WO2002033301A1 - Conduite a double enveloppe pour le transport des fluides, munie d'un dispositif de limitation de propagation d'une deformation du tube externe, et procede de limitation de la propagation - Google Patents

Conduite a double enveloppe pour le transport des fluides, munie d'un dispositif de limitation de propagation d'une deformation du tube externe, et procede de limitation de la propagation Download PDF

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pipe
external
deformation
propagation
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Antoine Bastard
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • F16L57/02—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against cracking or buckling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/18—Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies

Definitions

  • Pipe with double jacket for the transport of fluids provided with a device for limiting the propagation of a deformation of the external tube, and method for limiting the propagation
  • the present invention relates to a device and a method for limiting or stopping the propagation of a deformation in a double-walled pipe constituted by two coaxial tubes, respectively internal and external, separated by an annular space, this pipe being a rigid pipe for transporting fluids such as hydrocarbons, intended to be submerged.
  • the laying of a rigid tube or pipe on a seabed is most often carried out from a so-called laying ship.
  • the laying is said to be in S when the tube affects the shape of an S between the laying vessel and the seabed and it is said in J when the tube affects the shape of a J.
  • a ramp of guidance is provided on the laying vessel, which ramp can sometimes be partially submerged in water.
  • the rigid tube to be laid is stored on the laying vessel either in tube sections of given length but relatively short, the tube sections being connected together as it is laid, or manufactured in great length on the ground and wound on a storage reel located on the laying boat, the tube then being unwound from said reel during the laying operation.
  • the tube When the tube has left the ship and during the installation of said tube, it is important that the latter does not undergo plastic deformation in bending which would cause an ovalization of the tube, which ovalization causing a "weak singular point" which would favor initiation a collapse.
  • the hydrostatic pressure exerted on the tube may be sufficient to initiate a deformation radial which tends to spread along the tube, in both directions.
  • the formation of the deformation will be done, in priority on a "weak singular point" when it exists on the tube.
  • the thickness of the pipe can be increased, so as to have a propagation pressure greater than the hydrostatic pressure, but this leads to a considerable increase in the cost and weight of the pipe, especially for rigid double pipes. envelope.
  • deformation limiters Buckle arrestor
  • the API Recommended Practice 1111 gives various recommendations and formulas which indicate from which depth the limiters are recommended, necessary or strictly essential. Such devices were first proposed in the context of rigid single-envelope pipes.
  • the limiter can be mobile, as described in document US 3,747,356. According to this document, it is proposed to connect a cylinder to a cable, to house the cylinder inside a section of tube and then to unroll at the same time. time the tube and the cable, so as to maintain the cylinder in the tube section during the laying of the latter until the contact of the tube with the seabed. Then we reassemble the cylinder to accommodate it in another section of tube to be laid and which is connected to the previous one. Therefore, any deformation likely to occur, during the laying of the tube, between the laying vessel and the seabed is immediately stopped and is therefore not allowed to propagate along the sections of the tube.
  • such a proposal presents no solution or effectiveness to stop the deformations likely to spread after the final installation of the tube on the seabed.
  • the localized reinforcement can take the form of an intermediate sleeve of greater thickness welded to the ends of the pipe.
  • a spiral rod is used on the external wall of the tube.
  • document US 4,364,692 proposes to wrap a rod around the tube, in a tight manner, so as to form a certain number of turns which can be welded by their ends to the rod itself and / or the tube.
  • the turns can be individual by welding the two ends and spacing them regularly on the part of the tube to be reinforced.
  • the stop device is generally a collar mounted on the external pipe of the pipe.
  • this device When the 0 pipe is laid with an unrolled rigid laying boat, this device must be fitted as and when it is laid (it cannot be rolled up), which considerably increases the cost of laying.
  • a portion of flexible or spring is welded to the internal wall of the external tube to locally increase the inertia of the external tube and constitute a rollable flexible propagation limiter.
  • the propagation limiter consists of an annular compartment filled with resin injected before or during installation and which can only be hardened after installation if the length of the resin compartment is too long. large to allow winding in the hardened state.
  • the compartment is used to transmit the forces from the outer tube j-> to the inner tube.
  • the limiter consists of a steel partition transmitting, as in the previous solution, the forces from the outer tube to the inner tube.
  • All of these deformation propagation stop devices therefore consist in reinforcing the external tube which can be subjected to this propagation by directly or indirectly increasing the inertia of the external tube.
  • the devices developed by the Applicant give very good results and are effective up to depths of the order of 2500 m. In certain applications, when the depth is shallower, these devices can represent an excessive cost compared to the real needs.
  • the object of the invention is to propose a propagation limiter device for a double-envelope windable pipe which is very simple to manufacture and to assemble and effective even in significant water depths.
  • the object of the invention is achieved by a method of limiting the propagation of a deformation appearing on an external tube of a pipe or rigid tube for transporting hydrocarbons with a double envelope consisting of two coaxial tubes, respectively internal and external. separated by an annular space, this pipe being of the rollable type, characterized in that the maximum deformation which the external tube can have without determining said deformation propagates under the effect of hydrostatic pressure and is inserted into the space between the two tubes, a device linked to the internal tube and not linked to the external tube so as to limit the deformation of the external tube below this maximum deformation.
  • the invention takes the opposite view from known devices; instead of reinforcing the external tube so as to prevent it from deforming, it is not reinforced but a maximum value is given to the deformation which it can take, maximum value determined by calculation or experience, depending hydrostatic pressure and characteristics of the outer tube.
  • the invention also relates to the pipe implementing the method of the invention, namely a rigid pipe for transporting hydrocarbons with a double jacket consisting of two coaxial tubes, respectively internal and external, separated by an annular space, this pipe being of the rollable type and comprising a device limiting the propagation of a deformation appearing on the outer tube, characterized in that said device consists of a radial stop device linked to the inner tube allowing localized insertion of value G of the outer tube , G being determined to stop the propagation of a deformation of the outer tube.
  • G is determined in correlation with the length L of the device.
  • the propagation limiter device forces the deformation of the outer tube (its ovalization) to "reform" over a larger diameter, and therefore to pass from a relatively elongated elliptical section, to a less elongated elliptical section with the same perimeter , this section corresponding to a pressure of propagation of the deformation greater than the hydrostatic pressure.
  • a sufficient length of device is necessary to dissipate the propagation energy.
  • This length must in particular be sufficient so that the "reformation" of the flattened ellipse on the limiting device does not cause, by simple geometry effect, a new deformation in flattened ellipse, on the other side of the device, arranged in quadrature compared to the first ellipse, new deformation which could spread again.
  • G and L therefore depend completely on the species, namely the geometrical and physical characteristics of the double-walled pipe and the ambient hydrostatic pressure for which it is intended
  • a rule of thumb is to provide for a device length between 0.3 and 5 times, preferably between 0.5 and 3 times, the external diameter of the outer tube, and a radial thickness of device between 0.1 and 0.9 times, preferably between 0 , 3 and 0.8 times, the thickness of the annular space. It is understood, however, that the greater the length, the smaller the thickness can be and vice versa.
  • the invention applies in particular to double pipes provided with spacers.
  • the spacers are the spacer rings which regularly center along the pipe the internal tube coated with the thermal insulation layer so as to prevent contact of said thermal insulation with the external tube. These spacers are commonly placed every 2.5 m. Their height is generally of the order of 70% to 80% of the thickness of the ring finger and their length is less than 100 mm to limit heat loss. They are generally made of plastic, for example nylon. Although the thickness of the spacers may in certain cases be compatible with a value corresponding to the stopping of the propagation, in practice, they are not used for this purpose because, on the one hand, their length is too short for dissipate the propagation energy and on the other hand, they tend to creep over time and under load.
  • said device is a section, continuous or discontinuous, of the inner tube of increased thickness. In another embodiment, said device is a spring secured to the internal tube.
  • said device consists of a succession of rings fixed to the internal tube.
  • said device consists of a sleeve disposed above the thermal insulation between two spacers.
  • said device consists of rings arranged loosely around the thermal insulation layer. In another embodiment, said device consists of studs held together by flexible bands.
  • FIG. 1 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a first embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of part of a rigid section with a double envelope equipped with a second embodiment of the propagation limiting device according to the invention
  • FIG. 1 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a first embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of part of a rigid section with a double envelope equipped with a second embodiment of the propagation limiting device according to the invention
  • FIG. 1 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a first embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of part of a rigid section with a double envelope equipped with a second embodiment of the propagation limiting device according to the invention
  • FIG. 1 is a view in
  • FIG. 3 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a third embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view of part of a rigid section with a double jacket equipped with a fourth embodiment of the propagation limiting device according to the invention
  • FIG. 5 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a fifth embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • - Figure 6 is a longitudinal sectional view of part of a rigid section with a double jacket equipped with a sixth embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • FIG. 7 is a view in longitudinal section of part of a rigid section with a double envelope equipped with a seventh embodiment of a propagation limiter device according to the invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view VIII-VIII of the device of FIG. 7.
  • the rigid double-walled pipe 1 with a longitudinal axis A shown partially in FIG. 1, comprises an internal jacket ("flowline” in English) or internal tube 2, the diameter and nature of the material being chosen as a function of the circulating fluid. in said internal tube, in particular as a function of the temperature and of the pressure of said fluid, and an external envelope or external tube 3 ("carrier pipe” in English) which is threaded onto the internal tube 2.
  • the external tube 3 has a diameter external which is oversized with respect to the internal tube 2 to allow the installation of a thermal insulator in the annular space 5 and has a thickness which makes it possible to withstand normally the hydrostatic pressure which is exerted on said external tube 3.
  • the internal tube 2 comprises a cylindrical section 10 of length L of thickness increased towards the outside by a value H, leaving a distance G with the external tube.
  • G is, by calculation or by experience, greater than the value beyond which a deformation of the external tube 3 propagates under hydrostatic pressure, and the length L is sufficient to stop the propagation of a deformation. Calculations were carried out on a pipe structure whose internal tube measures 10 inches (273.1 mm) for a thickness of 12.7 mm and the internal tube measures 6 inches (168.3 mm) for a thickness of 18, 3 mm, with a 40 mm thick ring finger.
  • the pressure of propagation of a deformation without device is 11 MPa (1 10 bars, corresponding to approximately 1100 m of water depth).
  • the propagation pressure is 16.5 MPa (165 bar, or approximately 1600m).
  • the propagation pressure is 26 Mpa (260 bar, or approximately 2500m).
  • a deformation was initiated on the external tube under an external pressure of 150 bars (corresponding to the hydrostatic pressure existing at 1500 m deep): the device has successfully stopped the defo ⁇ nation. It is understood that if the device had been 20 mm thick, the length of this device should have been greater so as to dissipate the propagation energy (the propagation pressure in this case being greater but close to the external pressure) . On the other hand, if the device had a small thickness (close to the external diameter of the internal tube), it would not have stopped the deformation, the propagation pressure being in this case lower than the external pressure.
  • FIG. 2 shows a limiter device 11 consisting of a spring wound in a short pitch around the internal tube and welded to it or blocked in translation by one or two stops such as the welded ring 6.
  • the limiting device 12 is constituted by a succession of steel rings fixed on the internal tube and of decreasing width from the center of the device towards its ends, so as to reduce the stresses on the internal tube during winding.
  • the rings can be made of epoxy resin so as to limit thermal losses at the device.
  • the rings could also be the same length.
  • the limiting device is constituted by a sleeve 13 disposed between two spacers 7 above the thermal insulation 4 and fixed to the spacers.
  • This device is particularly interesting because it does not interfere with thermal insulation. If necessary, the space separating the spacers can be adapted to the length L of the stop device.
  • the device 14 is close to the device of FIG. 1, except that the additional thickness is discontinuous (in section) instead of being continuous, and can be produced in the form of a succession of rings or in the form of 'a helix. Each ring or the propeller can themselves be formed from a succession of discrete extra thicknesses.
  • the device 15 consists of two steel rings arranged without tightening around a layer of thermal insulation 4.
  • the device 16 consists of several circles of studs connected circumferentially by a flexible strip 8.
  • the thermal insulation 4 is interposed between these circles.

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Abstract

Dans cette conduite (1) rigide de transfert d'hydrocarbures à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne (2) et externe (3) séparés par un espace annulaire (5), cette conduite (1) étant du type enroulable et comprenant un dispositif limiteur de propagation d'une déformation apparaissant sur le tube externe, un dispositif (10) de butée radiale lié au tube interne (2) et non lié au tube externe (3) permet un enfoncement localisé de valeur G du tube externe, G étant choisi pour arrêter la propagation d'une déformation du tube externe (3).

Description

Conduite à double enveloppe pour le transport des fluides, munie d'un dispositif de limitation de propagation d'une déformation du tube externe, et procédé de limitation de la propagation
La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour limiter ou arrêter la propagation d'une déformation dans une conduite à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne et externe, séparés par un espace annulaire, cette conduite étant une conduite rigide de transport de fluides tels que des hydrocarbures, destinée à être immergée.
La pose d'un tube ou conduite rigide sur un fond marin est effectuée le plus souvent à partir d'un navire dit de pose. La pose est dite en S lorsque le tube affecte la forme d'un S entre le navire de pose et le fond marin et elle est dite en J lorsque le tube affecte la forme d'un J. Dans ce dernier cas, une rampe de guidage est prévue sur le navire de pose, laquelle rampe peut être parfois immergée partiellement dans l'eau.
Le tube rigide à poser est stocké sur le navire de pose soit en tronçons de tube de longueur donnée mais relativement courte, les tronçons de tube étant reliés ensemble au fur et à mesure de la pose, soit fabriqué en grande longueur à terre et enroulé sur une bobine de stockage située sur le bateau de pose, le tube étant alors déroulé de ladite bobine pendant l'opération de pose. Ces opérations de pose sont décrites dans le document API (American Petroleum Institute) Recommended Practice 17 A de 1987.
Lorsque le tube a quitté le navire et lors de la pose dudit tube, il est important que ce dernier ne subisse pas de déformation plastique en flexion qui entraînerait une ovalisation du tube, laquelle ovalisation provoquant un "point singulier faible" qui favoriserait l'initiation d'un écrasement ("collapse" en anglais). Par ailleurs, lorsque le tube est posé sur un fond marin à des profondeurs importantes d'eau (typiquement supérieures à 300 m et pouvant atteindre 2000 m et davantage), la pression hydrostatique s'exerçant sur le tube peut être suffisante pour initier une déformation radiale qui a tendance à se propager le long du tube, dans les deux directions. Bien entendu, la formation de la déformation se fera, en priorité sur un "point singulier faible" lorsqu'il existe sur le tube. Lorsque la déformation se produit, il est alors nécessaire de remplacer au moins la section ou partie du tube comportant la zone déformée ou écrasée. La pression de propagation de la défoπnation est donnée par la formule : A x σ0 x (T/D)β où σ0 est la limite élastique de l'acier, T est l'épaisseur de la conduite et D est le diamètre externe de la conduite, et où les paramètres A et β sont donnés par les recommandations américaine API RP 1111 (A = 24, β=2,4) ou norvégienne DNV OS/F 100 (A = 26,7, β=2,5). Pour résister à la propagation d'une déformation, il faut que la pression correspondante soit supérieure à la pression hydrostatique.
Pour éviter ce problème, on peut augmenter l'épaisseur de la conduite, de manière à avoir une pression de propagation supérieure à la pression hydrostatique, mais cela entraîne une augmentation considérable du coût et du poids de la conduite surtout pour les conduites rigides à double enveloppe.
Pour éviter la propagation de la ou des défoπnations locales, il a aussi été proposé de doter le tube de certains dispositifs ou organes, dénommés des limiteurs de déformation ("buckle arrestor" en anglais). L'API Recommended Practice 1111 donne diverses recommandations et formules qui indiquent à partir de quelle profondeur les limiteurs sont recommandés, nécessaires ou strictement indispensables. De tels dispositifs ont d'abord été proposés dans le cadre des conduites rigides à simple enveloppe.
Le limiteur peut être mobile, comme décrit dans le document US 3 747 356. Selon ce document, il est proposé de relier un cylindre à un câble, de loger le cylindre à l'interne d'une section de tube puis de dérouler en même temps le tube et le câble, de manière à maintenir le cylindre dans la section de tube pendant la pose de cette dernière jusqu'au contact du tube avec le fond marin. Puis on remonte le cylindre pour le loger dans une autre section de tube à poser et qui est reliée à la précédente. De ce fait, toute déformation susceptible de se produire, pendant la pose du tube, entre le navire de pose et le fond marin est immédiatement arrêtée et n'est donc pas autorisée à se propager le long des sections du tube. Toutefois, une telle proposition ne présente aucune solution ou efficacité pour arrêter les déformations susceptibles de se propager après la pose définitive du tube sur le fond marin.
C'est pourquoi on a proposé des limiteurs fixes, disposés de place en place sur la conduite. La distance séparant deux limiteurs est définie en fonction du coût de ces dispositifs par rapport au coût de remplacement du tronçon écrasé entre deux dispositifs. Généralement ces dispositifs sont disposés sur la conduite rigide tous les 100 à 300 m. Ces dispositifs, en augmentant localement l'inertie de la conduite, permettent d'arrêter la propagation d'une déformation. Selon une première solution, on utilise une bague de renfort
(éventuellement en deux parties, constituant un "clamp") interne ou de préférence externe. Ainsi, dans US 3 768 269, il est proposé d'augmenter localement la rigidité du tube en disposant à intervalles réguliers des bagues de renfort dont la longueur est comprise entre 1 m et 2,5 m. Une telle solution n'est valable que pour des tubes posés par sections car les bagues de renfort peuvent être montées et fixées en usine sur les sections de tube, puis transportées par le navire de pose jusqu'au lieu de pose. Lorsque le tube est de grande longueur et enroulé sur une bobine de stockage, il devient alors pratiquement impossible d'enrouler le tube avec ses bagues de renfort sur une bobine car elles induiraient des parties rectilignes ou sensiblement rectilignes et non déformables dans l'enroulement du tube sur la bobine de stockage. Pour pallier cette difficulté, il est possible d'envisager de monter et fixer les bagues de renfort pendant les opérations de pose. Mais alors cela nécessiterait d'interrompre la pose, à intervalles réguliers, afin de monter et fixer les bagues de renfort. Selon une solution alternative connue par ce même brevet ou par les documents GB 1383527 ou US 5458441, le renforcement localisé peut prendre la forme d'un manchon intermédiaire de plus forte épaisseur soudé aux extrémités de la conduite. Selon une seconde solution, on utilise une tige spiralée sur la paroi externe du tube. Ainsi, pour permettre l'enroulement du tube sur une bobine, le document US 4 364 692 propose d'enrouler une tige autour du tube, de manière serrée, de façon à former un certain nombre de spires qui peuvent être soudées par leurs extrémités à la tige elle-même et/ou au tube. Suivant une autre forme de réalisation, les spires peuvent être individuelles en soudant les deux extrémités et en les espaçant régulièrement sur la partie du tube à renforcer.
Tant que le tube est simple, l'accroissement du diamètre dans les 5 parties renforcées peut être acceptable. Mais, lorsque le tube est du type à double enveloppe ("pipe in pipe" en anglais) c'est-à-dire comprenant un tube interne ("flowline" en anglais) qui est inséré dans le tube externe ("carrier pipe" en anglais), l'accroissement du diamètre du tube externe est inacceptable pour le transport et le stockage de grandes longueurs de tubes
10 à double enveloppe lorsque le tube est posé par la méthode du rigide déroulé.
De plus, lorsque le tube rigide à poser est fabriqué en grande longueur à terre puis enroulé sur une bobine sur le navire de pose, les solutions préconisées dans les documents cités ci-dessus ne sont pas
15 appropriées car elles utilisent soit des bagues de renfort de grande longueur, de l'ordre de 1 à 2,5 m, comme dans US 3 768 209, soit un enroulement d'une tige de renfort autour du tube rigide comme dans US 4 364 692.
Pour les conduites à enveloppe double, le dispositif d'arrêt est généralement un collier monté sur le tube externe de la conduite. Lorsque la 0 conduite est posée avec un bateau de pose de rigide déroulé, ce dispositif doit être monté au fur et à mesure de la pose (il n'est pas enroulable), ce qui augmente considérablement le coût de la pose.
Dans le but de résoudre ces problèmes et d'obtenir des conduites à double enveloppe enroulables malgré les limiteurs de propagation, la
25 Demanderesse a déjà proposé des dispositifs particuliers.
Selon la demande FR 99 08540, une portion de flexible ou de ressort est soudée sur la paroi interne du tube externe pour augmenter localement l'inertie du tube externe et constituer un limiteur de propagation flexible enroulable.
30 Selon la demande FR 99 15216, le limiteur de propagation est- constitué par un compartiment annulaire rempli de résine injectée avant ou pendant la pose et qui peut n'être durcie qu'après la pose si la longueur du compartiment de la résine est trop grande pour permettre l'enroulement à l'état durci. Le compartiment sert à transmettre les efforts du tube externe j-> vers le tube interne. Selon la demande FR 00 00849, le limiteur est constitué par une cloison d'acier transmettant, comme dans la solution précédente, les efforts du tube externe vers le tube interne.
Tous ces dispositifs d'arrêt de propagation de déformation consistent donc à renforcer le tube externe qui peut être soumis à cette propagation en augmentant directement ou indirectement l'inertie du tube externe.
Les dispositifs développés par la Demanderesse donnent de très bons résultats et sont efficaces jusqu'à des profondeurs de l'ordre de 2500 m. Dans certaines applications, lorsque la profondeur est plus faible, ces dispositifs peuvent représenter un coût excessif par rapport aux besoins réels.
Le but de l'invention est de proposer un dispositif limiteur de propagation pour conduite enroulable à double enveloppe qui soit très simple à fabriquer et à monter et efficace même dans des profondeurs d'eau importantes.
Le but de l'invention est atteint grâce à un procédé de limitation de la propagation d'une déformation apparaissant sur un tube externe d'une conduite ou tube rigide de transport d'hydrocarbures à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne et externe séparés par un espace annulaire, cette conduite étant du type enroulable, caractérisé en ce qu'on détermine la déformation maximale que peut avoir le tube externe sans que ladite déformation se propage sous l'effet de la pression hydrostatique et on insère dans l'espace annulaire entre les deux tubes un dispositif lié au tube interne et non lié au tube externe de manière à limiter la déformation du tube externe en dessous de cette déformation maximale. Ainsi, l'invention prend le contre-pied des dispositifs connus ; au lieu de renforcer le tube externe de façon à l'empêcher de se déformer, on ne le renforce pas mais on donne une valeur maximale à la déformation qu'il peut prendre, valeur maximale déteπninée par le calcul ou l'expérience, en fonction de la pression hydrostatique et des caractéristiques du tube externe.
L'invention concerne aussi la conduite mettant en oeuvre le procédé de l'invention à savoir une conduite rigide de transport d'hydrocarbures à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne et externe séparés par un espace annulaire, cette conduite étant du type enroulable et comprenant un dispositif limiteur de propagation d'une déformation apparaissant sur le tube externe, caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué par un dispositif de butée radiale lié au tube interne permettant un enfoncement localisé de valeur G du tube externe, G étant déterminé pour arrêter la propagation d'une déformation du tube externe.
En pratique, G est déterminé en corrélation avec la longueur L du dispositif. En effet, le dispositif limiteur de propagation force la déformation du tube externe (son ovalisation) à se "reformer" sur un diamètre plus grand, et donc à passer d'une section elliptique relativement allongée, à une section elliptique moins allongée de même périmètre, cette section correspondant à une pression de propagation de la déformation supérieure à la pression hydrostatique. Cependant, pour arrêter la propagation de la déformation, il faut une longueur de dispositif suffisante pour dissiper l'énergie de propagation. Cette longueur doit notamment être suffisante pour que la "reformation" de l'ellipse aplatie sur le dispositif limiteur n'entraîne pas, par simple effet de géométrie, une nouvelle déformation en ellipse aplatie, de l'autre côté du dispositif, disposée en quadrature par rapport à la première ellipse, nouvelle déformation qui pourrait se propager à nouveau.
Bien que les valeurs à retenir pour G et L dépendent donc complètement de l'espèce, à savoir les caractéristiques géométriques et physiques de la conduite à double enveloppe et de la pression hydrostatique ambiante à laquelle elle est destinée, une règle empirique est de prévoir une longueur de dispositif comprise entre 0,3 et 5 fois, de préférence entre 0,5 et 3 fois, le diamètre externe du tube externe, et une épaisseur radiale de dispositif comprise entre 0,1 et 0,9 fois, de préférence entre 0,3 et 0,8 fois, l'épaisseur de l'espace annulaire. On comprend cependant que plus la longueur est grande, plus l'épaisseur peut être faible et vice versa. L'invention s'applique notamment aux conduites doubles dotées d'espaceurs. Les espaceurs sont les anneaux entretoises qui centrent régulièrement le long de la conduite le tube interne revêtu de la couche d'isolation thermique de manière à empêcher un contact de ladite isolation thermique avec le tube externe. Ces espaceurs sont couramment disposés tous les 2,5 m. Leur hauteur est généralement de l'ordre de 70% à 80% de l'épaisseur de l'annulaire et leur longueur est inférieure à 100 mm pour limiter les pertes de chaleur. Ils sont généralement en matière plastique, par exemple en Nylon. Bien que l'épaisseur des espaceurs puisse dans certains cas être compatible aveu une valeur correspondant à l'arrêt de la propagation, en pratique, ils ne sont pas utilisés à cet effet parce que, d'une part, leur longueur est trop courte pour dissiper l'énergie de propagation et que d'autre part, ils tendent à fluer dans le temps et sous la charge.
Dans un mode de réalisation, ledit dispositif est un tronçon, continu ou discontinu, du tube interne d'épaisseur augmentée. Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif est un ressort solidarisé au tube interne.
Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif est constitué par une succession d'anneaux fixés au tube interne.
Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif est constitué par un manchon disposé au-dessus de l'isolation thermique entre deux espaceurs.
Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif est constitué par des bagues disposées sans serrage autour de la couche d'isolation thermique. Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif est constitué par des plots retenus entre eux par des bandes souples.
Dans tous les modes de réalisation, le dispositif est réalisé dans un matériau résistant non susceptible de fluer, par exemple la résine époxy ou l'acier. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de l'invention, se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un premier mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un deuxième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un troisième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un quatrième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un cinquième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un sixième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tronçon rigide à double enveloppe équipé d'un septième mode de réalisation de dispositif limiteur de propagation conforme à l'invention ; la figure 8 est une vue en coupe transversale VIII- VIII du dispositif de la figure 7.
La conduite rigide à double enveloppe 1 d'axe longitudinal A, représenté partiellement sur la figure 1, comprend une enveloppe interne ("flowline" en anglais) ou tube interne 2 dont le diamètre et la nature du matériau sont choisis en fonction du fluide circulant dans ledit tube interne, notamment en fonction de la température et de la pression dudit fluide, et une enveloppe externe ou tube externe 3 ("carrier pipe" en anglais) qui est enfilé sur le tube interne 2. Le tube externe 3 présente un diamètre externe qui est surdimensionné par rapport au tube interne 2 pour permettre la mise en place d'un isolant thermique dans l'espace annulaire 5 et présente une épaisseur qui permet de résister normalement à la pression hydrostatique qui s'exerce sur ledit tube externe 3.
Selon l'invention, le tube interne 2 comprend un tronçon cylindrique 10 de longueur L d'épaisseur augmentée vers l'extérieur d'une valeur H, laissant une distance G avec le tube externe. G est, par calcul ou par expérience, supérieur à la valeur au-delà de laquelle une déformation du tube externe 3 se propage sous la pression hydrostatique, et la longueur L est suffisante pour arrêter la propagation d'une déformation. On a réalisé des calculs sur une structure de conduite dont le tube interne mesure 10 pouces (273,1 mm) pour une épaisseur de 12,7 mm et le tube interne mesure 6 pouces (168,3 mm) pour une épaisseur de 18,3 mm, avec un annulaire d'épaisseur 40 mm. La pression de propagation d'une déformation sans dispositif est de 11 MPa (1 10 bars, correspondant à environ 1100 m de profondeur d'eau). Lorsque le dispositif a une épaisseur de 20 mm (0,5 fois l'épaisseur de l'annulaire) la pression de propagation est de 16,5 MPa (165 bars, soit environ 1600m). Lorsque le dispositif a une épaisseur de 32 mm (0,8 fois l'épaisseur de l'annulaire) la pression de propagation est de 26 Mpa (260 bars, soit environ 2500m).
Un test a été réalisé avec une conduite double identique à celle des calculs, en formant un dispositif limiteur de propagation ayant une épaisseur de 32 mm et une longueur de 100 mm. Une déformation a été initiée sur le tube externe sous une pression externe de 150 bars (correspondant à la pression hydrostatique existant à 1500 m de profondeur): le dispositif a bien arrêté la défoπnation. On comprend que si le dispositif avait eu une épaisseur de 20 mm, la longueur de ce dispositif aurait dû être plus importante de manière à dissiper l'énergie de propagation (la pression de propagation dans ce cas étant supérieure mais proche de la pression extérieure). Par contre, si le dispositif avait une épaisseur faible (proche du diamètre externe du tube interne), il n'aurait pas arrêté la déformation, la pression de propagation étant dans ce cas inférieure à la pression extérieure.
On va maintenant décrire d'autres exemples de réalisation de dispositifs limiteurs.
La figure 2 montre un dispositif limiteur 11 constitué par un ressort enroulé à pas court autour du tube interne et soudé à lui ou bloqué en translation par une ou deux butées telles que l'anneau soudé 6. En utilisant un ressort de ce type on n'augmente pas la rigidité du tube interne. Dans la figure 3, le dispositif limiteur 12 est constitué par une succession d'anneaux en acier fixés sur le tube interne et de largeur décroissant du centre du dispositif vers ses extrémités, de manière à diminuer les contraintes sur le tube interne lors de l'enroulement. En alternative, les anneaux peuvent être en résine époxy de manière à limiter les pertes thermiques au niveau du dispositif. Les anneaux pourraient aussi être de même longueur.
Dans la figure 4, qui montre l'isolation 4 et les espaceurs 7, le dispositif limiteur est constitué par un manchon 13 disposé entre deux espaceurs 7 au-dessus de l'isolation thermique 4 et fixé aux espaceurs. Ce dispositif est particulièrement intéressant car il n'interfère pas avec l'isolation thermique. Le cas échéant on peut adapter l'espace séparant les espaceurs à la longueur L du dispositif d'arrêt.
Dans la figure 5; le dispositif 14 est proche du dispositif de la figure 1, si ce n'est que la surépaisseur est discontinue (en section) au lieu d'être continue, et peut être réalisée sous forme d'une succession d'anneaux ou sous forme d'une hélice. Chaque anneau ou l'hélice peuvent eux-mêmes être formés d'une succession de surépaisseurs discrètes.
Dans la figure 6, le dispositif 15 est constitué par deux bagues d'acier disposées sans serrage autour de couche d'isolation thermique 4.
Dans les figures 7 et 8, le dispositif 16 est constitué de plusieurs cercles de plots reliés circonférentiellement par une bande flexible 8. L'isolation thermique 4 s'interpose entre ces cercles.

Claims

REVENDICATIONS
1. Conduite (1) rigide de transport d'hydrocarbures à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne (2) et externe (3) séparés par un espace annulaire (5), cette conduite (1) étant du type enroulable et comprenant un dispositif limiteur de propagation d'une défoπnation apparaissant sur le tube externe, caractérisée en ce que ledit dispositif est constitué par un dispositif (10-16) de butée radiale lié au tube interne (2) et non lié au tube externe (3) permettant un enfoncement localisé de valeur G du tube externe, G étant choisi pour arrêter la propagation d'une déformation du tube externe (3).
2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif (10-16) a une longueur comprise entre 0,3 et 5 fois, de préférence entre 0,5 et 3 fois, le diamètre du tube externe (3) et une épaisseur comprise entre 0, 1 et 0,9 fois, de préférence entre 0,1 et 0.8 fois, l'épaisseur de l'espace annulaire (5).
3. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est un tronçon (10), continu ou discontinu, du tube interne d'épaisseur augmentée.
4. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est un ressort (11 ) solidarisé au tube interne.
5. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est constitué par une succession d'anneaux (12) fixés au tube interne.
6. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est constitué par un manchon (13) disposé au- dessus de l'isolation thermique (4) entre deux espaceurs (7).
7. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est constitué par des bagues (15) disposées sans serrage autour de la couche d'isolation thermique (4).
8. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif est constitué par des plots (16) retenus entre eux par des bandes souples (8).
9. Conduite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif (10-16) est réalisé dans un matériau résistant non susceptible de fluer, par exemple la résine époxy ou l'acier, avantageusement en acier.
10. Procédé de limitation de la propagation d'une déformation apparaissant sur un tube externe (3) d'une conduite (1) ou tube rigide de transport d'hydrocarbures à double enveloppe constituée de deux tubes coaxiaux respectivement interne (2) et externe (3) séparés par un espace annulaire (5), cette conduite (1) étant du type enroulable, caractérisé en ce qu'on détermine la déformation maximale que peut avoir le tube externe sans que ladite déformation se propage sous l'effet de la pression hydrostatique et on insère dans l'espace annulaire entre les deux tubes un dispositif lié au tube interne et non lié au tube externe de manière à limiter la déformation du tube externe.
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