WO2014091100A1 - Procede de fabrication d'une conduite sous-marine et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

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flexible central
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peripheral elements
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Mickaël MELOT
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Definitions

  • the elements assembled around the flexible central core according to the S-Z configuration can be of various types, depending on the type of pipe concerned: electrical cables, hydraulic hoses, thermal insulation rods, steel tubes, optical fibers, etc.
  • peripheral elements in SZ configuration makes it possible to have the best compromise between mechanical resistance to the tensile / compressive forces, fatigue resistance, manufacturing cost and overall dimensions of the assembly device, compared with an assembly of peripheral elements. helically wound.
  • the implementation of such an assembly is relatively complex and needs to be vigilant with regard to the proper positioning of the peripheral elements thus assembled. Indeed, if the SZ installation of the peripheral elements is poorly performed, this may lead to mechanical damage within the structure of the pipe.
  • the peripheral elements may flare and thus lead to a loss of physical integrity of the pipe.
  • the inversion point which defines the position where the change of direction of the rotation of the peripheral elements takes place, constitutes a particularly critical and sensitive area during the assembly of the peripheral elements.
  • the assembly of peripheral elements around the core according to the S-Z configuration is immediately followed by the installation of holding adhesive tapes, which block the assembly in order to avoid any detonation of the peripheral elements to the reversal of direction.
  • the adhesive power of the holding tapes may be affected by the temperature prevailing in the place of manufacture of the pipe, in particular at low temperatures of the order of a few degrees Celsius or, conversely, in ranges of high temperatures, around 35 ° C, with the unfortunate consequence of not being able to maintain the peripheral elements placed in SZ in the proper position.
  • the control in manufacture is carried out manually by an operator.
  • an operator visually check the value of the helix angle, that is to say say the angle that the controlled element makes with the generator of the pipe.
  • the operator uses a calibration instrument in the form of a transparent material support on which is delimited a tolerance range of the helix angle, corresponding to the acceptable values of the angle with respect to a horizontal axis drawn on the support and intended to be superimposed on the generator traced on the flexible core.
  • the invention achieves its goal by proposing a method of manufacturing a tubular pipe intended in particular for the transport of hydrocarbons from submarine wells, comprising a step of assembling a structure of metal peripheral elements, in which said peripheral elements are wound in a SZ configuration around a flexible central core driven in displacement along its longitudinal axis, characterized in that it comprises steps in which:
  • said assembly step is followed by a step of placing a holding adhesive tape around said peripheral elements assembled around said flexible central core, said step of laying said adhesive strip being carried out using a tape machine on which said at least one sensor is embedded;
  • winding control parameters are determined according to the SZ configuration for a controlled peripheral element from the laying profile established for said controlled peripheral element, and the evolution of said control parameters during said assembly step is monitored; comparing said control parameters to predetermined respective tolerance thresholds;
  • a step of triggering a visual and / or audible alarm is implemented when at least one of said control parameters is in default with respect to said tolerance thresholds and a step of signaling said at least one control parameter in defect;
  • FIG. 1 schematically illustrates a S-Z assembly device for implementing the method according to the invention
  • FIG. 3 illustrates the waveform of a signal for measuring the positioning of the various elements constituting the structure illustrated in FIG. 2;
  • the flexible central core 1 is driven axially in displacement from the transmitting coil 2 to the assembly station 5 by a traction controlled member 6, disposed downstream of the assembly station 5 and designed to apply a movement of axial translation (or advance) to the flexible central core 1.
  • the assembly operation of the peripheral elements 3A, 3B, 3C on the flexible central core 1 thus driven in displacement along its longitudinal axis towards the assembly station 5, consists in winding the peripheral elements 3A, 3B, 3C to constitute a assembled structure in SZ, associating a helical winding in a first direction "S" to a winding of opposite direction "Z".
  • This step of assembling the structure of peripheral elements in an SZ configuration, performed at the assembly station 5, is followed by the installation of an adhesive tape holding around peripheral elements 3A, 3B, 3C assembled around the flexible central core 1, which blocks the assembly.
  • This holding band is placed by means of a first tape 9, placed immediately after the assembly station 5 on the production line and which is rotated synchronously with the traction control member 6 arranged in downstream.
  • each turn of the tape machine corresponds to a 130 mm advance of the flexible central core.
  • a second tape 10 is preferably arranged behind the traction control member 6, for laying a second holding band around the peripheral element structure and is also rotated synchronously with the traction control member. 6.
  • the flexible central core 1 assembled with peripheral elements SZ is driven to a receiver coil 1 1.
  • the tape machine (9; 10) is motorized in rotation synchronously with the traction controlled member 6, the inductive sensor 12 on the tape-maker (9; 10) is thus rotated around the structure synchronously with the longitudinal displacement of the flexible central core 1.
  • the inductive sensor 12 on the tape-maker (9; 10) is thus rotated around the structure synchronously with the longitudinal displacement of the flexible central core 1.
  • the inductive sensor 12 is sensitive to the presence of metal screens in the immediate vicinity, likely to disturb the magnetic field emitted by the sensor.
  • the amplitude of the signal detected by the sensor 12 varies during the rotation of the sensor 12 coupled to the ribbon (9; 10), depending on whether it is facing a metallic peripheral element of the structure or not.
  • a metallic peripheral element of the structure or not in SZ that one seeks to control, for example a tube for the passage of an optical fiber or an electric cable.
  • the sensor-peripheral element distance must be as small as possible, while avoiding putting the sensor in contact with the pipe. It varies depending on the type of sensor used.
  • the position of the sensor 12 is advantageously adjusted so that this distance d is less than 10 mm and, preferably, equal to approximately 1 mm.
  • the measurement signals thus acquired by the inductive sensor 12 during the installation of the structure of peripheral elements SZ, are transmitted via the wireless communication interface 15 of the acquisition unit 13 on board the tape (9; 10) to the remote processing unit 16, which consists of a control bay, preferably comprising a control desk 17 equipped with an input and / or programming keyboard, a display and signaling means and alarm (light and / or sound).
  • the control bay 16 further comprises a memory 18 for recording the amplitude of the measurement signals acquired at each revolution of the sensor 12.
  • Manufacturing tolerance ranges defined by high and low tolerance thresholds are set for example by an operator for each of the above control parameters, prior to the execution of the assembly process.
  • the processing means 19 are furthermore designed to follow the evolution of these control parameters over the entire duration. of the assembly process, by comparing them to the predetermined tolerance thresholds.
  • the winding control parameters calculated by the processing means 19 are preferably refreshed at each turn of the tape machine (9; 10) or at each turn of the sensor 12 around the S-Z structure. real time to the information concerning the good positioning of the peripheral elements and consequently, the maintenance in production of the IPB line subjected to tensile / compressive forces.
  • the processing means 19 of the control bay 16 are designed to trigger an alarm, which can be visual and / or audible, as well as to indicate the control parameter or parameters in default, preferably signaling the corresponding length measurement where the parameter or parameters have been detected in default.
  • This signaling can for example be effected by means of an alarm window displayed on the display of the control panel 17.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une conduite tubulaire sous-marine, comprenant une étape d'assemblage d'une structure d'éléments périphériques (3A, 3B, 3C) métalliques, enroulés suivant une configuration en S-Z autour d'un noyau central flexible (1) entraîné en déplacement selon son axe longitudinal. Selon l'invention : - on fournit un capteur inductif (12) agencé en rotation autour du noyau central flexible (1) de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal de ce dernier, de manière à balayer sa périphérie en regard et à proximité immédiate des éléments périphériques enroulés autour du noyau, lors de l'étape d'assemblage; - on acquiert à l'aide du capteur (12), des signaux de mesure (S) dont l'amplitude varie selon que le capteur (12) se trouve ou non en regard d'un élément périphérique au cours de la rotation du capteur (12); - on contrôle le positionnement desdits éléments périphériques assemblés à partir desdits signaux de mesure.

Description

Procédé de fabrication d'une conduite sous-marine et dispositif pour sa mise en œuyre
La présente invention concerne le domaine de la fabrication des conduites, destinées notamment à l'industrie pétrolière offshore et, en particulier, concerne un procédé de fabrication d'une conduite du type comprenant une étape d'assemblage d'une structure d'éléments périphériques enroulés suivant une configuration en S-Z autour d'un noyau central flexible entraîné en déplacement selon son axe longitudinal.
Les éléments assemblés autour du noyau central flexible suivant la configuration en S-Z peuvent être de divers types, en fonction du type de conduite visée : câbles électriques, tuyaux hydrauliques, joncs d'isolation thermique, tubes en acier, fibres optiques, etc.
Le mode d'assemblage en S-Z de tels éléments périphériques autour du noyau central flexible de la conduite est bien connu et consiste à inverser périodiquement le sens de pose des éléments périphériques autour du noyau central. Ce mode d'assemblage associe ainsi un enroulement en hélice dans un premier sens à un enroulement de sens contraire, par opposition à un assemblage classique suivant un mode d'assemblage hélicoïdal, où les éléments sont disposés en hélice à un seul sens autour du noyau central.
La pose d'éléments périphériques en configuration S-Z permet d'avoir le meilleur compromis entre résistance mécanique aux efforts de traction/compression, résistance à la fatigue, coût de fabrication et encombrement du dispositif d'assemblage, comparativement à un assemblage d'éléments périphériques enroulés hélicoïdalement. Cependant, la mise en œuvre d'un tel assemblage est relativement complexe et nécessite d'être vigilant en regard du bon positionnement des éléments périphériques ainsi assemblés. En effet, si la pose en S-Z des éléments périphériques est mal réalisée, cela peut entraîner des dommages mécaniques au sein de la structure de la conduite. En particulier, lorsque la conduite est soumise à des efforts de traction et/ou compression lors de son utilisation en service, les éléments périphériques peuvent flamber et ainsi conduire à une perte d'intégrité physique de la conduite. A cet égard, le point d'inversion, qui définit la position où s'opère le changement de sens de la rotation des éléments périphériques, constitue une zone particulièrement critique et sensible lors de l'assemblage des éléments périphériques.
Egalement, l'assemblage d'éléments périphériques autour du noyau selon la configuration S-Z est immédiatement suivie par la pose de rubans adhésifs de maintien, qui bloquent l'assemblage afin d'éviter tout détoronage des éléments périphériques à l'inversion de sens. Or, le pouvoir adhésif des rubans de maintien peut se trouver être affecté par la température régnant dans le lieu de fabrication de la conduite, en particulier à basses températures de l'ordre de quelques degrés Celsius ou, à l'inverse dans des plages de températures élevées, aux environs de 35 °C, avec comme conséquence fâcheuse de ne pas pouvoir maintenir les éléments périphériques posés en S-Z dans la position adéquate.
Etant donné les contraintes exposées ci-dessus liées à l'assemblage en S-Z, qui sont susceptibles de causer des problèmes d'intégrité physique pour les conduites concernées, il est donc conseillé de contrôler lors de la fabrication de la conduite et de manière plus spécifique, juste après l'étape d'assemblage des éléments périphériques en S-Z, le bon positionnement de ces éléments.
Jusqu'alors, le contrôle en fabrication est réalisé manuellement par un opérateur. Parmi les différents types de contrôle manuel effectué lors de l'assemblage de structure d'éléments périphériques en S-Z, il est par exemple connu de faire contrôler visuellement par un opérateur la valeur de l'angle d'hélice, c'est-à-dire l'angle que fait l'élément contrôlé avec la génératrice de la conduite. L'opérateur utilise pour ce faire un instrument de calibration se présentant sous la forme d'un support en matière transparente sur lequel est délimitée une plage de tolérance de l'angle d'hélice, correspondant aux valeurs acceptables de l'angle par rapport à un axe horizontal tracé sur le support et destiné à être superposé à la génératrice tracée sur le noyau flexible. Une fois l'axe horizontal du support superposé à la génératrice, l'opérateur vérifie alors que l'angle d'hélice des éléments contrôlés est compris dans la plage de tolérance, la mesure à l'aide de l'instrument de calibration étant effectuée à mi- longueur du pas d'hélice. Cette méthode de contrôle n'est toutefois pas satisfaisante, dans la mesure où le diagnostic qui en découle dépend fortement de l'acuité visuelle des opérateurs et de leur aptitude à pouvoir maintenir une concentration élevée dans la durée, ainsi que de la qualité des instruments de mesure mis à leur disposition. Aussi, en fonction de ces conditions, des erreurs peuvent survenir lors des différents relevés, faire échouer la fabrication de la conduite et partant, conduire à la fabrication d'une nouvelle conduite. De plus, il est également nécessaire d'arrêter régulièrement la ligne de fabrication afin que l'opérateur puisse vérifier que les données relevées sont bien cohérentes avec la fabrication de la conduite en cours. Cette méthode de contrôle est donc peu fiable et est à la fois fastidieuse et coûteuse à mettre en place.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication d'une conduite tubulaire sous-marine du type précité exempt des limitations précédemment évoquées et, en particulier, qui permette d'améliorer la fiabilité de contrôle, lors de la fabrication de la conduite, du bon positionnement des éléments périphériques assemblés selon une configuration en S-Z, afin de garantir l'intégrité de la conduite.
L'invention atteint son but en proposant un procédé de fabrication d'une conduite tubulaire notamment destinée au transport d'hydrocarbures provenant de puits sous-marin, comprenant une étape d'assemblage d'une structure d'éléments périphériques métalliques, dans laquelle lesdits éléments périphériques sont enroulés suivant une configuration en S-Z autour d'un noyau central flexible entraîné en déplacement selon son axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes dans lesquelles :
- on fournit au moins un capteur inductif agencé en rotation autour dudit noyau central flexible de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal dudit noyau central flexible, de manière que ledit au moins un capteur balaye la périphérie dudit noyau central flexible en regard et à proximité immédiate desdits éléments périphériques enroulés autour dudit noyau central flexible, lors de l'étape d'assemblage ;
- on acquiert à l'aide dudit au moins un capteur, des signaux de mesure dont l'amplitude varie selon que ledit au moins un capteur se trouve ou non en regard d'un élément périphérique enroulé autour dudit noyau au cours de la rotation dudit au moins un capteur autour dudit noyau central flexible ; - on contrôle le positionnement desdits éléments périphériques assemblés à partir desdits signaux de mesure acquis.
Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé de la présente invention sont les suivants :
- ladite étape d'assemblage est suivie d'une étape de pose d'une bande adhésive de maintien autour desdits éléments périphériques assemblés autour dudit noyau central flexible, ladite étape de pose de ladite bande adhésive étant effectuée à l'aide d'une rubaneuse sur laquelle ledit au moins un capteur est embarqué ;
- on acquiert des données de positions angulaires représentatives du mouvement de rotation dudit au moins un capteur inductif autour dudit noyau central flexible et des données de positions linéaires représentatives du déplacement longitudinal dudit noyau central flexible lors de l'étape d'assemblage, et on traite lesdits signaux de mesure acquis, en combinant lesdites données de positions angulaires avec lesdites données de positions linéaires acquises, de manière à établir une représentation des profils de pose respectifs desdits éléments périphériques le long dudit noyau central flexible, lesdits profils de pose étant utilisés pour contrôler le positionnement desdits éléments périphériques assemblés ;
- on détermine des paramètres de contrôle de l'enroulement suivant la configuration S-Z pour un élément périphérique contrôlé à partir du profil de pose établi pour ledit élément périphérique contrôlé et on surveille l'évolution desdits paramètres de contrôle au cours de ladite étape d'assemblage en comparant lesdits paramètres de contrôle à des seuils de tolérance respectifs prédéterminés ;
- lesdits paramètres de contrôle comprennent le pas et/ou l'angle de recouvrement et/ou l'angle d'hélice de l'enroulement suivant la configuration S- Z pour ledit élément périphérique contrôlé ;
- on met en œuvre une étape de déclenchement d'une alarme visuelle et/ou sonore lorsque l'un au moins desdits paramètres de contrôle est en défaut par rapport auxdits seuils de tolérance et une étape de signalisation dudit au moins un paramètre de contrôle en défaut ;
- on rafraîchit lesdits paramètres de contrôle à chaque tour dudit au moins un capteur inductif autour dudit noyau central flexible ; on fournit une pluralité de capteurs inductifs disposés circonférentiellement audit noyau central flexible ;
- on fournit une pluralité de capteurs inductifs disposés longitudinalement audit noyau central flexible.
L'invention concerne encore un dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, du type comprenant des moyens de déplacement d'un noyau central flexible selon son axe longitudinal depuis une bobine émettrice vers un poste d'assemblage, des moyens d'enroulement d'éléments périphériques métalliques suivant une configuration en S-Z autour dudit noyau central flexible au niveau dudit poste d'assemblage, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une unité d'acquisition comprenant au moins un capteur inductif apte à être entraîné en rotation autour dudit noyau central flexible de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal dudit noyau central flexible, de manière que ledit au moins un capteur balaye la périphérie dudit noyau central flexible en regard et à proximité immédiate desdits éléments périphériques assemblés avec ledit noyau central flexible, et une unité de traitement couplée à ladite unité d'acquisition, adaptée pour contrôler le positionnement desdits éléments périphériques autour dudit noyau central flexible à partir de signaux de mesure acquis par ledit au moins un capteur inductif.
Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif de la présente invention sont les suivants :
- ledit au moins un capteur inductif est monté à l'extrémité d'un bras support articulé fixé au niveau d'un plateau support d'une rubaneuse disposée après ledit poste d'assemblage, ledit plateau support étant apte à être entraîné en rotation autour de la périphérie dudit noyau central flexible assemblé avec lesdits éléments périphériques, pour la pose d'un ruban adhésif de maintien autour desdits éléments périphériques ;
- ledit au moins un capteur est connecté à des moyens de conditionnement des signaux de mesure dont la sortie est connectée à une interface de communication sans fil permettant un transfert de données sans fil entre ladite unité d'acquisition et ladite unité de traitement ; - ladite unité de traitement comprend une baie de contrôle comportant un pupitre de contrôle équipé d'un clavier de saisie et/ou de programmation, d'un afficheur et de moyens de signalisation et d'alarme.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la Figure 1 illustre schématiquement un dispositif d'assemblage S-Z pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention ;
- la Figure 2 illustre schématiquement en section un exemple de conduite avec une structure d'éléments périphériques assemblés autour du noyau central de la conduite suivant une configuration en S-Z ;
- la Figure 3 illustre la forme d'onde d'un signal de mesure du positionnement des différents éléments constitutifs de la structure illustrée à la figure 2 ;
- la figure 4 illustre une cartographie 2D de ladite structure établie conformément à la présente invention.
Le dispositif schématisé à la figure 1 représente une ligne de fabrication conçue pour assurer la fabrication de différents types de conduites pour l'exploitation d'hydrocarbures en très grande profondeur, en particulier, mais non exclusivement, pour assurer la fabrication de conduites de type IPB (pour « Integrated Production Bundle »). Typiquement, une conduite IPB comprend un noyau central de conduite flexible, dont la structure est bien connue en soi et définie par les documents normatifs API 17J ou API RP 17B émis par « American Petroleum Institute », autour duquel on vient superposer d'autres couches d'éléments périphériques selon une configuration en S-Z, comportant par exemple des tuyaux hydrauliques, des tubes inox, des câbles électriques et/ou optiques et des joncs de bourrage et/ou d'isolation thermique. Ce type de conduite permet ainsi de maintenir en température le noyau central afin d'éviter par exemple la formation de bouchon d'hydrate lorsque la ligne est en arrêt. Le drainage des gaz, ainsi que le suivi en température de la ligne par fibres optiques sont également rendus possibles.
Sur la figure 1 , est donc représenté à titre d'exemple un noyau central flexible 1 d'axe longitudinal, stocké sur une bobine émettrice 2 et destiné à la fabrication d'une conduite de type IPB. Une structure d'éléments périphériques métalliques est destinée à être enroulée tout autour du noyau central flexible 1 , suivant une configuration en S-Z, comportant par exemple des joncs de bourrage ou des tubes métalliques 3A, 3B pour la mise en place d'une ou plusieurs fibres optiques et des câbles électriques 3C à armature métallique. Ces éléments périphériques sont stockés sur des bobines telles que 4A, 4B, 4C. Les éléments périphériques 3A, 3B, 3C sont enroulés en S-Z autour du noyau central flexible 1 , au niveau d'un poste d'assemblage 5, disposé sur le chemin de déplacement du noyau central flexible 1 , en donnant une configuration géométrique souhaitée à l'assemblage des éléments périphériques autour du noyau.
Pour cet assemblage, le noyau central flexible 1 est entraîné axialement en déplacement depuis la bobine émettrice 2 vers le poste d'assemblage 5 par un organe commandé de traction 6, disposé en aval du poste d'assemblage 5 et conçu pour appliquer un mouvement de translation axiale (ou d'avance) au noyau central flexible 1 . L'opération d'assemblage des éléments périphériques 3A, 3B, 3C sur le noyau central flexible 1 ainsi entraîné en déplacement selon son axe longitudinal vers le poste d'assemblage 5, consiste à enrouler les éléments périphériques 3A, 3B, 3C pour constituer une structure assemblée en S-Z, associant un enroulement en hélice dans un premier sens « S » à un enroulement de sens contraire « Z ». Pour ce faire, les éléments périphériques 3A, 3B, 3C sont guidés au travers d'un guide immobile 7 vers un dispositif d'inversion de sens 8 muni d'un plateau de pose tournant, disposé immédiatement en amont du poste d'assemblage 5 et par l'intermédiaire duquel les éléments périphériques sont tout d'abord animés d'un mouvement de rotation de sens « S » autour du noyau central flexible 1 puis, dans un deuxième temps, d'un mouvement de rotation de sens inversé « Z ». Le mouvement d'avance du noyau central flexible 1 généré par son déplacement longitudinal, combiné au mouvement de rotation dans un sens puis dans l'autre du plateau de pose 8 des éléments périphériques 3A, 3B, 3C, permet donc d'assurer un assemblage de ces éléments, de sorte qu'ils s'étendent autour du noyau central flexible 2 suivant un trajet évoluant longitudinalement en S-Z.
Cette étape d'assemblage de la structure d'éléments périphériques suivant une configuration en S-Z, réalisée au niveau du poste d'assemblage 5, est suivie de la pose d'une bande adhésive de maintien autour des éléments périphériques 3A, 3B, 3C assemblés autour du noyau central flexible 1 , qui vient bloquer l'assemblage. Cette bande de maintien est posée par l'intermédiaire d'une première rubaneuse 9, disposée immédiatement après le poste d'assemblage 5 sur la ligne de fabrication et qui est entraînée en rotation de façon synchronisée avec l'organe commandé de traction 6 disposé en aval. Par exemple, chaque tour de rubaneuse correspond à une avance de 130 mm du noyau central flexible. Une deuxième rubaneuse 10 est disposée préférentiellement derrière l'organe commandé de traction 6, pour la pose d'une seconde bande de maintien autour de la structure d'éléments périphériques et est mêmement entraînée en rotation de façon synchronisée avec l'organe commandé de traction 6. Enfin, le noyau central flexible 1 assemblé avec les éléments périphériques en S-Z, est entraîné vers une bobine réceptrice 1 1 .
Le procédé de l'invention vise alors à contrôler automatiquement et en temps réel pendant l'étape d'assemblage, le positionnement des éléments périphériques résultant de l'assemblage en S-Z de ces éléments autour du noyau central flexible 1 . Comme illustré à la figure 2, ce contrôle de la structure en S-Z s'appuie sur un suivi des éléments périphériques 3A, 3B, 3C métalliques (câbles et tubes) à l'aide d'un capteur inductif 12, agencé en rotation autour de la structure d'éléments périphériques en S-Z, de manière à pouvoir balayer toute la structure en regard et à proximité immédiate des éléments périphériques enroulés autour du noyau central flexible 1 . Le capteur inductif 12 est préférentiellement monté à l'extrémité d'un bras support articulé, lui-même fixé au niveau d'un plateau support tournant de la première rubaneuse 9 ou de la deuxième rubaneuse 10, afin de pouvoir contrôler l'ensemble de la structure en S-Z de la conduite. La rubaneuse (9 ; 10) étant motorisée en rotation de façon synchronisée avec l'organe commandé de traction 6, le capteur inductif 12 embarqué sur la rubaneuse (9 ;10) est ainsi entraîné en rotation autour de la structure de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal du noyau central flexible 1 . De la sorte, en combinant le mouvement d'avance du noyau central flexible 1 selon le déplacement longitudinal avec le mouvement de rotation du capteur inductif 12, couplé à la rotation de la rubaneuse (9 ;10), il est possible de construire une cartographie 2D de la structure et ainsi, établir une représentation développée plane du trajet des éléments périphériques le long du noyau central flexible 1 .
Pour ce faire, le capteur 12 coopère avec une unité d'acquisition 13, elle- même embarquée sur la rubaneuse (9 ;10), comprenant des moyens de conditionnement 14 connectés au capteur 12, aptes à recevoir et à conditionner les signaux de mesure délivrés par le capteur 12, et une interface de communication sans fil 15, permettant un transfert de données sans fil entre l'unité d'acquisition embarquée 13 et une unité de traitement 16 déportée, prévue pour contrôler le positionnement des éléments périphériques autour du noyau central flexible à partir des signaux de mesures acquis par le capteur inductif 12. L'interface de communication sans fil 15 est par exemple constituée d'une interface radio permettant l'échange d'informations avec l'unité de traitement 16 dans un réseau sans fil local classique, par exemple de type Wifi, Zigbee ou Bluetooth.
Plus précisément, le capteur inductif 12 est sensible à la présence d'écrans métalliques se trouvant à proximité immédiate, susceptibles de perturber le champ magnétique émis par le capteur. Aussi, l'amplitude du signal détecté par le capteur 12 varie au cours de la rotation du capteur 12 couplé à la rubaneuse (9 ;10), selon qu'il se trouve en regard ou non d'un élément périphérique métallique de la structure en S-Z que l'on cherche à contrôler, par exemple un tube pour le passage d'une fibre optique ou un câble électrique. Pour que la détection des éléments périphériques de la structure en S-Z soit correctement effectuée, la distance d capteur-élément périphérique doit être la plus faible possible, tout en évitant de mettre le capteur au contact de la conduite. Elle varie en fonction du type de capteur utilisé. La position du capteur 12 est avantageusement réglée de sorte que cette distance d soit inférieure à 10 mm et, préférentiellement, égale à environ 1 mm.
La figure 3 illustre alors le signal de mesure S acquis par le capteur 12, traduit sous la forme d'un signal électrique, pour une rotation complète du capteur autour de la structure en S-Z illustrée à la figure 2. Le signal de mesure comprend une pluralité de pics de détection correspondant chacun respectivement à la détection d'un élément périphérique de la structure en S-Z, au cours du balayage à 360° de la structure par le capteur. Les pics de détection sur la figure 3 sont numérotés en correspondance avec les numéros attribués aux câbles électriques 3C de la structure en S-Z illustrée à la figure 2. Le pic présent dans le signal entre les pics de détection 5 et 6 et entre les pics de détection 12 et 13 est alors représentatif de la détection respectivement des tubes 3A et 3B utilisés pour la mise en place d'une fibre optique.
Les signaux de mesure ainsi acquis par le capteur inductif 12 pendant la pose de la structure d'éléments périphériques en S-Z, sont transmis via l'interface de communication sans fil 15 de l'unité d'acquisition 13 embarquée sur la rubaneuse (9 ;10) vers l'unité de traitement 16 déportée, qui consiste en une baie de contrôle, comportant de préférence un pupitre de contrôle 17 équipé d'un clavier de saisie et/ou de programmation, d'un afficheur et de moyens de signalisation et d'alarme (lumineux et/ou sonore). La baie de contrôle 16 comprend en outre une mémoire 18 pour enregistrer l'amplitude des signaux de mesure acquis à chaque tour du capteur 12.
La baie de contrôle 16 est également reliée à des capteurs de type codeurs angulaire et linéaire, installés au niveau de la rubaneuse (9 ;10), permettant de connaître à tout moment respectivement la position angulaire du capteur inductif 12 liée au mouvement de rotation de celui-ci et la longueur du déplacement longitudinal du noyau central flexible 12 lié au mouvement d'avance de celui-ci, lors de la pose de la structure en S-Z. Ces données de positions angulaires et linéaires reçues par la baie de contrôle 16 sont stockées dans la mémoire 18 de la baie de contrôle, avec les signaux de mesure reçus du capteur inductif 12,
La baie de contrôle 16 comprend en outre des moyens de traitement de données 19, conçus pour synchroniser les données de positions linéaires et angulaires reçues avec les signaux de mesure acquis par le capteur inductif 12 et pour les traiter afin de construire la cartographie 2D de la structure en S-Z, telle qu'illustrée à la figure 4, décrivant la position angulaire de détection des éléments périphériques de la structure en S-Z autour du noyau central 1 , en fonction de la longueur du déplacement longitudinal du noyau central 1 (les pixels en grisé correspondent à la détection des éléments périphériques métalliques de la structure et les pixels blancs, à la détection des parties non métalliques). Les moyens de traitement de données 19 sont en outre conçus pour suivre en particulier l'un des signaux présents dans la représentation de la cartographie 2D pendant le processus d'assemblage des éléments périphériques, afin d'établir une représentation du profil de pose (courbe S-Z) de l'élément concerné et, partant d'avoir accès à différents paramètres de contrôle de l'enroulement à partir de ce profil de pose ainsi établi. Par exemple, les moyens de traitement 19 permettent de repérer dans la cartographie 2D, le signal caractéristique provenant du tube 3A ou 3B utilisé pour la mise en place d'une fibre optique, grâce au pic caractéristique présent dans le signal de mesure du capteur entre les pics de détection 5 et 6 ou entre les pics de détection 12 et 13, comme illustré figure 3.
Les moyens de traitement 19 permettent donc de déterminer, à partir des signaux de mesure du capteur inductif 12, en combinant les données des positions angulaires et linéaires enregistrées, la position angulaire à laquelle l'élément périphérique qu'on a choisit de contrôler se trouvait, en fonction de la mesure de longueur du déplacement longitudinal du noyau central et ainsi, de proche en proche, de reconstruire le profil de pose pour cet élément lors de l'assemblage S-Z. Le profil de pose ainsi établi pour cet élément pourra avantageusement être affiché au niveau de l'afficheur du pupitre de contrôle 17 de la baie de contrôle, pendant le processus d'assemblage.
A partir du profil de pose ainsi établi, il est alors aisé d'avoir accès en particulier, au pas, à l'angle de recouvrement et à l'angle d'hélice de l'enroulement suivant la configuration en S-Z, fournissant autant de paramètres de contrôle de l'enroulement. Aussi, les moyens de traitement 19 sont conçus pour calculer, à partir du profil de pose établi pour l'élément contrôlé, au moins un ou préférentiellement l'ensemble de ces paramètres de contrôle, par un traitement logiciel approprié de la courbe affichée représentative du profil de pose. Pour rappel, le pas correspond à la distance entre deux points d'inversion de même sens du profil de pose, l'angle de recouvrement à l'angle de rotation décrit par l'élément contrôlé entre deux inversions successives et l'angle d'hélice à l'angle que fait l'élément contrôlé avec la droite génératrice de la conduite, pris à mi-hauteur du pas d'hélice.
Des plages de tolérance de fabrication définies par des seuils de tolérance haut et bas sont fixées par exemple par un opérateur pour chacun des paramètres de contrôle ci-dessus, préalablement à l'exécution du processus d'assemblage. Ainsi, les moyens de traitement 19 sont en outre conçus pour suivre l'évolution de ces paramètres de contrôle sur toute la durée du processus d'assemblage, en les comparant aux seuils de tolérance prédéterminés. Les paramètres de contrôle de l'enroulement calculés par les moyens de traitement 19 sont préférentiellement rafraîchis à chaque tour de rubaneuse (9 ;10), soit à chaque tour du capteur 12 autour de la structure en S- Z. On a ainsi accès en temps réel aux informations concernant le bon positionnement des éléments périphériques et partant, la tenue en production de la ligne IPB soumise à des efforts de traction/compression.
Si au moins un paramètre de contrôle est détecté en défaut, c'est-à-dire que sa valeur calculée sort de la plage de tolérance préalablement fixée, les moyens de traitement 19 de la baie de contrôle 16 sont conçus pour déclencher une alarme, qui peut être visuelle et/ou sonore, ainsi que pour signaler le ou les paramètres de contrôle en défaut, en signalant préférentiellement la mesure de longueur correspondante où le ou les paramètres ont été détectés en défaut. Ce signalement peut par exemple être effectuée au moyen d'une fenêtre d'alarme affichée sur l'afficheur du pupitre de contrôle 17.
La mise en œuvre du procédé de l'invention a été décrite avec l'agencement d'un seul capteur inductif 12 monté en rotation autour de la structure en S-Z de la conduite. En effet, étant donné que la zone dans laquelle se situe le point d'inversion de l'enroulement en S-Z d'un élément contrôlé est comprise dans un intervalle d'au moins 130 mm et, comme décrit ci-avant, qu'à chaque tour de rubaneuse, la conduite avance de 130 mm, la présence d'un seul capteur inductif va ainsi permettre de retracer le profil de pose d'un élément contrôlé point par point avec une assez bonne résolution et, en particulier, avec la certitude de détecter la zone critique où se situe le point d'inversion. Toutefois, on peut encore améliorer la résolution de la détection en augmentant la vitesse de rotation du capteur (ce qui revient à réduire l'avance du noyau central flexible à chaque tour de rubaneuse) ou encore en augmentant le nombre de capteurs inductifs. Aussi, selon une variante de mise en œuvre du procédé, on utilise une pluralité de capteurs inductifs montés en rotation autour de la structure en S-Z de la conduite. Dans ce cas, les capteurs inductifs peuvent être disposés circonférentiellement ou longitudinalement à la structure contrôlée. La présente invention a plus particulièrement été décrite en relation avec la fabrication d'une conduite de type IPB, mais elle peut tout aussi bien s'adresser à la fabrication d'autres types de conduites, telles que les lignes d'ombilicaux de type ISU (pour « Integrated Service Umbilical ») et GLU (pour « Gas Lift Umbilical »), pour répondre à la problématique du contrôle du bon positionnement d'éléments périphériques métalliques posés suivant une configuration en S-Z lors de la fabrication de ces conduites.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication d'une conduite tubulaire notamment destinée au transport d'hydrocarbures provenant de puits sous-marin, comprenant une étape d'assemblage d'une structure d'éléments périphériques métalliques, dans laquelle lesdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) sont enroulés suivant une configuration en S-Z autour d'un noyau central flexible (1 ) entraîné en déplacement selon son axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes dans lesquelles :
- on fournit au moins un capteur inductif (12) agencé en rotation autour dudit noyau central flexible (1 ) de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal dudit noyau central flexible (1 ), de manière que ledit au moins un capteur (12) balaye la périphérie dudit noyau central flexible en regard et à proximité immédiate desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) enroulés autour dudit noyau central flexible (1 ), lors de l'étape d'assemblage ;
- on acquiert à l'aide dudit au moins un capteur (12), des signaux de mesure (S) dont l'amplitude varie selon que ledit au moins un capteur (12) se trouve ou non en regard d'un élément périphérique enroulé autour dudit noyau au cours de la rotation dudit au moins un capteur (12) autour dudit noyau central flexible (1 ) ;
- on contrôle le positionnement desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) assemblés à partir desdits signaux de mesure acquis.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite étape d'assemblage est suivie d'une étape de pose d'une bande adhésive de maintien autour desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) assemblés autour dudit noyau central flexible (1 ), ladite étape de pose de ladite bande adhésive étant effectuée à l'aide d'une rubaneuse (9 ;10) sur laquelle ledit au moins un capteur (12) est embarqué.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on acquiert des données de positions angulaires représentatives du mouvement de rotation dudit au moins un capteur inductif (12) autour dudit noyau central flexible et des données de positions linéaires représentatives du déplacement longitudinal dudit noyau central flexible (1 ) lors de l'étape d'assemblage, et en en ce qu'on traite lesdits signaux de mesure acquis, en combinant lesdites données de positions angulaires avec lesdites données de positions linéaires acquises, de manière à établir une représentation des profils de pose respectifs desdits éléments périphériques le long dudit noyau central flexible (1 ), lesdits profils de pose étant utilisés pour contrôler le positionnement desdits éléments périphériques assemblés.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on détermine des paramètres de contrôle de l'enroulement suivant la configuration S-Z pour un élément périphérique contrôlé à partir du profil de pose établi pour ledit élément périphérique contrôlé et en ce qu'on surveille l'évolution desdits paramètres de contrôle au cours de ladite étape d'assemblage en comparant lesdits paramètres de contrôle à des seuils de tolérance respectifs prédéterminés.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits paramètres de contrôle comprennent le pas et/ou l'angle de recouvrement et/ou l'angle d'hélice de l'enroulement suivant la configuration S-Z pour ledit élément périphérique contrôlé.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de déclenchement d'une alarme visuelle et/ou sonore lorsque l'un au moins desdits paramètres de contrôle est en défaut par rapport auxdits seuils de tolérance prédéterminés et une étape de signalisation dudit au moins un paramètre de contrôle en défaut.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on rafraîchit lesdits paramètres de contrôle à chaque tour dudit au moins un capteur inductif (12) autour dudit noyau central flexible (1 ).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on fournit une pluralité de capteurs inductifs disposés circonférentiellement audit noyau central flexible (1 ).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on fournit une pluralité de capteurs inductifs disposés longitudinalement audit noyau central flexible (1 ).
10. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de déplacement (6) d'un noyau central flexible (1 ) selon son axe longitudinal depuis une bobine émettrice (2) vers un poste d'assemblage (5), des moyens d'enroulement (8) d'éléments périphériques (3A, 3B, 3C) métalliques suivant une configuration en S-Z autour dudit noyau central flexible (1 ) au niveau dudit poste d'assemblage (5), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une unité d'acquisition (13) comprenant au moins un capteur inductif (12) apte à être entraîné en rotation autour dudit noyau central flexible (1 ) de façon synchronisée avec le déplacement longitudinal dudit noyau central flexible (1 ), de manière que ledit au moins un capteur (12) balaye la périphérie dudit noyau central flexible (1 ) en regard et à proximité immédiate desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) assemblés avec ledit noyau central flexible (1 ), et une unité de traitement (16) couplée à ladite unité d'acquisition (13), comprenant des moyens de traitement (19) adaptés pour contrôler le positionnement desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C) assemblés autour dudit noyau central flexible (1 ) à partir de signaux de mesure acquis par ledit au moins un capteur inductif (12).
1 1 . Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un capteur inductif (12) est monté à l'extrémité d'un bras support articulé fixé au niveau d'un plateau support d'une rubaneuse (9 ;10) disposée après ledit poste d'assemblage (5), ledit plateau support étant apte à être entraîné en rotation autour de la périphérie dudit noyau central flexible (1 ) assemblé avec lesdits éléments périphériques, pour la pose d'un ruban adhésif de maintien autour desdits éléments périphériques (3A, 3B, 3C).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 ou 1 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un capteur (12) est connecté à des moyens de conditionnement (14) des signaux de mesure dont la sortie est connectée à une interface de communication sans fil (15) permettant un transfert de données sans fil entre ladite unité d'acquisition (13) et ladite unité de traitement (16).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (16) comprend une baie de contrôle comportant un pupitre de contrôle (17) équipé d'un clavier de saisie et/ou de programmation, d'un afficheur et de moyens de signalisation et d'alarme.
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