WO1985002001A1 - Conduite tubulaire flexible en particulier pour l'industrie du petrole - Google Patents

Conduite tubulaire flexible en particulier pour l'industrie du petrole Download PDF

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    • F16L2201/30—Detecting leaks

Definitions

  • the present invention relates to a new flexible tubular pipe which can be used in particular, but not exclusively, for the transport of hydrocarbons within the framework of the exploitation of underwater wells.
  • the flexible tubular conduits according to the invention can however also be used in other applications, in particular on land, for the transport of pulverulent or gaseous liquid products.
  • a first type of pipe termed “smooth-bore”
  • Pipes of this type having particularly favorable mechanical characteristics are manufactured in great length by the applicant company.
  • pipes of the "rough-bore" type which, in addition to the components described above, include an internal metal carcass intended to prevent the hose from being crushed and to protect the sealing sheath from attack by products transported.
  • the external protective coating is, by its nature, incapable of containing the internal pressure prevailing in the pipe in the event of accidental failure of the internal tube and / or of the reinforcements.
  • the flexible pipe risks bursting with all conceivable consequences for safety, in particular when the transported fluid is aggressive, flammable or explosive.
  • the present invention proposes to produce a flexible tubular pipe offering increased security against bursting, avoiding in in particular damage to the environment in the event of failure of the internal tube and / or the reinforcement reinforcements arranged around it.
  • the flexible tubular pipe according to the invention is of the type comprising an internal tube made of flexible material ensuring sealing, reinforcing reinforcements ensuring resistance to mechanical stresses of pressure, traction and torsion and a protective coating of flexible material and, where appropriate, an internal metal carcass, and is characterized in that it comprises around said protective coating a second set of reinforcements capable of withstanding internal pressure, and preferably an external protective sheath.
  • French patent 2 119 266 already discloses a flexible tubular body structure comprising two sets of frames.
  • the internal reinforcement has an ability to resist internal pressure, the external reinforcement ensuring only the tensile and torque resistance. In case of failure of the internal reinforcement under the effect of internal pressure the risk of bursting of the pipe cannot be avoided.
  • the second set of reinforcements produces a second sealing barrier capable of maintaining the internal pressure in the event of failure of the first set of reinforcements or of the internal tube.
  • the second set of reinforcements can have all the conventional structures for this type of application which allows it to both provide the desired functions of resistance to tensile stresses and torsion and to also resist internal pressure.
  • a spiral structure, stapled or not with one or more wires, for example a carcass of strip or of steel profile, two metallic layers superimposed cross sections, flat, round or stranded section, or a spiral layer, stapled or not, associated with two superimposed layers crossed.
  • Such structures are traditional and used in particular in the pipes produced by the applicant company.
  • the pipe comprises a device for detecting the pressure between the internal tube and the second set of reinforcements.
  • This pressure detection device is advantageously connected to an alarm activated in the event of detection of an overpressure corresponding to the destruction of the internal tube and / or of the first set of armatures.
  • the simplest embodiment of a pressure sensing device is a simple pressure tap associated with a pressure gauge.
  • the pipe is arranged to allow a flow rate towards the outside of the gas diffusing through the internal tube, the detection device then being not sensitive only at an overpressure exceeding a predetermined threshold level corresponding to the normal leakage rate, then causing the triggering of an alarm or the closing of valves provided upstream on the pipe. It is also possible to provide a throttle mounted in the leak detection device and calibrated in such a way that the flow of gas diffused through it without significant pressure losses while applying the full flow of the pipe in the event of failure would cause high pressure drops detected in the detection device.
  • the detection device can be arranged on the pipe itself or on an end fitting in which the pipe is mounted.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating the structure of a first embodiment of the pipe according to the invention
  • FIG. 2 is a view similar to that of FIG. 1 illustrating a second embodiment of the pipe
  • FIG. 3 is a schematic view illustrating an embodiment of the detection device associated with the pipe of FIG. 2, and
  • Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 illustrating a variant of the detection device.
  • the pipe illustrated in FIG. 1 of the "smooth-bore" type comprises an internal tube 1 made of flexible sealing material such as, for example, polyamide or polyethylene.
  • first set of reinforcements 2 shown only diagrammatically and which comprises in practice for example at least one layer of stapled spiral wires or two crossed superimposed layers.
  • a protective covering generally made of flexible material such as polyamide or polyethylene 3, surrounds the set of reinforcements 2.
  • Flexible pipe structures comprising the three components described depositing company.
  • a second set of frames 4 of the same structure as the set of frames 2 or of a different structure is placed around the covering 3.
  • the frame assembly 4 comprises two overlapping layers crossed with steel wires.
  • the flexible pipe structure illustrated in FIG. 2 is of the "rough-bore" type and comprises, in addition to all the components described for the structure of FIG. 1, an internal spiral carcass 6.
  • the sets of reinforcements 2 and 4 may have the same structure or different structures, these structures being able to be the same as those of the sets of reinforcements of the pipe of FIG. 1 or even being different.
  • the leak detection device comprises a throttle 11 in the passage of the flow of the diffused gas and a pressure gauge 12 detecting the prevailing pressure in the annular space 10.
  • the throttle valve is calibrated in such a way that the flow of diffused gas passes through it without significant pressure drop while applying the full flow of the pipe, in particular in the event of damage to the assembly. of reinforcements 2, results in a high pressure drop.
  • a detection device comprising in addition to the throttle 11 and the pressure gauge 12, a distributor 13 which directs the gases diffused in the open air (position shown in the figure) and which , in the event of a large flow, changes position (the action being controlled by the dashed command line) to direct the leak flow to a storage tank 14.
  • An adjustable pressure contact in the event of overpressure, activates an alarm 16 supplied by a battery 17. This contact can also activate the closing of valves (not shown), which are located upstream on the flexible pipe, so as to reduce the pressure prevailing in the pipe.

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Abstract

Une conduite tubulaire flexible comporte un tube interne (1) en matériau souple assurant l'étanchéité vis-à-vis du produit transporté, un premier ensemble d'armatures de renforcement (2) assurant la résistance aux sollicitations mécaniques, un revêtement de protection en matériau souple (3) et un second ensemble d'armatures de renforcement (4) entourant ledit revêtement (3).

Description

Conduite tubulaire flexible en particulier pour l'industrie du pétrole.
La présente invention est relative à une nouvelle conduite tubulaire flexible utilisable en particulier, mais non exclusivement, pour le transport d'hydrocarbures dans le cadre de l'exploitation de puits sous-marins. Les conduites tubulaires flexibles selon l'invention peuvent cependant être également utilisées dans d'autres applications, notamment à terre, pour le transport de produits liquides pulvérulents ou gazeux.
On connait déjà différents types de conduites tubulaires flexibles. Un premier type de conduite, qualifié de "smooth-bore" comprend un tube interne en matériau souple destiné à assurer l'étanchéité vis-à-vis du produit transporté, un ensemble d'armatures de renforcement, enroulées en hélice ou tressées qui assurent la résistance aux sollicitations mécaniques de pression, traction et torsion, le nombre, la nature et l'agencement des armatures étant définis en fonction des dimensions et de l'usage prévus pour la conduite, et enfin un revêtement extérieur de protection généralement en matériau souple tel que du polyêthylène ou un polyamide. Des conduites de ce type présentant des caractéristique mécaniques particulièrement favorables sont fabriquées en grande longueur par la société déposante.
Celle-ci fabrique également des conduites du type "rough-bore" qui outre les composants décrits ci-dessus comportent une carcasse métallique interne destinée à empêcher l'écrasement du flexible et protéger la gaine d'êtanchéité vis-à-vis des agressions des produits transportés.
Dans le cas où les conduites sont amenées à transporter du gaz, seul ou associé à des liquides et/ou des solides, il est prévu pour assurer l'évacuation du gaz qui diffuse au travers du tube interne de rendre le revêtement extérieur perméable soit par des trous soit en choisissant un matériau à perméabilité au gaz élevée par rapport à celle du matériau du tube interne. Il est également connu de réaliser des zones d'affaiblissement, dans le revêtement extérieur, notamment des rainures ou des trous non débouchants pour former des emplacements d'éclatement en cas de surpression offrant un passage préférentiel pour l'échappement du gaz.
Le revêtement de protection extérieur est , de par sa nature, incapable de contenir la pression interne régnant dans la conduite en cas de défaillance accidentelle du tube interne et/ou des armatures de renforcement. Dans ce cas, la conduite flexible risque d'éclater avec toutes les conséquences imaginables pour la sécurité en particulier quand le fluide transporté est agressif, inflammable ou explosif.
La présente invention se propose de réaliser une conduite tubulaire flexible offrant une sécurité accrue vis-à-vis de l'éclatement, évitant en particulier des dommages à l'environnement en cas de défaillance du tube interne et/ou des armatures de renforcement disposées autour de lui.
La conduite tubulaire flexible selon l'invention est du type comportant un tube interne en matériau souple assurant l'étanchéité, des armatures de renforcement assurant la résistance aux sollicitations mécaniques de pression, traction et torsion et un revêtement de protection en matériau souple et, le cas échéant, une carcasse métallique interne, et est caractérisée par le fait qu'elle comprend autour dudit revêtement de protection un second ensemble d'armatures apte à résister à la pression interne, et de préférence une gaine externe de protection.
On connaît déjà par le brevet français 2 119 266 une structure de corps tubulaire flexible comportant deux ensembles d'armatures. Cependant, dans cette réalisation seule l'armature interne présente une aptitude à résister à la pression interne, l'armature externe n'assurant que la résistance à la traction et au couple. En cas de défaillance de l'armature interne sous l'effet d'une pression interne le risque d'éclatement de la conduite ne peut être évité.
Au contraire, dans la présente invention, on conçoit que le deuxième ensemble d'armatures réalise une deuxième barrière d'êtanchéité apte à maintenir la pression interne en cas de défaillance du premier ensemble d'armatures ou du tube interne. Le second ensemble d'armatures peut présenter toutes les structures conventionnelles pour ce type d'application lui permet tant d'assurer les fonctions recherchées de résistance aux sollicitations de traction, et torsion et de résister en outre à la pression interne. A titre d'exemples nullement limitatifs, on peut envisager pour la réalisation du second ensemble d'armatures une structure spiralée, agrafée ou non, à un ou plusieurs fils, par exemple une carcasse en feuillard ou en profilé d'acier, deux couches métalliques superposées croisées à profilés, de section plate, ronde ou à torons, ou, encore une couche spiralée, agrafée ou non, associée à deux couches superposées croisées. De telles structures sont traditionnelles et utilisées en particulier dans les conduites produites par la société déposante.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la conduite comporte un dispositif de détection de la pression entre le tube interne et le second ensemble d'armatures.
Ce dispositif de détection de pression est avantageusement relié à une alarme actionnée en cas de détection d'une surpression correspondant à la destruction du tube interne et/ou du premier ensemble d'armatures. La forme de réalisation la plus simple de dispositif de détection de pression est une simple prise de pression associée à un manomètre.
Dans une variante particulièrement avantageuse lorsque le fluide à transporter est un gaz ou contient du gaz, la conduite est agencée pour permettre un débit de fuite vers l'extérieur du gaz diffusant au travers du tube interne, le dispositif de détection n'étant alors sensible qu'à une surpression dépassant un niveau de seuil prédéterminé correspondant au débit normal de fuite, provoquant alors le déclenchement d'une alarme ou la fermeture de vannes prévues en amont sur la conduite. On peut par ailleurs prévoir un étranglement monté dans le dispositif de détection de fuites et calibré de façon telle que le débit de gaz diffusé le traverse sans pertes de charge notables alors que l'application du plein débit de la conduite en cas de défaillance entraînerait des pertes de charge élevées détectées dans le dispositif de détection.
Selon l'invention, le dispositif de détection peut être agencé sur la conduite elle même ou sur un embout d'extrémité dans lequel est montée la conduite.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va maintenant en décrire à titre d'exemple en aucune manière limitatif des modes de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe schématique illustrant la structure d'un premier mode de réalisation de conduite selon l'invention,
- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant un second mode de réalisation de conduite,
- la figure 3 est une vue schématique illustrant un mode de réalisation de dispositif de détection associé à la conduite de la figure 2, et
- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 illustrant une variante de dispositif de détection.
La conduite illustrée sur la, figure 1 du type "smooth-bore" comprend un tube interne 1 en matériau souple d'étanchéité tel que par exemple du polyamide ou du polyethylène.
Au-dessus de ce tube interne 1 est mis en place un premier ensemble d'armatures 2 représentées seulement schematiquement et qui comprend dans la pratique par exemple au moins une couche de fils spirales agrafés ou deux couches superposées croisées.
Un revêtement de protection généralement en matériau souple tel que du polyamide ou du polyethylène 3, entoure l'ensemble d'armatures 2. Des structures de conduite flexible comportant les trois composants décrits société déposante.
Selon l'invention on met en place autour du revêtement 3 un second ensemble d'armatures 4 de même structure que l'ensemble d'armatures 2 ou de structure différente.
Dans l'exemple illustré l'ensemble d'armatures 4 comprend deux couches superposées croisées de fils d'acier.
Enfin une gaine extérieure de protection 5, qui le cas échéant pourrait être omise, est mise en place autour du second ensemble d'armatures. La structure de conduite flexible illustrée à la figure 2 est de type "rough-bore" et comprend outre tous les composants décrits pour la structure de la figure 1, une carcasse interne spiralée 6.
Dans ce mode de réalisation encore les ensembles d'armatures 2 et 4 peuvent présenter la même structure ou des structures différentes, ces structures pouvant être les mêmes que celles des ensembles d'armatures de la conduite de la figure 1 ou encore être différentes.
On retrouve aux figures 3 et 4 la structure de conduite flexible illustrée à la figure 2 montée dans un embout 7 de connexion avec interposition de bagues d'étanchéité 8 entre les revêtements ou gaines 1, 3 et 5 de la conduite et les portées en regard de l' embout 7 . Un évidement 9 réalisé dans l'embout 7 communique avec un espace annulaire 10 extérieur au premier ensemble d'armatures 2. Le dispositif de détection de fuite comprend un étrangleur 11 dans le passage du débit du gaz diffusé et un manomètre 12 détectant la pression régnant dans l'espace annulaire 10. L'étrangleur est calibré de façon telle que le débit de gaz diffusé le traverse sans perte de charges notable alors que l'application du plein débit de la conduite, notamment en cas d'endommagement de l'ensemble d'armatures 2, entraîne une perte de charge élevée.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, on a illustré un dispositif de détection comprenant outre l'étrangleur 11 et le manomètre 12, un distributeur 13 qui dirige les gaz diffusés à l'air libre (position représentée sur la figure) et qui, en cas de débit important, change de position (l'action étant commandée par la ligne de commande en trait interrompu) pour orienter le débit de fuite vers un réservoir de stockage 14. Un contact à pression réglable 15, en cas de surpression, actionne une alarme 16 alimentée par une batterie 17. Ce contact peut également actionner la fermeture de vannes (non représentées), qui se trouvent en amont sur la conduite flexible, de façon à faire chuter la pression régnant dans la conduite. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes de forme et de matériau sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Conduite tubulaire flexible, caractérisée par le fait qu'elle comporte un tube interne (1) en matériau souple assurant l'étanchéité vis- à-vis du produit transporté, un premier ensemble d'armatures de renforcement (2) assurant la résistance aux sollicitations mécaniques, de pression, traction et torsion, un revêtement de protection en matériau souple (3) et un second ensemble d'armatures de renforcement (4) apte à résister à la pression interne entourant ledit revêtement (3) .
2. Conduite tubulaire flexible selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte autour du second ensemble d'armatures de renforcement (4) une gaine externe de protection (5).
3. Conduite tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte une carcasse métallique interne (6).
4. Conduite tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le second ensemble d'armatures de renforcement (4) présente la même structure que le premier ensemble d'armatures de renforcement (2) .
5. Conduite tubulaire flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif
(9, 11, 12, 15) de détection de la pression entre le tube interne et le second ensemble d'armatures, ledit dispositif étant agencé pour assurer, en fonction nement normal, le passage du gaz diffusant au travers du tube interne.
6. Conduite tubulaire flexible selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le dispositif de détection est relié à une alarme (16) .
7. Conduite tubulaire flexible selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le dispositif de détection est associé à des moyens de fermeture de vannes disposées en amont sur la conduite.
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