OA20406A

OA20406A - Heated underwater pipe for transporting fluids and method of assembling such a pipe.

Info

Publication number: OA20406A
Application number: OA1202100525
Authority: OA
Inventors: Frédéric GENTIL; Raymond Hallot; Thomas VALDENAIRE
Original assignee: Saipem S.A.
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2022-07-01

Abstract

L'invention concerne une conduite sous-marine chauffante (2) pour le transport de fluides, comprenant une pluralité de sections de conduite comprenant chacune un tube de transport (4) destiné à recevoir les fluides, une couche interne d'isolation électrique (6) disposée autour du tube de transport, un tube d'étanchéité (8) réalisé en matériau conducteur de l'électricité, disposé autour de la couche interne d'isolation électrique, une couche externe d'isolation thermique (10) disposée autour du tube d'étanchéité, le tube de transport étant relié électriquement au tube d'étanchéité à chacune des deux extrémités de la conduite, la conduite comprenant en outre deux câbles électriques (16a, 16b) raccordés d'une part à un générateur électrique (14) et d'autre part au tube de transport et au tube d'étanchéité de la conduite en un point situé entre les deux extrémités de la conduite de façon à réaliser deux circuits électriques parallèles parcourus chacun par un courant électrique pour chauffer le tube de transport de la conduite par effet Joule. L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'une telle conduite The invention relates to a heated underwater pipe (2) for the transport of fluids, comprising a plurality of pipe sections each comprising a transport tube (4) intended to receive the fluids, an internal layer of electrical insulation (6 ) disposed around the transport tube, a sealing tube (8) made of an electrically conductive material, disposed around the internal layer of electrical insulation, an external thermal insulation layer (10) disposed around the tube sealing, the transport tube being electrically connected to the sealing tube at each of the two ends of the pipe, the pipe further comprising two electric cables (16a, 16b) connected on the one hand to an electric generator (14) and on the other hand to the transport tube and to the sealing tube of the pipe at a point located between the two ends of the pipe so as to produce two parallel electric circuits each traversed by an electric current for heating r the conduit transport tube by Joule effect. The invention also relates to a method for assembling such a pipe

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Conduite sous-marine chauffante pour le transport de fluides et procédé d'assemblage d'une telle conduiteTitle of the invention: Heated underwater pipe for transporting fluids and method of assembling such a pipe

Domaine TechniqueTechnical area

La présente invention se rapporte au domaine général du chauffage électrique des conduites de transport de fluides en eaux profondes, et en particulier des conduites sous-marines reposant au fond de la mer et assurant le transport d’hydrocarbures sous-marins, notamment de pétrole et de gaz.The present invention relates to the general field of the electrical heating of pipes for transporting fluids in deep waters, and in particular underwater pipes resting on the seabed and ensuring the transport of underwater hydrocarbons, in particular oil and gas.

L’invention concerne plus particulièrement les conduites sous-marines à simple enveloppe.The invention relates more particularly to single-wall subsea pipes.

Technique antérieurePrior technique

Dans un même champ de production d’hydrocarbures offshore, il est courant d’exploiter plusieurs puits qui peuvent être séparés les uns des autres de plusieurs kilomètres, voire dizaines de kilomètres. Les fluides issus de ces différents puits doivent être collectés par des conduites sous-marines métalliques (typiquement en acier) posées au fond de la mer et transférés par des conduites de liaison fond/surface vers une installation de surface, par exemple une plateforme, un navire ou un point de collecte terrestre, qui va les recueillir pour les stocker (et éventuellement les traiter).In the same offshore hydrocarbon production field, it is common to operate several wells that can be separated from each other by several kilometers, even tens of kilometers. The fluids from these various wells must be collected by metal underwater pipes (typically steel) laid on the seabed and transferred by bottom/surface connection pipes to a surface installation, for example a platform, a ship or a land collection point, which will collect them for storage (and possibly processing).

Les fluides issus des puits de production ont tendance à se refroidir rapidement en parcourant les nombreux kilomètres de conduites sous-marines ou lors d’arrêts de production. Or, si aucune disposition n’est prise pour conserver une température de seuil minimale à l’intérieur de ces conduites, le risque est important que les molécules de gaz, notamment le méthane, contenus dans les fluides transportés se combinent aux molécules d’eau pour former, à basse température, des cristaux d’hydrates. Ces derniers peuvent coller aux parois, s’y agglomérer et conduire à la formation de bouchons capables de bloquer la circulation des fluides à l’intérieur des conduites. De même, la solubilité dans le pétrole des composés à haut poids moléculaires, comme les paraffines ou les asphaltènes, diminue lorsque la^z température baisse, ce qui donne naissance à des dépôts solides capables euxaussi de bloquer la circulation.Fluids from production wells tend to cool quickly while traversing the many miles of subsea pipelines or during production shutdowns. However, if no provision is made to maintain a minimum threshold temperature inside these pipes, there is a significant risk that the gas molecules, in particular methane, contained in the transported fluids combine with water molecules. to form, at low temperature, hydrate crystals. The latter can stick to the walls, agglomerate there and lead to the formation of plugs capable of blocking the circulation of fluids inside the pipes. Similarly, the solubility in petroleum of high molecular weight compounds, such as paraffins or asphaltenes, decreases when the temperature drops, which gives rise to solid deposits which can also block circulation.

Dans le cas de conduites sous-marines dites « à simple enveloppe », il est connu de recourir à des solutions passives ou actives pour tenter de remédier à ce problème. Dans le cas d’une solution passive, il est par exemple est connu de positionner autour de la conduite une couche externe d’isolation thermique, typiquement une gaine polymérique, cette couche se retrouvant en contact direct avec l’eau de mer.In the case of so-called “single-envelope” underwater pipes, it is known to resort to passive or active solutions in an attempt to remedy this problem. In the case of a passive solution, it is known, for example, to position an external layer of thermal insulation around the pipe, typically a polymeric sheath, this layer being in direct contact with seawater.

Dans le cas d’une solution active, il est connu de recourir à une solution, de chauffage. La solution la plus répandue consiste à chauffer la conduite sous-marine par l’application d’un courant électrique alternatif directement sur l’enveloppe interne en acier de la conduite, cette enveloppe étant reliée à chaque extrémité de la conduite à un câble électrique. L’enveloppe interne n’est pas isolée électriquement de l’eau de mer dans laquelle la conduite est immergée, conduisant à de forts courants circulant dans cette eau de mer et réduisant fortement l’efficacité de la solution.In the case of an active solution, it is known to use a heating solution. The most common solution consists in heating the underwater pipe by applying an alternating electric current directly to the internal steel casing of the pipe, this casing being connected at each end of the pipe to an electric cable. The inner casing is not electrically isolated from the seawater in which the pipe is submerged, leading to strong currents circulating in this seawater and greatly reducing the effectiveness of the solution.

Dans le cas de conduites sous-marines dites « à double enveloppe » de type « Pipe In Pipe » ou PIP dans lesquelles une enveloppe interne transporte les fluides et une enveloppe externe coaxiale à l’enveloppe interne est en contact avec l’eau de mer, il est également connu de recourir à des solutions passives ou actives pour tenter de remédier aux problèmes liés au refroidissement du fluide.In the case of so-called "double-envelope" underwater pipes of the "Pipe In Pipe" or PIP type in which an internal envelope transports the fluids and an external envelope coaxial with the internal envelope is in contact with the sea water , it is also known to resort to passive or active solutions in an attempt to remedy the problems associated with the cooling of the fluid.

Dans le cas d’une solution passive, il est par exemple connu de positionner entre les enveloppes interne et externe une couche d’isolation thermique. Cette couche possède de très bonnes performances thermiques, car protégée mécaniquement des milieux environnant par les deux enveloppes.In the case of a passive solution, it is for example known to position between the internal and external envelopes a layer of thermal insulation. This layer has very good thermal performance, as it is mechanically protected from the surrounding environments by the two envelopes.

L’une des solutions actives consiste à chauffer l’enveloppe interne de la conduite grâce à des câbles électriques, ronds ou plats, qui sont disposés autour de l’enveloppe interne sur toute sa longueur pour la chauffer par effet Joule. La puissance électrique qui est fournie aux câbles électriques provient d’un générateur électrique externe raccordé aux câbles par un ombilical. Cette solution de chauffage électrique qui est appelée « chauffage par traçage » ou « chauffage tracé » (« heat tracing » en anglais) permet de maintenir les fluides transportés dans les conduites à une température supérieure à un seuil critique sur tout leur trajet depuis le puits de production jusqu’à l’installation de surface, ainsi que lors d’arrêts de la production.One of the active solutions consists in heating the internal casing of the pipe using electric cables, round or flat, which are arranged around the internal casing over its entire length to heat it by the Joule effect. The electrical power supplied to the electrical cables comes from an external electrical generator connected to the cables by an umbilical. This electric heating solution, which is called "heating by tracing" or "heating traced" ("heat tracing" in English), makes it possible to maintain the fluids transported in the pipes at a temperature above a critical threshold throughout their journey from the well. from production to surface installation, as well as during production shutdowns.

Une autre solution active connue consiste à chauffer la conduite sous-marine par l’application d’un courant électrique alternatif directement sur l’enveloppe interne en acier de la conduite, l’enveloppe externe également réalisée en acier étant utilisée comme un conducteur pour le chemin retour du courant électrique. Le courant électrique alternatif qui parcourt l’enveloppe interne permet ainsi de chauffer ceiie-ci par effet de Joule. Plus précisément, le chauffage de l’enveloppe interne est produit par effet Joule par le courant qui la traverse ; la chaleur produite est en grande partie transmise aux fluides dans l’enveloppe interne, les pertes thermiques au travers de l’isolant remplissant l’espace annulaire entre l’enveloppe interne et l’enveloppe externe étant relativement réduites. Cette solution de chauffage électrique est appelée en anglais « Direct Electrical Heating » (ou DEH) pour chauffage électrique direct.Another known active solution consists in heating the underwater pipe by applying an alternating electric current directly to the internal steel casing of the pipe, the external casing also made of steel being used as a conductor for the return path of the electric current. The alternating electric current which runs through the internal envelope thus makes it possible to heat it by Joule effect. More precisely, the heating of the internal envelope is produced by Joule effect by the current which crosses it; the heat produced is largely transmitted to the fluids in the internal casing, the thermal losses through the insulation filling the annular space between the internal casing and the external casing being relatively small. This electric heating solution is called “Direct Electrical Heating” (or DEH) for direct electric heating.

Le document WO 2011/138596 décrit l’application d’une telle solution active de chauffage électrique à une conduite sous-marine à simple enveloppe. Dans ce document, la conduite comprend un tube de transport des fluides autour duquel est positionnée une grille externe pour le transport du courant électrique, une couche intermédiaire d’isolation électrique étant intercalée entre le tube et la grille.Document WO 2011/138596 describes the application of such an active electric heating solution to a single-wall subsea pipe. In this document, the pipe comprises a tube for transporting fluids around which is positioned an external grid for transporting the electric current, an intermediate layer of electrical insulation being interposed between the tube and the grid.

Cette solution présente cependant un certain nombre d’inconvénients, notamment de fiabilité du fait de la présence de la grille externe utilisée pour le transport du courant électrique qui n’est pas étanche à une éventuelle invasion d’eau dont les conséquences peuvent aller jusqu’à une panne complète du système de chauffage.However, this solution has a number of drawbacks, in particular reliability due to the presence of the external grid used for transporting the electric current which is not impervious to a possible invasion of water, the consequences of which can go as far as complete failure of the heating system.

Exposé de l’inventionDisclosure of Invention

L’invention a donc pour objet de proposer une solution de chauffage pour une conduite à simple enveloppe qui ne présente pas les inconvénients précités.The object of the invention is therefore to propose a heating solution for a pipe with a single casing which does not have the aforementioned drawbacks.

Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à une conduite sous-marine chauffante pour le transport de fluides, comprenant une pluralité de sections de conduite mises bout à bout par raboutage, chaque section de conduite comprenant :In accordance with the invention, this object is achieved by means of a heated underwater pipe for the transport of fluids, comprising a plurality of pipe sections placed end to end by butt jointing, each pipe section comprising:

un tube de transport destiné à recevoir les fluides à transporter, une couche interne d’isolation électrique disposée autour du tube de transport en le recouvrant, un tube d’étanchéité réalisé en matériau conducteur de l’électricité, disposé autour de la couche interne d’isolation électrique en la recouvrant, une couche externe d’isolation thermique disposée autour du tube d’étanchéité en le recouvrant, le tube de transport étant relié électriquement au tube d'étanchéité à chacune des deux extrémités de la conduite, la conduite comprenant en outre deux câbles électriques raccordés d’une part à un générateur électrique et d’autre part au tube de transport et au tube d’étanchéité de la conduite en un point situé entre les deux extrémités de la conduite de façon à réaliser deux circuits électriques parallèles parcourus chacun par un courant électrique pour chauffer le tube de transport de la conduite par effet Joule.a transport tube intended to receive the fluids to be transported, an internal layer of electrical insulation arranged around the transport tube while covering it, a sealing tube made of electrically conductive material, arranged around the internal layer of electrical insulation by covering it, an outer layer of thermal insulation arranged around the sealing tube by covering it, the transport tube being electrically connected to the sealing tube at each of the two ends of the pipe, the pipe comprising in addition to two electric cables connected on the one hand to an electric generator and on the other hand to the transport tube and to the sealing tube of the pipe at a point located between the two ends of the pipe so as to produce two parallel electric circuits each traversed by an electric current to heat the transport tube of the pipe by Joule effect.

La conduite selon l’invention est remarquable en ce qu’elle prévoit un système de chauffage électrique dans lequel le tube d’étanchéité réalisé en matériau conducteur de l’électricité qui permet le transport du courant électrique est parfaitement étanche à l’eau, ce qui évite toute invasion d’eau. Par ailleurs, la solution selon l’invention présente l’avantage d’avoir une très grande efficacité de chauffage, de l’ordre de 85% à 90% du courant électrique injecté qui participe au chauffage du fluide transporté (pour un taux de moins de 60% pour les solutions de chauffage électrique connues de l’art antérieur dans le cas de conduites sous-marines « à simple enveloppe »).The pipe according to the invention is remarkable in that it provides an electric heating system in which the sealing tube made of electrically conductive material which allows the transport of the electric current is perfectly watertight, this which avoids any invasion of water. Furthermore, the solution according to the invention has the advantage of having a very high heating efficiency, of the order of 85% to 90% of the injected electric current which participates in the heating of the transported fluid (for a rate of less 60% for the known electrical heating solutions of the prior art in the case of “single jacket” underwater pipes).

Ainsi, l’invention permet de pouvoir installer des conduites sous-marines chauffantes dans des profondeurs d’eau très élevées avec une bonne efficacité de chauffage et une grande fiabilité.Thus, the invention makes it possible to be able to install heated underwater pipes in very deep water depths with good heating efficiency and high reliability.

De préférence, les câbles électriques sont raccordés au tube de transport et au tube d’étanchéité de la conduite en un point situé à équidistance des deux extrémités de la conduite. Cette disposition permet d’obtenir une grande homogénéité de chauffage le long de la conduite.Preferably, the electrical cables are connected to the transport tube and to the sealing tube of the pipe at a point located equidistant from the two ends of the pipe. This arrangement makes it possible to obtain great heating homogeneity along the pipe.

De préférence également, le tube d’étanchéité est réalisé dans un matériau dont la perméabilité magnétique et la conductivité électrique sont telles que le courent cf électrique généré par le générateur électrique circule majoritairement le long d’une face interne du tube d’étanchéité. Ainsi, les potentielles fuites de courant dans l’eau de mer sont réduites, augmentant l'efficacité du système.Also preferably, the sealing tube is made of a material whose magnetic permeability and electrical conductivity are such that the electric current cf generated by the electric generator circulates mainly along an internal face of the sealing tube. Thus, potential leakage currents into the seawater are reduced, increasing the efficiency of the system.

De préférence encore, le tube d’étanchéité est réalisé en acier au carbone, le tube de transport est réalisé en acier au carbone, la couche interne d’isolation électrique est réalisée en polymère, et la couche externe d’isolation thermique est réalisée à base de polypropylène, de polyuréthane, de polydicyclcpentadiène ou de polystyrène.More preferably, the sealing tube is made of carbon steel, the transport tube is made of carbon steel, the internal electrical insulation layer is made of polymer, and the external thermal insulation layer is made of based on polypropylene, polyurethane, polydicyclcpentadiene or polystyrene.

Pour une section de conduite ayant une longueur de 12m à 48m, le tube de transport peut présenter une épaisseur comprise entre 5mm et 50mm, la couche interne d’isolation électrique présenter une épaisseur comprise entre 6mm et 20mm, le tube d’étanchéité présenter une épaisseur comprise entre 1mm et 10mm, et la couche externe d’isolation thermique présenter une épaisseur comprise entre 20mm et 150mm.For a pipe section having a length of 12m to 48m, the transport tube may have a thickness of between 5mm and 50mm, the internal electrical insulation layer may have a thickness of between 6mm and 20mm, the sealing tube may have a thickness between 1mm and 10mm, and the outer layer of thermal insulation have a thickness between 20mm and 150mm.

De préférence encore, la conduite comprend en outre une pluralité de liaisons mécaniques entre les tubes de transport et les tubes d’étanchéité de la conduite afin de permettre la transmission d’efforts axiaux entre ces tubes.Preferably again, the pipe further comprises a plurality of mechanical connections between the transport tubes and the sealing tubes of the pipe in order to allow the transmission of axial forces between these tubes.

L’invention a également pour objet un procédé d’assemblage d’une conduite telle que définie précédemment, comprenant successivement, pour deux sections de conduite attenantes, la mise en place autour du tube d’étanchéité de l’une des deux sections de conduite d’un manchon annulaire d’étanchéité, le soudage des tubes de transport respectifs des deux sections de conduite au niveau d’une de leurs extrémités libres, le déplacement et le soudage du manchon d’étanchéité aux tubes d’étanchéité respectifs des deux sections de conduite, l’insertion d’un raccord de couche interne d’isolation électrique sous le manchon d’étanchéité ; et la mise en place d’un raccord de couche externe d’isolation thermique autour du manchon d’étanchéité.The invention also relates to a method for assembling a pipe as defined above, comprising successively, for two adjoining pipe sections, the positioning around the sealing tube of one of the two pipe sections of an annular sealing sleeve, welding the respective transport tubes of the two pipe sections at one of their free ends, moving and welding the sealing sleeve to the respective sealing tubes of the two sections pipe, the insertion of an inner layer connection of electrical insulation under the sealing sleeve; and fitting an outer layer of thermal insulation around the sealing sleeve.

De préférence, le procédé comprend en outre la réalisation d’une pluralité de liaisons mécaniques entre les tubes de transport et les tubes d’étanchéité de la conduite afin de permettre la transmission d’efforts axiaux entre ces tubes.Preferably, the method further comprises the production of a plurality of mechanical connections between the transport tubes and the sealing tubes of the pipe in order to allow the transmission of axial forces between these tubes.

Les liaisons mécaniques peuvent être réalisées par matriçage annulaire des tubes d’étanchéité de la conduite pour former le long de la conduite une pluralité de surfaces annulaires de contact entre les tubes d'étanchéité et les couches internes d’isolation électrique.The mechanical connections can be made by annular stamping of the sealing tubes of the pipe to form along the pipe a plurality of annular contact surfaces between the sealing tubes and the internal layers of electrical insulation.

Alternativement, les liaisons mécaniques peuvent être réalisées par l’intermédiaire de formes particulières de certains manchons d’étanchéité. Dans ce cas, certains manchons d’étanchéité peuvent présenter une forme conique au niveau d’une surface externe ou un crénelage au niveau d’une surface interne.Alternatively, the mechanical connections can be made using particular shapes of certain sealing sleeves. In this case, some sealing sleeves may have a conical shape at an external surface or a crenellation at an internal surface.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique et en coupe longitudinale d’une conduite sous-marine selon l’invention.[Fig. 1] Figure 1 is a schematic view in longitudinal section of an underwater pipe according to the invention.

[Fig. 2] La figure 2 représente une première étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 2] Figure 2 shows a first step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 3] La figure 3 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 3] Figure 3 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 4] La figure 4 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 4] Figure 4 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 5] La figure 5 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 5] Figure 5 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 6] La figure 6 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 6] Figure 6 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 7] La figure 7 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 7] Figure 7 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 8] La figure 8 représente une autre étape du procédé d’assemblage d’une conduite selon l’invention.[Fig. 8] Figure 8 shows another step in the method of assembling a pipe according to the invention.

[Fig. 9] La figure 9 représente une étape supplémentaire du procédé d’assemblage selon l’invention comprenant la réalisation de liaisons mécaniques entre les tubes de transport et d’étanchéité.[Fig. 9] Figure 9 shows an additional step of the assembly method according to the invention comprising the production of mechanical connections between the transport and sealing tubes.

[Fig. 10] La figure 10 représente une variante de réalisation de l’étape illustrée par la figure 9.[Fig. 10] Figure 10 shows an alternative embodiment of the step illustrated in Figure 9.

[Fig. 11] La figure 11 représente une autre variante de réalisation de l’étape illustrée par la figure 9.[Fig. 11] Figure 11 shows another alternative embodiment of the step illustrated in Figure 9.

Description des modes de réalisationDescription of embodiments

L’invention concerne le chauffage électrique direct de toute conduite à simple enveloppe terrestre ou sous-marine de transport de fluides, et notamment au chauffage électrique direct des conduites sous-marines en acier à simple enveloppe reposant au fond de la mer et assurant un transport entre des puits de production d’hydrocarbures sous-marins, notamment de pétrole et de gaz, et une installation de surface.The invention relates to the direct electric heating of any single-casing pipeline on land or undersea for the transport of fluids, and in particular to the direct electric heating of underwater single-casing steel pipelines resting on the seabed and providing between subsea hydrocarbon production wells, in particular oil and gas, and a surface installation.

Un exemple de conduite sous-marine à simple enveloppe est représenté sur la : figure 1 (dessin qui n’est pas à l’échelle). Typiquement, la conduite 2 comprend notamment un tube interne de transport 4 destiné à recevoir les fluides à transporter.An example of a single-envelope underwater pipe is shown in: Figure 1 (drawing not to scale). Typically, the pipe 2 notably comprises an internal transport tube 4 intended to receive the fluids to be transported.

Ce tube de transport 4 a deux fonctions principales, à savoir la circulation des fluides et le chauffage par effet Joule lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Il est de préférence réalisé en acier au carbone.This transport tube 4 has two main functions, namely the circulation of fluids and the heating by Joule effect when it is traversed by an electric current. It is preferably made of carbon steel.

La conduite 2 comprend également une couche interne d’isolation électrique 6 qui est disposée autour du tube de transport 4 en le recouvrant, et un tube d’étanchéité 8 qui est réalisé en matériau conducteur de l’électricité et qui est disposé autour de la couche interne d’isolation électrique 6 en la recouvrant.The pipe 2 also comprises an internal layer of electrical insulation 6 which is arranged around the transport tube 4 covering it, and a sealing tube 8 which is made of an electrically conductive material and which is arranged around the inner layer of electrical insulation 6 covering it.

Enfin, la conduite 2 comprend encore une couche externe d’isolation thermique 10 qui est disposée autour du tube d’étanchéité 8 en le recouvrant.Finally, the pipe 2 also includes an outer layer of thermal insulation 10 which is arranged around the sealing tube 8 covering it.

La couche interne d’isolation électrique 6 a pour fonction d’isoler électriquement le tube de transport 4 du tube d’étanchéité 8. Elle est constituée dans n’importe quel matériau ayant une rigidité diélectrique suffisante et peu compressible afin d’éviter une déformation trop importante du tube d’étanchéité qui l’entoure lorsque ce dernier est soumis à la pression hydrostatique extérieure. Par exemple, la couche interne d’isolation électrique 6 est réalisée dans un polymère.The internal electrical insulation layer 6 has the function of electrically insulating the transport tube 4 from the sealing tube 8. It is made of any material having sufficient dielectric strength and low compressibility in order to avoid too large of the sealing tube surrounding it when the latter is subjected to external hydrostatic pressure. For example, the internal electrical insulation layer 6 is made of a polymer.

Le tube d’étanchéité 8 a deux fonctions principales, à savoir la circulation de courant électrique et l’étanchéité de l’espace annulaire entre lui-même et le tube de transport afin d’éviter toute infiltration d’eau de mer.The sealing tube 8 has two main functions, namely the circulation of electric current and the sealing of the annular space between itself and the transport tube in order to prevent any infiltration of sea water.

Compte-tenu de cette double fonction, le tube d’étanchéité est un tube plein, c’est-àdire qu’il ne présente aucun espace ou interstice au travers duquel pourrait s’infiltrer l’eau de mer.Given this dual function, the sealing tube is a solid tube, i.e. it has no space or interstice through which seawater could infiltrate.

Le tube d’étanchéité 8 est réalisé clans un matériau dont la perméabilité magnétique et la conductivité électrique sont telles que le courant électrique de chauffage circule majoritairement le.long de sa face interne. Par exemple, le tube d’étanchéité est réalisé en acier au carbone.The sealing tube 8 is made of a material whose magnetic permeability and electrical conductivity are such that the electrical heating current flows mainly along its internal face. For example, the sealing tube is made of carbon steel.

La couche externe d’isolation thermique 10 a pour fonction d’assurer une protection passive contre le refroidissement des fluides transportés. Elle est typiquement réalisée à base de polypropylène, de polyuréthane, de polydicyclopentadiène ou de polystyrène.The external thermal insulation layer 10 has the function of providing passive protection against the cooling of the transported fluids. It is typically made from polypropylene, polyurethane, polydicyclopentadiene or polystyrene.

Selon l’invention, le tube de transport 4 est relié électriquement au tube d’étanchéité 8 à chacune des deux extrémités de la conduite au moyen de connecteurs électriques annulaires 12. Par exemple, ces connecteurs électriques sont réalisés en acier au carbone.According to the invention, the transport tube 4 is electrically connected to the sealing tube 8 at each of the two ends of the pipe by means of annular electrical connectors 12. For example, these electrical connectors are made of carbon steel.

Toujours selon l’invention, la conduite 2 comprend en outre un générateur de courant électrique 14 qui est raccordé, d’une part au tube de transport 4 par un premier câble électrique 16a, et d’autre part au tube d’étanchéité 6 de la conduite par un second câble électrique 16b.Still according to the invention, the pipe 2 further comprises an electric current generator 14 which is connected, on the one hand to the transport tube 4 by a first electric cable 16a, and on the other hand to the sealing tube 6 of driving by a second electric cable 16b.

Ce raccord électrique est réalisé en un point situé entre les deux extrémités de la conduite de façon à réaliser deux circuits électriques parallèles parcourus chacun par un courant électrique (les flèches sur la figure 1 représentent un exemple de courant électrique circulant dans ces deux circuits).This electrical connection is made at a point located between the two ends of the pipe so as to make two parallel electrical circuits each traversed by an electrical current (the arrows in FIG. 1 represent an example of an electrical current flowing in these two circuits).

De façon connue, la circulation de ces courants électriques permet de chauffer le tube de transport 4 ainsi que le tube d’étanchéité 8 de la conduite par effet Joule.In a known way, the circulation of these electric currents makes it possible to heat the transport tube 4 as well as the sealing tube 8 of the pipe by Joule effect.

De préférence, le point de raccord électrique est situé à équidistance des deux extrémités de la conduite de façon à obtenir un chauffage homogène de toute la conduite.Preferably, the electrical connection point is located equidistant from the two ends of the pipe so as to obtain uniform heating of the entire pipe.

En liaison avec les figures 2 à 11, on décrira maintenant un procédé d’assemblage d’une telle conduite sous-marine.In connection with Figures 2 to 11, we will now describe a method of assembling such an underwater pipe.

En guise d’introduction, il est à noter que la conduite selon l’invention s’applique à tout type connu d’assemblage et de pose d’une conduite sous-marine, et notamment à une pose en J, pose en S, pose en déroulé, etc.By way of introduction, it should be noted that the pipe according to the invention applies to any known type of assembly and laying of an underwater pipe, and in particular to a J-laying, S-laying, unrolling, etc.

Dans l’exemple décrit ci-après, en s’intéressera plus particulièrement à une pose en J de la conduite qui présente l’avantage de procurer une grande flexibilité en termes de profondeur d’installation et de diamètre de la conduite. Une pose en S suivrait un procédé d’assemblage relativement similaire.In the example described below, we will focus more particularly on a J-laying of the pipe, which has the advantage of providing great flexibility in terms of installation depth and pipe diameter. An S-lay would follow a relatively similar assembly process.

De façon connue, une telle pose en J nécessite de fabriquer au préalable une pluralité de sections de conduite 2-s telle que celle représentée sur la figure 2, chaque section ayant typiquement une longueur de 12 à 48m.In known manner, such a J-laying requires the prior manufacture of a plurality of pipe sections 2-s such as that shown in FIG. 2, each section typically having a length of 12 to 48 m.

Chaque section de conduite 2-s comprend (de l'intérieur vers l’extérieur) : une ' section de tube de transport 4-s, une section de couche interne d’isolation électrique 6-s, une section de tube d’étanchéité 8-s, et une section de couche externe d’isolation thermique 10-s, ces sections correspondant aux éléments de la conduite selon l’invention décrits précédemment.Each 2-s pipe section includes (from inside to outside): 4-s transport tube section, 6-s electrical insulation inner layer section, sealing tube section 8-s, and a section of outer thermal insulation layer 10-s, these sections corresponding to the elements of the pipe according to the invention described previously.

On notera ici que pour une section de conduite de 12 à 48m de longueur, la section de tube de transport 4-s présente une épaisseur comprise entre 5mm et 50mm, la section de couche interne d’isolation électrique 6-s présente une épaisseur comprise entre 3mm et 15mm, la section de tube d’étanchéité 8-s présente une épaisseur comprise entre 1mm et 10mm, et la section de couche externe d’isolation thermique 10-s présente une épaisseur comprise entre 20mm et 150mm.It will be noted here that for a pipe section 12 to 48m in length, the transport tube section 4-s has a thickness of between 5mm and 50mm, the internal electrical insulation layer section 6-s has a thickness of between between 3mm and 15mm, the sealing tube section 8-s has a thickness between 1mm and 10mm, and the heat insulation outer layer section 10-s has a thickness between 20mm and 150mm.

L’étape suivante du procédé d’assemblage consiste à assembler à terre ou directement en mer sur le bateau de pose plusieurs sections de conduite 2-s en tronçons de conduite de plus grande longueur.The next step in the assembly process is to assemble on land or directly at sea on the laying vessel several 2-s pipe sections into longer pipe sections.

A titre d’exemple, comme représenté sur la figure 3, on pourra assembler bout à bout quatre sections de conduite 2-s pour former un tronçon de conduite.By way of example, as shown in FIG. 3, four pipe sections 2-s can be assembled end to end to form a pipe section.

Après avoir reconstitué les différentes couches autour des liaisons de sections de tube de transport (selon un procédé détaillé ci-après), on obtient un tronçon de conduite 2-t tel qu’illustré sur la figure 4 et usuellement dénommé « quadjoint » en anglais.After reconstituting the different layers around the transport tube section connections (according to a method detailed below), a 2-t pipe section is obtained as illustrated in FIG. 4 and usually referred to as a “quadjoint” in English. .

Une fois les tronçons de conduite (ou « quadjoint ») ainsi constitués, la conduite peut être installée en mer en connectant ces derniers bout à bout, la connexion des différents tronçons de conduite s’effectuant typiquement dans une rampe de guidage vertical. XOnce the pipe sections (or "quadjoint") thus formed, the pipe can be installed at sea by connecting them end to end, the connection of the different pipe sections typically taking place in a vertical guide ramp. X

En liaison avec les figures 5 à 11, en décrira en· détails la façon dont deux sections de conduite 2-s sont raccordées l’une à l’autre. Le même procédé est utilisé pour raccorder entre eux deux tronçons de conduite 2-tIn connection with figures 5 to 11, will describe in detail how two sections of 2-s pipe are connected to each other. The same process is used to connect together two sections of 2-t pipe

Dans un premier temps, comme représenté sur la figure 5, on vient mettre en place autour de la section de tube d’étanchéité 8-s de l’une des deux sections de conduite 2-s un manchon annulaire d’étanchéité 18.Initially, as shown in Figure 5, an annular sealing sleeve 18 is placed around the sealing tube section 8-s of one of the two pipe sections 2-s.

Le manchon d’étanchéité 18 est réalisé dans un matériau conducteur de l'électricité, et de préférence dans le même matériau que le tube d'étanchéité de la .conduite.The sealing sleeve 18 is made of an electrically conductive material, and preferably of the same material as the sealing tube of the conduit.

Les deux sections de conduite sont mises bout à bout et les extrémités libres respectives de leur section de tube de transport 4-s sont soudées l’une à l’autre. Comme représenté sur la figure 6, le manchon d’étanchéité 18 est déplacé pour venir recouvrir le cordon de soudure entre les sections de tube de transport. Le manchon d’étanchéité 18 est alors soudé à chacune de ses extrémités libres aux sections des tubes d’étanchéité respectifs des deux sections de conduite afin d’assurer la continuité du tube d’étanchéité.The two pipe sections are butted and the respective free ends of their 4-s transport pipe section are welded to each other. As shown in Figure 6, the sealing sleeve 18 is moved to cover the weld bead between the transport tube sections. The sealing sleeve 18 is then welded at each of its free ends to the sections of the respective sealing tubes of the two pipe sections in order to ensure the continuity of the sealing tube.

Par ailleurs, il est possible de reconstituer la couche interne d’isolation électrique sous le manchon d’étanchéité 18. Par exemple, comme représenté sur la figure 7, il est possible d’insérer un raccord de couche interne d’isolation 6’ sous le manchon d’étanchéité 18 par moulage, le manchon d’étanchéité et les sections de tube de transport 4-s et de tube d’étanchéité 8-s agissant comme un moule.Furthermore, it is possible to reconstruct the internal layer of electrical insulation under the sealing sleeve 18. For example, as shown in Figure 7, it is possible to insert an internal layer of insulation connection 6 'under the sealing sleeve 18 by molding, the sealing sleeve and the sections of transport tube 4-s and sealing tube 8-s acting as a mould.

A cet effet, il convient de disposer d’un système d’injection adapté par l’intermédiaire par exemple d’une ou plusieurs ouvertures dans le manchon d’étanchéité qui sont ensuite bouchées.To this end, it is necessary to have a suitable injection system via, for example, one or more openings in the sealing sleeve which are then plugged.

Enfin, comme représenté sur la figure 8, l’isolation thermique est reconstituée en mettant en place un raccord de couche externe d’isolation thermique 10’ autour du manchon d’étanchéité 18.Finally, as shown in Figure 8, the thermal insulation is reconstituted by fitting an external thermal insulation layer connection 10' around the sealing sleeve 18.

Par ailleurs, lors de l’assemblage de la conduite, il est important de s’assurer de l’absence de tout mouvement relatif entre le tube de transport et le tube d’étanchéité que lorsque la conduite sera positionnée verticalement dans la rampe de guidage.Furthermore, when assembling the pipe, it is important to ensure the absence of any relative movement between the transport tube and the sealing tube only when the pipe is positioned vertically in the guide ramp. .

En effet, la couche interne d’isolation électrique de la conduite présente une adhésion forte sur le tube de transport, mais le tube d’étanchéité n’a a priori qu’un contact frictionne! avec cette couche interne d’isolation électrique.Indeed, the internal layer of electrical insulation of the pipe has a strong adhesion on the transport tube, but the sealing tube has a priori only a frictional contact! with this inner layer of electrical insulation.

Aussi, de façon avantageuse, il est prévu de réaliser une pluralité de liaisons mécaniques entre le tube de transport 4 et le tube d’étanchéité 8 de la conduite afin de permettre la transmission d’efforts axiaux entre ces tubes.Also, advantageously, provision is made to produce a plurality of mechanical connections between the transport tube 4 and the sealing tube 8 of the pipe in order to allow the transmission of axial forces between these tubes.

Dans l’exemple de réalisation illustré par la figure 9, les liaisons mécaniques sont réalisées par matriçage annulaire du tube d’étanchéité 8 de la conduite pour former le long de la conduite une pluralité de surfaces annulaires de contact 20 entre le tube d’étanchéité et la couche interne d’isolation électrique 6.In the exemplary embodiment illustrated by FIG. 9, the mechanical connections are produced by annular stamping of the sealing tube 8 of the pipe to form along the pipe a plurality of annular contact surfaces 20 between the sealing tube and the inner layer of electrical insulation 6.

Ces surfaces de contact 20 peuvent être régulièrement espacées ou non le long de la conduite.These contact surfaces 20 may or may not be regularly spaced along the pipe.

Dans un autre exemple de réalisation représenté par les figures 10 et 11, il est possible de réaliser un dimensionnement particulier des connexions effectuées lors de l’assemblage d’un tronçon de conduite 2-t.In another exemplary embodiment shown in Figures 10 and 11, it is possible to achieve a particular dimensioning of the connections made during the assembly of a 2-t pipe section.

Ces connexions peuvent être réalisées à terre préalablement à la campagne d’installation et sont ainsi moins critiques du point de vue du temps de réalisation et de la complexité.These connections can be made on land prior to the installation campaign and are thus less critical from the point of view of construction time and complexity.

De cette façon, il est possible de jouer sur la forme de certains manchons d’étanchéité pour leur permettre d’assurer une continuité des sections de tube d’étanchéité 8-s de la conduite tout en permettant la transmission des efforts axiaux entre le tube de transport et le tube d’étanchéité.In this way, it is possible to play on the shape of certain sealing sleeves to allow them to ensure continuity of the sealing tube sections 8-s of the pipe while allowing the transmission of axial forces between the tube transport and sealing tube.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 10, le manchon d’étanchéité 18-1 présente ainsi un crénelage 22 au niveau de sa surface interne en contact avec le raccord de couche interne d’isolation 6’.In the embodiment of Figure 10, the sealing sleeve 18-1 thus has a serration 22 at its internal surface in contact with the connection of internal layer of insulation 6 '.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 11, le manchon d’étanchéité 18-2 présente une forme conique 24 au niveau de sa surface externe, c’est-à-dire en direction du raccord de couche externe d’isolation thermique 10’.In the embodiment of Figure 11, the sealing sleeve 18-2 has a conical shape 24 at its outer surface, that is to say in the direction of the external thermal insulation layer connection 10 '.

Claims

[Claim 1] Undersea heating pipe (2) for the transport of fluids, comprising a plurality of pipe sections (2-s) placed end to end by butt jointing, each pipe section comprising:

a transport tube (4) intended to receive the fluids to be transported, an internal layer of electrical insulation (6) arranged around the transport tube (4) covering it, a sealing tube (8) made of material electrically conductive, arranged around the inner layer of electrical insulation (6) covering it, an outer layer of thermal insulation (10) arranged around the sealing tube (8) covering it, the transport (4) being electrically connected to the sealing tube (8) at each of the two ends of the pipe, the pipe further comprising two electric cables (16a, 16b) connected on the one hand to an electric generator (14) and on the other hand to the transport tube (4) and to the sealing tube (8) of the pipe at a point located between the two ends of the pipe so as to produce two parallel electric circuits each traversed by an electric current to heat the conduit transport tube by Joule effect.

[Claim 2] Pipe according to claim 1, in which the electric cables (16a, 16b) are connected to the transport tube and to the sealing tube of the pipe at a point situated equidistant from the two ends of the pipe.

[Claim 3] Pipe according to one of Claims 1 and 2, in which the sealing tube (8) is made of a material whose magnetic permeability and electrical conductivity are such that the electric current generated by the electric generator flows mainly along an internal face of the sealing tube.

[Claim 4] Pipe according to claim 3, in which the sealing tube (8) is made of carbon steel.

[Claim 5] A pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the transport tube (4) is made of carbon steel.

[Claim 6] Pipe according to any one of Claims 1 to 5, in which the internal layer of electrical insulation (6) is made of polymer.

[Claim 7] Pipe according to any one of Claims 1 to 6, in which the external thermal insulation layer (10) is made from polypropylene, polyurethane, polydicyclopentadiene or polystyrene.

[Claim 8] Pipe according to any one of Claims 1 to 7, in which, for a pipe section (2-s) having a length of 12m to 48m, the transport tube (4) has a thickness of between 5mm and 50mm, the inner electrical insulation layer (6) has a thickness between 3mm and 15mm, the sealing tube (8) has a thickness between 1mm and 10mm, and the outer thermal insulation layer (10) has a thickness between 20mm and 150mm.

[Claim 9] Pipe according to any one of claims 1 to 8, further comprising a plurality of mechanical connections (20; 22; 24) between the transport tubes and the sealing tubes of the pipe in order to allow the transmission axial forces between these tubes.

[Claim 10] A method of assembling a pipe according to any one of claims 1 to 9, successively comprising, for two adjoining pipe sections (2-s):

the positioning around the sealing tube (8) of one of the two pipe sections of an annular sealing sleeve (18);

the welding of the respective transport tubes (4) of the two pipe sections at one of their free ends;

moving and welding the sealing sleeve (18) to the respective sealing tubes (8) of the two pipe sections;

inserting an electrical insulation inner layer fitting (6') under the sealing sleeve; and X placing an external thermal insulation layer joint (10') around the sealing sleeve.

[Claim 11] A method according to claim 10, further comprising providing a plurality of mechanical connections (20; 22; 24) between the transport tubes and the sealing tubes of the pipe in order to allow the transmission of axial forces between these tubes.

[Claim 12] Method according to claim 11, in which the mechanical connections are made by annular stamping of the sealing tubes of the pipe to form along the pipe a plurality of annular contact surfaces (20) between the sealing tubes. waterproofing and internal layers of electrical insulation.

[Claim 13] Method according to claim 11, in which the mechanical connections are made by means of particular shapes of certain sealing sleeves.

[Claim 14] A method according to claim 13, wherein certain sealing sleeves have a conical shape (24) at an outer surface.

[Claim 15] A method according to claim 13, wherein certain sealing sleeves have an indentation (22) at an inner surface. I ,X