérieur des tiges déformables simples 26a.
[0082] Dans le mode de réalisation des Ligures 4 et 5, la tige déformable double 23b, 26b et l’élément de couche externe 16 en contact avec ces éléments sont illustrés comme étant semi-conducteurs. Les tiges déformables simples 23a, 26a, 27a ne sont pas semiconductrices. Les éléments de couche externe 24a sur la Ligure 4 en contact avec les tiges déformables simples 23a ne sont pas non plus semi-conducteurs. Ces modes de réalisation ne sont que des exemples illustratifs qui sont particulièrement appropriés pour les câbles de chauffage électrique direct tels que mentionnés précédemment.
[0083] Par ailleurs, les Ligures 4 et 5 ne sont que des exemples illustratifs de formes possibles des tiges déformables simples 23a, 26a, 27a. Les tiges déformables peuvent également avoir d’autres formes. Chacune des formes peut également être agencée en une ou plusieurs couches autour de la liaison ombilicale d’alimentation. Toutes les tiges déformables et tiges déformables doubles dans les modes de réalisation sont cependant espacées les unes des autres, de sorte qu’est formé un espace 8 entre les tiges déformables simples/tiges déformables doubles.
[0084] La Ligure 6 montre un mode de réalisation supplémentaire de l’invention. Ce mode de réalisation est similaire au mode de réalisation divulgué sur la Ligure 1 où il existe deux tiges déformables simples semi-conductrices 3b comportant un élément semiconducteur de couche externe 4b et un pont 4c séparant entre deux tiges déformables simples 3a, 3b.
[0085] Dans ce mode de réalisation, le câble à fibre optique 5 est agencé dans un évidement 31 ménagé dans Tune des tiges déformables simples 3a, 3b, tel que montré que la Figure 6.
[0086] Dans un mode de réalisation supplémentaire non illustré, l’élément à fibre optique 5 est incorporé dans la tige déformable à laquelle est ajouté un matériau à conductivité thermique pour assurer le transfert de chaleur vers le câble à fibre optique 5.
[0087] Les éléments caractéristiques restants de la liaison ombilicale d’alimentation 30 sont similaires à la liaison ombilicale d’alimentation 1 de la Figure 1 et les numéros de référence désignent les mêmes éléments caractéristiques.
[0088] L’élément de tige déformable double 15 tel qu’illustré sur la Figure 2 peut également être doté de la même façon d’un évidement dans l’une des parties en forme de tige déformable dudit élément 15, tel qu’illustré sur la Figure 6 (non montré). Les tiges déformables peuvent avoir différentes formes telles que décrites dans les autres modes de réalisation, par exemple carrée, circulaire, incurvée d’un côté pour s’adapter étroitement contre le conducteur 2 ou un autre élément central et demeurer orientée vers lui. Le câble à fibre optique 5 de détection est ainsi conservé à proximité étroite du conducteur 2 ou d’un autre élément central pour une meilleure lecture.
[0089] La Figure 7 montre une vue en section transversale illustrant l’impact d’un choc dynamique sur une tige déformable simple 3a, 3b ou sur un élément de tige déformable double 15 lorsque ladite tige ou ledit élément est pourvu d’un évidement destiné à recevoir le câble à fibre optique 5. Sur la figure, l’évidement 31 est orienté avec son ouverture dirigée vers le conducteur 2 ou l’élément central. L’ouverture de l’évidement est ainsi pointée vers le milieu de la liaison ombilicale d’alimentation. Ceci fournit une protection améliorée pour le câble à fibre optique 5.
[0090] Tel que montré également sur la Figure 7, la tige déformable simple 3a, 3b peut en outre se refermer autour du câble à fibre optique 5 lorsqu’elle est exposée à un choc dynamique, et corollairement voir réduite les dimensions de l’évidement 31.
[0091] La Figure 8 montre que les tiges déformables simples 3a et possiblement les éléments de la couche de protection externe 4a peuvent également être mis en œuvre pour d’autres agencements de liaisons ombilicales qui nécessitent une protection contre les chocs.
[0092] La Figure 8 illustre une liaison ombilicale d’alimentation 40 comportant trois câbles d’alimentation 2, et divers autres éléments, tels que des tuyaux de fluide 41, un câble à fibre optique 5, des conduites de commande électrique à quatre noyaux 42. La liaison ombilicale est également connue sous la forme d’une liaison ombilicale d’alimentation triphasée 40.
[0093] Les divers éléments 2, 5, 41, 42 peuvent être entourés par au moins un remplissage central 45 tel qu’illustré sur la Ligure 8. Il peut par exemple exister trois éléments de remplissage central sensiblement solides 45, chacun entourant un nombre prédéfini d’éléments 2, 5, 41, 42. Le remplissage central 45 peut comporter des trous vides dans les profilés pour recevoir les éléments 2, 5, 41, 42. Dans l’exemple comportant trois remplissages centraux 45, tous les remplissages centraux 45 peuvent être identiques pour normaliser la fabrication ou l’achat des remplissages centraux 45. Ceci peut conduire au fait que tous les trous vides 43 ne reçoivent pas un élément lorsqu’ils sont assemblés, tels que les trous 43 sur la Ligure 8.
[0094] La figure montre en outre les tiges déformables simples 3a, l’élément (les éléments) de couche externe 4a et une gaine 7 agencés à l’extérieur du (des) remplissage(s) central (centraux) 45 d’une manière similaire à celle divulguée sur les Ligures 1 à 8. Ce mode de réalisation divulgue seulement des éléments non semi-conducteurs, une partie ou la totalité des éléments déformables, des éléments de couche externe et/ou de la gaine peuvent être semi-conducteurs à titre de mode de réalisation de l’invention.
[0095] La Ligure 9a à c montre la liaison ombilicale d’alimentation comportant des tiges déformables similaire aux modes de réalisation des Ligures 4, 5 et 8. De plus les liaisons ombilicales d’alimentation 50, 51, 60 sur les Ligures 9a, 9b et 9c comportent une pluralité d’éléments de renfort agencés dans la liaison ombilicale d’alimentation 50, 51, 60. Sur les Ligures 9a et 9b, ces éléments de renfort sont agencés dans un évidement de l’élément de couche externe 3b et de la gaine externe 7. Tandis que sur la Ligure 9c, l’élément de renfort 61 est agencé dans un espace des remplissages centraux, d’une manière similaire au câble à fibre optique ou à la conduite de commande électrique 42. Les éléments de renfort peuvent également être inclus dans les tiges déformables dans tous les modes de réalisation de l’invention (non montré).
Les éléments de renfort 51,61 peuvent par exemple être en métal, fil ou autre matériau approprié. Les éléments de renfort peuvent également être un faisceau de plusieurs tiges de renfort individuelles tel que montré sur les figures. Lorsque la liaison ombilicale d’alimentation est un câble de chauffage électrique direct, les éléments de renfort doivent cependant être constitués d’un matériau non métallique.
[0096] Les modes de réalisation de la liaison ombilicale d’alimentation des différentes figures ne sont cependant pas limitatifs. La liaison ombilicale d’alimentation peut être constituée d’un câble simple ou d’un câble à noyaux multiples et d’une variété de combinaisons de conduites ou de câbles supplémentaires possibles. La liaison ombilicale d’alimentation selon l’invention peut également comporter de manière additionnelle des éléments de renfort, tels que des tiges à fibres de carbone.
[0097] L’invention peut également être une conduite d’écoulement de production intégrée où il existe une conduite d’écoulement de production en plus des conduites de commande (non montré).

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Liaison ombilicale sous-marine comprenant un conducteur électrique (2) et/ou un tuyau de fluide, et une gaine externe (7) entourant le conducteur électrique (2) et/ou le tuyau de fluide, caractérisée en ce que la liaison ombilicale (1, 20, 21, 25, 30, 40, 51, 60) comprend en outre une pluralité de tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b) réparties de manière homogène entre le conducteur électrique (2) et/ou le tuyau de fluide, et la gaine externe (7) pour la protection contre les chocs radiaux dudit conducteur électrique (2) ou tuyau de fluide. [Revendication 2] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 1, dans laquelle la gaine externe est constituée d’un matériau mécaniquement plus dur que les tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b). [Revendication 3] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la liaison ombilicale (1, 20, 21, 25, 30, 40, 51,51, 60) comprend une couche externe ou une pluralité d’éléments de couche externe (4a, 4b, 16, 24b, 27b) agencés entre la gaine (7) et les tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b), ladite couche externe ou ladite pluralité d’éléments de couche externe (4a, 4b, 16, 24b, 27b) étant constitués d’un matériau mécaniquement plus dur que le matériau des tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b). [Revendication 4] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle la couche externe ou chaque élément de couche externe (4a, 4b, 16, 24b, 27b) est formé de telle manière que la tige déformable respective (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b) est adaptée pour épouser la couche externe ou les éléments de couche externe (4a, 4b, 16, 24b, 27b) faisant face à la tige déformable respective (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b) afin d’empêcher la tige déformable (3a, 3b, 15) de se déplacer à l’intérieur de la liaison ombilicale. [Revendication 5] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b) sont séparées par une cale (4a”) faisant partie intégrante de l’élément de couche externe (4a, 4b, 24”) ou un pont (4c) séparant les éléments de couche externe (4b). [Revendication 6] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 5, dans laquelle la liaison ombilicale comprend au moins une tige déformable double (15, 23b, 27a) ayant sensiblement la même forme qu’une combinaison de deux tiges déformables adjacentes (3a, 3b, 23a, 26a, 27a) et d’une
    cale (4c) tandis que les tiges déformables restantes sont constituées de tiges déformables simples (3a, 4b, 23a, 26a, 27a). [Revendication 7] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les au moins deux des tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b) ont une dureté mécanique différente. [Revendication 8] Liaison ombilicale selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les tiges déformables (3a, 3b, 23a, 26a, 27a) ont une section transversale circulaire, carrée, triangulaire ou trapézoïdale. [Revendication 9] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la liaison ombilicale comprend en outre un espace (8, 9) formé dans l’interstice entre deux tiges déformables simples (3a, 3b, 23a, 26a, 27a) ou entre une tige déformable double (15, 23b, 27a) et une tige déformable simple (3a, 3b, 23a, 26a, 27a) agencées l’une à côté de l’autre. [Revendication 10] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 9, dans laquelle la liaison ombilicale comprend en outre au moins un câble à fibre optique (5) agencé dans l’espace (8, 9) ou dans un évidement (17, 31) de l’une des tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b). [Revendication 11] Liaison ombilicale sous-marine selon la revendication 10, dans laquelle les tiges déformables (3a, 3b, 15) agencées à côté du câble à fibre optique (5) ont une dureté mécanique supérieure à celle des tiges déformables restantes (3a, 3b), pour une protection améliorée du câble à fibre optique (5). [Revendication 12] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle au moins l’un des tiges déformables (3b, 15, 23b, 26b) et/ou des éléments de couche externe (4b) est semiconducteur pour évacuer les courants capacitifs. [Revendication 13] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la gaine externe (7) est semiconductrice, et/ou la liaison ombilicale comprenant des trous s’étendant radialement à travers la gaine externe (7) pour évacuer les courants capacitifs lorsque la liaison ombilicale est déployée en mer. [Revendication 14] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle la liaison ombilicale comprend en outre une tige ou un ruban métallique (6) incorporé(e) dans au moins l’un des éléments suivants ; la tige déformable (3b), l’élément de couche externe (4b) ou la cale 4c pour évacuer les courants capacitifs lorsque la
    liaison est utilisée dans des opérations de tests à terre.
    [Revendication 15] Liaison ombilicale sous-marine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la liaison ombilicale comprend en outre un ou plusieurs des éléments suivants : un (des) conducteur(s) additionnels) (2), un tuyau de fluide, un câble à fibre optique, un câble de commande, lesdits éléments étant agencés à l’intérieur des tiges déformables (3a, 3b, 15, 23a, 23b, 26a, 27a, 26b).
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