FR2967752A1 - Conduit isole et chauffe realise par des troncons double enveloppe et procede de pose du conduit - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tronçon (1) d'un conduit de transport d'hydrocarbures, ledit tronçon étant constitué d'au moins une enveloppe double comprenant une enveloppe extérieure (5) et une enveloppe intérieure (6) entre lesquelles est aménagé un espace annulaire comprenant un matériau thermiquement isolant (7), permettant le maintien ou l'élévation de température, ledit tronçon comprenant au moins un circuit de chauffage disposé dans ledit espace annulaire et une embase (8) de connexion à une fiche de raccordement à un câble extérieur d'alimentation électrique, l'embase (8) fermant un passage (10) d'accès audit espace annulaire, le circuit de chauffage électriquement alimenté par l'embase formant un circuit électrique fermé de chauffage du seul tronçon. L'invention concerne aussi le conduit comprenant de tels tronçons alimentés en parallèle par le câble extérieur d'alimentation et un procédé de pose de ce conduit, la pose étant réalisée en S ou en J

Description

Le secteur technique de la présente invention est celui des conduits de transport d'hydrocarbures équipés d'un moyen de chauffage notamment pour maintenir la température des hydrocarbures.

On sait que les conduits pour le transport d'hydrocarbures, également désignés par pipeline, peuvent être chauffés selon différents modes de chauffage. Les conduits installés sous l'eau sont notamment chauffés électriquement pour éviter que des amas solides, également désignés par bouchons, ne se forment au sein des hydrocarbures. Le chauffage électrique permet par exemple de maintenir une température du conduit supérieure ou égale à 20°C, température d'apparition des hydrates de gaz aux conditions de pressions typiques des puits pétroliers sous- marins (plusieurs dizaines à plusieurs centaines de bar), voire supérieure à 30, 40 ou même 60°C si le fluide comporte des paraffines à température de solidification élevée. Le chauffage électrique peut être utilisé de plusieurs manières. Un champ magnétique peut être créé de façon à chauffer le conduit grâce aux courants de Foucault créés dans la paroi du conduit. Une telle méthode de chauffage est notamment décrite dans le brevet EPO441814. Un inconvénient de la méthode enseignée par ce brevet EPO441814 est qu'elle ne peut être associée à une isolation haute performance (coefficient d'échange thermique, appelé « U » entre la veine fluide et le milieu marin inférieur à 2 voire à 1 W/ (mz . K) ) qui nécessite une double enveloppe. Cette deuxième enveloppe réalisée en acier au carbone fait en effet écran au champ électromagnétique et empêche le chauffage de la conduite principale formée par la première enveloppe intérieure. Selon une autre méthode, un courant peut être appliqué directement dans la cloison métallique du conduit comme décrit dans le brevet US3293407. La paroi électrifiée du conduit peut cependant être une source d'accident aux endroits où un opérateur peut accéder au conduit. De plus, une fuite de courant dans l'eau entourant le conduit provoque une corrosion du conduit et une dégradation prématurée de celui-ci.

Le brevet EP1461559 décrit un conduit double enveloppe chauffé par effet Joule par des câbles électriques chauffants. L'utilisation d'un conduit double enveloppe associé à un isolant permet de réduire les échanges thermiques au niveau susnommé (U inférieur à 2 voire à 1 W/(mz.K» et rend possible le chauffage sur de grandes longueurs de conduit avec des puissances modestes de l'ordre de 3 à 50 W/m2. Cependant, le conduit double enveloppe décrit dans EP1461559 concerne la technique dite du tuyau rigide déroulé. Cette technique est surtout avantageuse quand il s'agit d'installer des conduits de petit diamètre, les portions de conduit étant de longueur suffisamment faible pour ne pas dépasser la capacité d'emport du vaisseau de pose.

Une telle technique de pose est donc surtout utilisée pour des conduits devant être posés sur de courtes distances, par exemple de quelques dizaines de kilomètres au plus, et pour autant que la raideur de flexion de la ligne soit compatible avec les capacités de déformation du système d'enroulage et de déroulage du bateau de pose. Le moment de flexion pour déformer plastiquement la ligne de transport d'hydrocarbures est en effet proportionnelle à son épaisseur multipliée par le carré de son diamètre. La combinaison du conduit double enveloppe avec un chauffage résistif est avantageuse en termes de compacité et d'efficacité énergétique car elle permet de combiner une isolation thermique haute performance avec une distribution de chaleur uniforme par des fils électriques de faible diamètre.

La bobine de stockage une fois déroulée, le bateau vide doit retourner au port pour charger une autre bobine. Le bateau équipé d'une nouvelle bobine doit alors retourner sur le site de pose et récupérer la partie de conduit déjà posée afin de faire une jonction pour ensuite dérouler la nouvelle bobine. Pour les grandes distances, les techniques de pose dites en S ou en J sont plus avantageuses, voire les seules possibles pour des tuyaux de grand diamètre. Ces techniques S 2967752 3 de pose consistent en l'assemblage de tronçons droits courts, mesurant par exemple de 12m à 72m, sur le bateau de pose pour réaliser la longueur désirée de conduit. Les tronçons peuvent être disposés horizontalement (pose en S) ou verticalement 5 (pose en J) pour leur assemblage. Un autre inconvénient du conduit chauffé enseigné par EP1461559 est qu'en cas de panne du circuit de chauffage localisé à un endroit déterminé du conduit double enveloppe, le chauffage de celui-ci se trouve complètement coupé en aval 10 de la panne. La présente invention a pour but de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en fournissant un tronçon de conduit installé selon un mode de pose en S ou en J, l'isolation thermique et le chauffage du conduit étant 15 optimisés. Cet objectif est atteint grâce à un tronçon d'un conduit de transport d'hydrocarbures, ledit tronçon étant constitué d'au moins une enveloppe double comprenant une enveloppe extérieure et une enveloppe intérieure entre lesquelles est 20 aménagé un espace annulaire comprenant un matériau thermiquement isolant, caractérisé en ce que ledit tronçon comprend au moins un circuit de chauffage disposé dans ledit espace annulaire et une embase de connexion à une fiche de raccordement à un câble extérieur d'alimentation électrique, 25 l'embase fermant un passage d'accès audit espace annulaire, le circuit de chauffage électriquement alimenté par l'embase formant un circuit électrique fermé de chauffage du seul tronçon. En effet il est important de disposer d'une technique de 30 pose en S ou J combinant le chauffage électrique résistif avec une excellente isolation thermique car la diminution de la consommation électrique offshore génère de nombreuses économies. Selon la présente invention, le circuit de chauffage qui 35 comprend par exemple des lignes électriques de chauffage, est isolé électriquement de l'enveloppe extérieure et de l'enveloppe intérieure. Les tronçons permettent un raccordement offshore par soudure du tuyau intérieur, les portions d'enveloppe extérieure n'étant pas soudées entre elles et la rigidité de flexion ainsi que l'isolement thermique au droit de la soudure pouvant être renforcés par l'installation d'un manchon rigide et isolant. Selon une autre particularité de l'invention, le circuit de chauffage disposé dans l'espace annulaire du tronçon est destiné à être alimenté en parallèle par le câble d'alimentation électrique extérieur au tronçon.

On fait notamment une distinction entre les lignes de chauffage internes aux tronçons et les lignes d'alimentation extérieures aux tronçons. Selon une autre particularité de l'invention, le circuit de chauffage comprend une boucle de chauffage par effet Joule destinée à être alimentée selon un mode monophasé par le câble extérieur d'alimentation. Selon une autre particularité de l'invention, le circuit de chauffage comprend trois lignes de chauffage reliés entre elles selon un montage en étoile ou en triangle et alimentées selon un mode triphasé par le câble extérieur d'alimentation. Le câble extérieur d'alimentation triphasé peut comprendre trois lignes d'alimentation et éventuellement une ou plusieurs lignes supplémentaires pour le neutre. Un circuit de chauffage monophasé peut être alimenté selon le mode monophasé par un câble extérieur d'alimentation monophasée ou triphasée. Deux lignes d'un câble d'alimentation triphasée sont par exemple utilisées pour un circuit de chauffage monophasé. L'homme de l'art reconnaîtra de nombreuses variantes aboutissant à un schéma électrique globalement équilibré, par exemple en reliant trois tronçons successifs à des phases différentes du câble extérieur d'alimentation et ce tout au long du conduit. Selon une autre particularité le tronçon est destiné à être assemblé par une soudure de l'enveloppe intérieure, avec deux tronçons adjacents, son circuit de chauffage permettant le chauffage par conduction d'une zone au droit de cette soudure. i 2967752 5 Selon une autre particularité de l'invention, ladite embase est associée à un élément de coupure du courant d'alimentation en cas de court-circuit dans ledit espace annulaire. 5 Selon une autre particularité de l'invention, le tronçon peut comprendre des circuits de chauffage agencés de façon redondante pour réaliser le chauffage du seul tronçon, ces circuits de chauffage étant alimentés électriquement par ladite embase ou par plusieurs embases associées à plusieurs 10 passages d'accès à l'espace annulaire, chacune de ces embases fermant un de ces passages. Selon une autre particularité de l'invention, le circuit de chauffage nécessite une puissance d'alimentation comprise entre 5 et 50W/m2 pour le maintien en température. Des 15 niveaux de puissance plus élevés peuvent être requis sur des durées courtes pour chauffer la tuyauterie en un temps limité. Pour le calcul de la puissance à fournir, la puissance est ramenée à la surface de la paroi intérieure ou extérieure de l'enveloppe intérieure du conduit double 20 enveloppe (les deux surfaces peuvent être prises en compte selon les pratiques). Selon une autre particularité de l'invention, le coefficient d'échange thermique du tronçon est compris entre 0.1 et 2 W/(m2.K). 25 Un autre objet de la présente invention concerne le conduit de transport d'hydrocarbures composé de tronçons droits soudés entre eux sur un bateau de pose, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de tronçons chauffés selon l'invention, ces tronçons chauffés comprenant leur circuit 30 électrique de chauffage relié en parallèle audit câble extérieur d'alimentation électrique. Selon une autre particularité de l'invention, la chaleur est répartie dans le conduit par un moyen de répartition de la chaleur entre des tronçons chauffés et des tronçons non 35 chauffés voisins les uns des autres. La répartition de chaleur est par exemple réalisée par bullage ou par mouvement macroscopique des fluides dû à une convection naturelle. Du gaz ou un autre fluide est par exemple envoyé à partir d'une extrémité du conduit. Un tronçon chauffé peut par exemple devenir non chauffé en cas de panne. On peut aussi avoir un conduit dans lequel chacun des tronçons est chauffé selon l'invention. Des circuits de chauffage redondants sont par exemple prévus. Selon une autre particularité de l'invention, la fiche de raccordement au câble extérieur d'alimentation est disposée en bout d'une dérivation reliée électriquement à des lignes du câble extérieur d'alimentation via un élément de coupure du courant d'alimentation en cas de court-circuit en aval de la dérivation. Selon une autre particularité de l'invention, le câble extérieur d'alimentation étant alimenté par un générateur, la résistance électrique du circuit de chauffage dans un des tronçons a une valeur diminuant en fonction de l'éloignement du tronçon par rapport au générateur. Selon une autre particularité de l'invention, le câble extérieur d'alimentation est alimenté par une tension comprise entre 5 et lkV.

Un autre objet de la présente invention concerne un procédé de pose d'un conduit selon l'invention, caractérisé en ce que : on dispose un tronçon horizontalement ou verticalement sur le bateau de pose, on soude ce tronçon à la partie de conduit déjà installée, on glisse une manchette thermiquement isolée, au droit de la soudure, - on injecte un produit de rigidité à prise rapide dans 30 un logement formé entre deux tronçons et sous la manchette, on raccorde l'embase à une dérivation du câble extérieur d'alimentation. Un premier avantage de la présente invention provient du fait que cette méthode de pose est adaptée aux méthodes de 35 pose en S ou J sans avoir à réaliser des soudures électriques tout le long d'un chemin électrique qui serait disposé dans un annulaire continu et sur toute la longueur du conduit double enveloppe.

Contrairement à la présente invention, des techniques d'assemblages de tronçons courts visant à recréer un annulaire continu pour pouvoir y installer des fils électriques de chauffage, seraient difficile voire impossible à appliquer en pratique car elles nécessiteraient alors un raccordement électrique en série à chaque tronçon. Toujours dans l'hypothèse d'un assemblage de tronçons courts visant à recréer un annulaire continu, pour un conduit de plusieurs dizaines de kilomètres, d'une part le risque de malfaçon serait trop important et d'autre part une chute de tension cumulée apparaîtrait du fait des liaisons électriques en série correspondant aux résistances de contact. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que la résistance électrique dans chaque tronçon peut être adaptée à la construction ce qui permet d'alimenter chaque tronçon avec une puissance optimisée. Un autre avantage de la présente invention est que le branchement électrique en parallèle des circuits de chauffage du conduit le rend plus robuste au vu des éventuels défauts et pannes, car la rupture électrique des lignes de chauffage dans un tronçon n'affecte que celui-ci et n'affecte pas la fonction de chauffage des tronçons adjacents. De plus la défaillance d'un circuit de chauffage peut être compensée par les tronçons adjacents car sous l'effet des phénomènes de conduction et de convection, la chaleur va être transportée vers le tronçon défaillant. Ceci est notamment important en cas d'arrêt de la production. En augmentant la puissance moyenne fournie on peut aussi compenser une perte locale de chauffage dans un tronçon.

Le transport de chaleur peut aussi être amélioré en facilitant le déplacement de fluides dans la conduite. Ainsi, lors d'un arrêt de production au cours duquel la ligne est maintenue en pression, on peut momentanément ouvrir la vanne d'arrivée pour induire un déplacement de fluides ou promouvoir le déplacement de fluides, en provoquant un bullage par du gaz envoyé à partir d'une extrémité du conduit. Un autre avantage de la présente invention est que le diamètre des conduits double enveloppe chauffés ne constitue pas une limitation pour la pose de ces conduits. Le conduit selon l'invention est notamment adapté à des tronçons ayant un diamètre supérieur ou égal à 400mm. Le diamètre des tronçons peut être par exemple de 200 à 600mm ou supérieur à ces diamètres. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple de tronçon selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'un exemple de portion de conduit selon l'invention ; - la figure 3 représente un schéma de pose en S ; - la figure 4 représente un schéma de pose en J ; - les figures 5, 6 et 7 représentent chacune une vue en coupe d'un exemple de tronçon équipé de plusieurs embases de connexion ; - les figures 8 et 9 représentent des schémas en coupe d'exemples de dispositions de lignes électriques internes de chauffage autour de l'enveloppe intérieure d'un tronçon de conduit double enveloppe ; - la figure 10 représente un schéma d'un exemple de 25 circuit de chauffage monophasé ; - les figures 11 et 12 représentent chacune un schéma d'un exemple de circuit de chauffage triphasé ; - la figure 13 représente un exemple de schéma électrique de raccordement de circuits de chauffage monophasés à un 30 câble d'alimentation triphasée ; - la figure 14 représente un exemple de schéma électrique de chauffage d'un conduit par des circuits chauffants ; - la figure 15 représente un schéma en coupe d'un exemple de câble d'alimentation triphasée raccordé en parallèle à des 35 circuits de chauffage d'un tronçon ; - la figure 16 représente un conduit dans lequel est effectué un bullage pour une répartition de chaleur ; - la figure 17 représente un exemple de procédé de pose d'un conduit selon l'invention. L'invention va à présent être décrite. Comme indiqué précédemment il s'agit de réaliser un conduit double enveloppe de grande longueur par assemblage de tronçons par soudure. Chaque tronçon est par exemple réalisé séparément avec son moyen de chauffage individuel et est destiné à être alimenté en parallèle par un câble extérieur. Des techniques de pose des tronçons de conduits à double enveloppe sont par exemple décrites dans les demandes de brevet FR2721681, FR2751721 et FR2758872. La demande de brevet FR2721681 décrit d'une part un procédé de construction de conduites telles que des canalisations de produits pétroliers en mer et d'autre part des tuyaux et dispositifs de raccordement de tuyaux pour la mise en oeuvre de ce procédé. La demande de brevet FR2751721 décrit d'une part un procédé de montage de canalisations par assemblage en mer de tuyaux successifs et d'autre part des tuyaux pour la mise en oeuvre de ce procédé. La demande de brevet FR2758872 décrit une enveloppe d'isolation thermique, notamment pour la construction de canalisations sous-marines véhiculant des produits pétroliers. Comme représenté aux figures 1 et 2, le tronçon 1 comprend une enveloppe extérieure 5 disposée autour d'une enveloppe intérieure 6. Ce tronçon 1 est un tronçon droit destiné à être assemblé selon une méthode de pose dite en S ou en J. Dans un mode de pose en S, schématisé à la figure 3, les tronçons sont disposés horizontalement pour être assemblés entre eux. Le mode de pose en S est utilisé en général pour les faibles profondeurs. Dans un mode de pose en J, schématisé à la figure 4, les tronçons sont disposés verticalement pour être assemblés entre eux. Le mode de pose en J est utilisé en général pour les profondeurs importantes. Un tronçon a par exemple une longueur comprise entre 12 m et 72 m.

Comme représenté aux figures 1 et 2, un tronçon 1 du conduit 2 à double enveloppe comprend un matériau thermiquement isolant 7 disposé dans l'espace annulaire présent entre l'enveloppe extérieure 5 et l'enveloppe intérieure 6. Une embase 8 ferme un passage 10 d'accès à l'espace annulaire de manière étanche. L'embase 8 fixée à l'enveloppe extérieure 5 du tronçon 1 est un élément de connexion électrique avec une fiche 4 de raccordement à un câble 9 d'alimentation. L'embase 8 et la fiche 4 forment un connecteur électrique. Une fois connectée à la fiche 4, l'embase 8 et la fiche 4 forment un connecteur étanche électriquement isolé de l'environnement extérieur. Le câble 9 d'alimentation est sanglé au conduit lors de l'installation et est ainsi maintenu au conduit 2. Selon les pratiques du métier et en fonction des sollicitations extérieures accidentelles, ce câble d'alimentation pourra être installé avec une structure de protection mécanique. Une telle sollicitation extérieure accidentelle est par exemple un choc avec une ancre ou avec une coque de bateau. L'embase 8 peut par exemple être connectée sous l'eau, le connecteur étant alors désigné par le vocable anglais « wetmate ».

L'embase peut aussi nécessiter d'être connectée à l'air libre ou grâce à une cloche étanche, le connecteur étant alors désigné par le vocable anglais « dry-mate ». Les connecteurs de type dry-mate sont généralement assemblés sur le pont du bateau de pose ou pour une réparation, une cloche étanche peut être installée autour du connecteur. Un connecteur de type wet-mate permet par exemple un remplacement en milieu aquatique sans l'installation d'une cloche étanche.

Les connecteurs « dry-mate », économiquement plus avantageux par rapport aux connecteurs « wet-mate », sont préférés. Les connecteurs précédemment décrits sont bien connus dans l'industrie pétrolière et sous-marine. Le passage 10 permet le raccordement d'un circuit de chauffage 12 disposé dans l'espace annulaire. Après montage, le circuit 12 de chauffage est électriquement relié par l'embase 8 à un câble extérieur 9 d'alimentation électrique. L'embase 8 est alors électriquement reliée à une fiche 4 de raccordement disposée en bout d'une dérivation 13. Le chauffage peut être réalisé pour maintenir une température minimale de sécurité ou après un refroidissement pour permettre à nouveau au liquide de circuler en le fluidifiant par élévation de température. On peut par exemple vouloir maintenir une température minimum de 18°C à 25°C pour éviter la formation d'hydrates de gaz. On peut aussi chauffer à 30°C ou 40°C, voire 60°C si l'on veut éviter la formation de paraffines sur la paroi intérieure de la conduite principale formée par l'enveloppe intérieure 6. L'embase 8 est associée à un élément 11 de coupure du courant d'alimentation en cas de court-circuit dans ledit espace annulaire. L'élément 11 de coupure du courant d'alimentation est par exemple un commutateur ou un ensemble de fusibles coupant le courant par sécurité, en cas de court-circuit ou en cas de surchauffe. Le courant est ainsi coupé si un court-circuit se produit en aval de l'embase 8. Alternativement, un tel élément de coupure 26 peut aussi être placé à la naissance de la dérivation 13 sur le câble extérieur 9 d'alimentation, ce qui permet de protéger d'une défaillance de la dérivation 13. Le courant est ainsi coupé si un court-circuit se produit en aval de cet élément 26 de coupure, par exemple au milieu de la dérivation 13. Comme représenté à la figure 2, les différents circuits 12 de chauffage des différents tronçons 1 sont reliés en parallèle au câble 9 extérieur d'alimentation électrique. Une dérivation 13 de raccordement électrique est installée entre le câble 9 extérieur d'alimentation et l'embase 8. Le circuit 12 de chauffage est relié électriquement à des éléments de branchement internes à l'embase 8 de façon à former un circuit électrique fermé de chauffage du seul tronçon 1, lorsque l'embase est alimentée par le câble 9 extérieur d'alimentation électrique. Les éléments de branchement de l'embase 8 sont mis notamment en contact avec des éléments de branchement de la fiche 4. Les éléments de branchement de l'embase 8 et de la fiche 4 sont connus et ne sont pas représentés. Ainsi, un tronçon 1 est chauffé individuellement par son ou ses circuits 12 de chauffage.

Mais la chaleur peut aussi être transmise, d'un tronçon à l'autre, par convection ou déplacement global des fluides, notamment via le mélange d'hydrocarbure à l'intérieur du tronçon 1, par exemple en cas de défaillance de ce circuit 12 de chauffage. Ceci est notamment réalisable grâce au fait que les tuyaux sont efficacement isolés. Les tuyaux ont par exemple une isolation telle que U<1W/(m2.K), voire U<0.5W/(m2.K). U est la puissance dissipée sous forme de chaleur par rapport à la surface d'échange et à l'écart de température. La bonne isolation obtenue par la structure à double enveloppe permet notamment de garantir un transport de chaleur sur une distance significative couvrant au moins un tronçon voire quelques tronçons. Comme représenté aux figures 1 et 2, un retreint 3 est réalisé sur l'enveloppe extérieure 5 soudée ensuite à l'enveloppe intérieure 6. L'espace annulaire entre l'enveloppe extérieure 5 et l'enveloppe intérieure 6 est ainsi fermé par une soudure 14b, de façon étanche. Le retreint 3 de l'enveloppe extérieure 5 est réalisé à terre lorsque les tronçons sont fabriqués, avant leur chargement sur le bateau de pose. L'enveloppe extérieure 5 initialement tubulaire est déformée mécaniquement pour que ses extrémités viennent en contact avec l'enveloppe intérieure 6. Les retreints 3 ont sensiblement une forme tronconique.

Comme représenté à la figure 2, les différents tronçons 1 sont reliés entre eux par soudage. Une soudure 14a est réalisée entre deux enveloppes 6 intérieures de deux tronçons. Un manchon 16 thermiquement isolé est disposé au droit de la soudure 14a. Le manchon 16, disposé entre deux tronçons, couvre les deux enveloppes 5 extérieures des tronçons au-delà des retreints 3. Ainsi le manchon 16 est disposé radialement et à distance autour de la soudure 14a. Un logement est ainsi formé sous le manchon 16 entre deux tronçons 1. Ce logement est délimité par les enveloppes 6 intérieures se prolongeant par les retreints 3, le manchon 16 étant joint à des courbures de l'enveloppe extérieure 5 par laquelle démarrent les deux retreints 3. Un matériau 15 à prise rapide est injecté sous le manchon 16, ce matériau 15 solidifié apportant de la rigidité à cet ensemble de deux tronçons. De la résine est par exemple injectée sous le manchon 16.

Un conduit 2 peut comprendre par exemple quelques centaines à quelques milliers de tronçons 1. De manière non limitative, on pourrait prévoir des capteurs de température. Les capteurs sont par exemple reliés à une ligne extérieure de contrôle, cette ligne courant par exemple le long du conduit 2 et étant attachée au conduit 2. Les capteurs et la ligne de contrôle, non représentés, sont par exemple agencés, de façon à pouvoir mesurer la température dans chaque tronçon 1 du conduit 2 ou à chaque jonction entre deux tronçons 1 du conduit 2. Les capteurs permettre ainsi un suivi des paramètres de fonctionnement du conduit. Comme représenté aux figures 5, 6 et 7, des circuits 12 de chauffage supplémentaires peuvent être agencés de façon redondante pour réaliser le chauffage d'un seul tronçon.

Plusieurs circuits 12 de chauffage sont par exemple électriquement reliés à la ligne 9 extérieure d'alimentation par une même embase 8, comme représenté à la figure 7. Plusieurs embases 8 peuvent aussi être installées sur un tronçon 1 comme représenté aux figures 5 et 6. Les embases 8 sont par exemple disposées à l'opposé l'une de l'autre ou proches l'une de l'autre. Chaque embase 8 est par exemple équipée d'un dispositif 11 de coupure du courant. Chaque embase 8 ferme notamment un passage 10 d'accès à l'espace disposé entre l'enveloppe 5 extérieure et l'enveloppe 6 intérieure. Une embase 8 peut ainsi être utilisée pour relier électriquement un ou plusieurs circuits 12 de chauffage au câble extérieur 9 d'alimentation électrique. Ces circuits 12 de chauffage supplémentaires permettent notamment d'apporter de la redondance pour le chauffage électrique du tronçon 1. Ainsi, si un fil électrique 17 est cassé, le tronçon 1 reçoit de l'énergie de chauffage par un circuit 12 de chauffage restant. - 2967752 14 Une redondance est par exemple réalisée par trois circuits de chauffage, comme représenté sur la figure 8. Sur la figure 9, une redondance est réalisée par cinq circuits 12 de chauffage. Le nombre de fils 17 électriques de chauffage 5 ou de circuits 12 de chauffage, dans un tronçon 1, peut être diminué ou augmenté en fonction des besoins sans difficulté notable. De manière non limitative, les fils de chauffage 17 peuvent être disposés le long de l'enveloppe intérieure 6, 10 comme représenté aux figures 5, 8 et 9, ou être enroulés autour de l'enveloppe intérieure 6, comme représenté aux figures 6 et 7. Les figures 10, 11 et 12 représentent plusieurs montages électriques possibles. Le chauffage est réalisé par effet 15 Joule, les fils 17 électriques traversés par un courant électrique fournissant de la chaleur. Comme représenté à la figure 10, un fil électrique 17 formant le circuit 12 de chauffage est isolé électriquement de l'enveloppe extérieure 5 et de l'enveloppe intérieure 6. 20 Un fil 17 électrique comprend notamment une gaine 18 électriquement isolante. Le fil 17 forme une boucle de chauffage par effet Joule et est alimenté par le câble 9 d'alimentation extérieur de type monophasé. Le câble 9 extérieur d'alimentation comprend deux lignes 32a et 32b 25 d'alimentation reliées, par des éléments de sécurité ou de raccordement, à la boucle formée par la ligne 17 de chauffage. Un élément de sécurité 26 est notamment disposé à la naissance de la dérivation 13. La connexion de la fiche 4 et de l'embase 8 permet une liaison électrique entre le fil 30 de chauffage 17 et les lignes 32a et 32b d'alimentation. Suivant la figure 11, un circuit 12 de chauffage comprend trois fils électriques 17 de chauffage. Ces trois fils 17 électriques, reliés entre eux selon un montage en étoile sont destinés à être alimentés par le câble 9 extérieur 35 d'alimentation triphasée. Les lignes 32c, 32d et 32', fournissant chacune une phase de l'alimentation triphasée, sont électriquement reliées au circuit 12 de chauffage par des éléments de sécurité 26 ou des éléments de raccordement 13, 4 et 8. Les trois fils 17 de chauffage sont chacun relié à une phase distincte. Un montage en triangle représenté à la figure 12 est alimenté par un câble 9 extérieur d'alimentation triphasée.

De même qu'à la figure 11, le câble 9 d'alimentation comprend trois lignes 32c, 32d et 32e fournissant chacune une phase de l'alimentation électrique triphasée. Chacun des fils 17 de chauffage est relié à deux des trois lignes 32c, 32d et 32e d'alimentation.

Contrairement par exemple à l'enseignement du brevet EP1641559 le transport de l'énergie et le chauffage sont assurés par des éléments distincts. C'est-à-dire que la fonction de chauffage par effet Joule et la fonction d'alimentation en énergie électrique ne sont pas réalisées par les mêmes lignes électriques mais par des lignes électriques distinctes. Un fort contraste entre la résistance des lignes 17 de chauffage, également désignées par fils de chauffage, et la résistance des lignes d'alimentation du câble 9 extérieur d'alimentation permet avantageusement d'optimiser la perte d'énergie lors du transport de l'électricité et d'équilibrer la puissance de chauffage dissipée dans chaque tronçon 1. Ainsi la chute de tension est minimisée dans le câble d'alimentation 9.

Comme représenté à la figure 13, les trois phases d'un câble 9 d'alimentation électrique peuvent être utilisées successivement deux par deux de façon à ce que le montage soit globalement équilibré. Un premier tronçon est par exemple alimenté par les première et deuxième phases, un deuxième tronçon étant alimenté par les première et troisième phases et un troisième tronçon étant alimenté par les deuxième et troisième phases et ainsi de suite pour les tronçons suivants. Les circuits de chauffage 12 sont reliés électriquement aux lignes 32c, 32d et 32e d'alimentation par des éléments de raccordement 13, 4 et 8 et par des éléments de sécurité 26 et 11. Le schéma électrique de la figure 14 représente les impédances de chauffage dans chaque tronçon 1, référencées 100, 101, 102 et 103, agencés avec les impédances 19 et 20 des portions des lignes d'alimentation du câble 9 extérieur. Un générateur 33 monophasé ou triphasé alimente le câble 9 extérieur d'alimentation électrique.

Sur la figure 14 l'exemple d'un câble 9 d'alimentation monophasé à deux lignes d'alimentation est donné de manière non limitative. Les deux lignes ont par exemple des impédances 19 et 20 identiques ou différentes. Des impédances identiques sont par exemple dues au fait que les lignes électriques d'alimentation sont identiques. Les lignes d'alimentation peuvent aussi être différentes par exemple par leur diamètre et les lignes du câble ont alors des impédances différentes. Le montage électrique peut encore être optimisé en ajustant la résistance électrique du circuit électrique 12 de chauffage dans chacun des tronçons de manière à ce que les circuits de chauffage installés proches d'un générateur 33 d'alimentation du câble d'alimentation 9, aient une plus forte résistance que les circuits de chauffage 12 éloignés.

Les impédances 100, 101, 102 et 103 sont par exemple décroissantes, la première impédance 100 étant supérieure à la dernière impédance 103. Les circuits de chauffage installés loin du générateur 33 d'alimentation du câble 9 d'alimentation ont ainsi une résistance plus faible que les circuits de chauffage installés plus près de ce générateur 33 d'alimentation, et peuvent dégager une même puissance de chauffage. En effet la tension d'alimentation des tronçons fournie par le câble 9 d'alimentation décroît du fait de la résistance propre du câble. On peut diminuer les résistances des circuits de chauffage en fonction de la chute de tension dans le câble d'alimentation de façon à avoir une puissance constante dissipée dans chacun des tronçons. L'évolution de la résistance peut se faire tronçon à tronçon ou, de manière plus pratique pour la construction, 35 par paquets de, par exemple, cent tronçons. Le rapport des résistances de chauffage entre le tronçon le plus proche et le tronçon le plus éloigné, alimentés par un même câble extérieur 9 d'alimentation, sera typiquement de 5 pour 1 voire de 2 pour 1, ce rapport étant pris supérieur ou égal à 1. La figure 15 représente un câble 9 extérieur d'alimentation comprenant trois lignes 32c, 32d et 32e d'alimentation fournissant chacune une phase distincte de l'alimentation triphasée et trois lignes 32f pour le neutre de l'alimentation triphasée. Le tronçon comprend par exemple plusieurs circuits 12 de chauffage monophasés alimentés d'une part par une phase distincte et connectés chacun d'autre part au neutre. Les circuits de chauffage monophasés sont reliés entre eux et au neutre, le retour par le neutre pouvant par exemple être supprimé si le montage, comprenant ces trois circuits, est équilibré. Un élément de sécurité 26 est par exemple prévu en plus des éléments de raccordement 13, 4 et 8. Les sections des fils de chauffage sont par exemple comprises entre 0.1 et 1mm2 et sont réalisés dans des alliages résistifs, comme par exemple un alliage de chrome et de nickel ou un alliage de fer, de chrome et d'aluminium. Le câble 9 extérieur d'alimentation électrique est par contre conçu pour minimiser la perte de tension et sera donc fabriqué avec des lignes conductrices en cuivre ou en aluminium de section importante, typiquement de 100 à 1000=2. Le rapport entre la résistance du circuit de chauffage et la résistance d'une portion de ligne extérieure d'alimentation électrique disposée entre deux connecteurs de deux tronçons adjacents, est par exemple de 105 à 109. Un rapport moyen de 10' est par exemple choisi pour un conduit comprenant des résistances de chauffage différentes en fonction de l'éloignement du circuit de chauffage par rapport au générateur d'alimentation. La tension d'alimentation efficace du câble principal est par exemple inférieure à 10 kV voire inférieure à 3 kV. D'une manière générale les grandeurs de courant, de tension ou de puissance fournies dans la description sont des grandeurs efficaces. La ligne extérieure d'alimentation électrique fournit par exemple une puissance d'alimentation inférieure à 1 MWatt pour maintenir un conduit de 400mm de diamètre à plus de 20°C, sur une distance de plus de 10km, avec un isolement thermique de 0.5 W/(m2.K) et dans un environnement à 4°C. Un tronçon de 48m tel que décrit ci-dessus est par exemple maintenu à 20°C par une puissance de 500 Watts. La figure 16 représente un conduit 2 double enveloppe de transport d'hydrocarbures comprenant une pluralité de tronçons 1 chauffés chacun grâce à son propre circuit de chauffage. Le conduit 2 de transport d'hydrocarbures qui est composé de tronçons soudés entre eux sur un bateau de pose peut être composé de tronçons tous équipés d'un circuit de chauffage alimenté via une embase 8 ou certains tronçons peuvent ne pas être chauffés, la chaleur se répartissant entre deux tronçons voisins comme expliqué précédemment.

Un tronçon la est par exemple dépourvu de circuit de chauffage. Le circuit de chauffage d'un tronçon lb n'est par exemple pas alimenté en énergie. Un défaut 25 provoquant une panne électrique est par exemple schématisé par une dérivation 13 rompue.

Si une panne de chauffage survient ou si un tronçon ne comprend pas de moyen de chauffage, le chauffage du tronçon non chauffé peut être réalisé à l'aide des tronçons voisins chauffés. Lorsque le liquide stagne à l'intérieur du conduit, une inclinaison 21 du conduit permet par exemple un chauffage par convection naturelle lorsque du liquide est chauffé dans un tronçon voisin se trouvant en dessous du tronçon non chauffé la. Lorsque les hydrocarbures circulent dans le conduit 2 30 double enveloppe, le transfert de chaleur se fait par le fluide en mouvement. Un bullage peut aussi être réalisé pour provoquer une circulation du liquide dans le conduit. La vanne 22 d'alimentation en hydrocarbure et la vanne 23 de sortie de 35 l'hydrocarbure au niveau de la plateforme d'exploitation sont par exemple brièvement ouvertes pour laisser du gaz 24 s'introduire dans l'enveloppe intérieure du conduit 2. Le gaz 24 circulant dans l'enveloppe intérieure remue le liquide et répartit ainsi la chaleur. Les tronçons 1 étanches permettent avantageusement de mettre l'espace annulaire, disposé entre l'enveloppe 6 intérieure et l'enveloppe 5 extérieure, à une pression déterminée optimisée pour l'isolation thermique. La mise en pression est notamment facilitée du fait de la longueur réduite des tronçons étanches. Une pression optimisée pour l'isolation thermique est par exemple inférieure à la pression atmosphérique. L'isolant utilisé est par exemple un matériau microporeux. La mise en pression est réalisée par exemple avant le chargement des tronçons sur le bateau, lors de leur fabrication. Ainsi, la pose en S ou en J d'un conduit double enveloppe comprend une étape 34 de positionnement horizontalement ou 15 verticalement d'un tronçon. Après son positionnement, une étape 35 de fixation est réalisée. L'enveloppe intérieure du tronçon est soudée à la partie de conduit déjà installée. Après la fixation du tronçon, une opération 36 de mise en 20 place d'un manchon thermiquement isolant est réalisée. Ce manchon permet avantageusement de réduire les pertes de chaleur au niveau de la jonction. Après la mise en place du manchon, une étape 37 d'injection d'un matériau de rigidité est par exemple 25 réalisée. Le matériau de rigidité est par exemple de la résine à prise rapide. Ceci permet de compenser la variation de raideur à la jonction entre deux tronçons. Le matériau de remplissage est par exemple du polyuréthane ou une résine de type epoxy ou du béton. 30 Après la solidification du matériau de rigidité, une étape 37 de raccordement de l'embase 8 du tronçon 1 au câble extérieur 9 d'alimentation électrique, via une fiche 4 en bout d'une dérivation 13, est réalisée. On peut aussi raccorder plusieurs embases 8 à plusieurs fiches si le 35 tronçon est équipé de plusieurs embases 8. Une nouvelle étape 34 de positionnement d'un nouveau tronçon est par exemple ensuite réalisée et la pose du conduit se poursuit, les tronçons étant branchés successivement en parallèle au câble 9 extérieur d'alimentation. I1 doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention permet d'autres variantes de réalisation.

Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés comme illustrant l'invention définie par les revendications jointes.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Tronçon (1) d'un conduit (2) de transport REVENDICATIONS1. Tronçon (1) d'un conduit (2) de transport d'hydrocarbures, ledit tronçon étant constitué d'au moins une enveloppe double comprenant une enveloppe extérieure (5) et une enveloppe intérieure (6) entre lesquelles est aménagé un espace annulaire comprenant un matériau thermiquement isolant (7), caractérisé en ce que ledit tronçon comprend au moins un circuit de chauffage (12) disposé dans ledit,espace annulaire et une embase (8) de connexion à une fiche (4) de raccordement à un câble (9) extérieur d'alimentation électrique, l'embase (8) fermant un passage (10) d'accès audit espace annulaire, le circuit de chauffage (12) électriquement alimenté par l'embase formant un circuit électrique fermé de chauffage du seul tronçon.
2. 2. Tronçon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de chauffage (12) disposé dans l'espace annulaire du tronçon (1) est destiné à être alimenté en parallèle par le câble (9) d'alimentation électrique extérieur au tronçon.
3. 3. Tronçon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de chauffage (12) comprend une boucle de chauffage par effet Joule destinée à être alimentée selon un mode monophasé par le câble (9) extérieur d'alimentation.
4. 4. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de chauffage (12) comprend trois lignes de chauffage reliés entre elles selon un montage en étoile ou en triangle et alimentées selon un mode triphasé par le câble (9) extérieur d'alimentation.
5. 5. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est destiné à être assemblé par une soudure (14a) de l'enveloppe intérieure (6), avec deux tronçons adjacents, son circuit de chauffage permettant le chauffage par conduction d'une zone au droit de cette soudure.
6. 6. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite embase (8) est associée à un élément (11) de coupure du courant d'alimentation en cas de court-circuit dans ledit espace annulaire. M 2967752 22
7. 7. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits de chauffage (12) agencés de façon redondante pour réaliser le chauffage du seul tronçon (1), ces circuits de chauffage (12) étant 5 alimentés électriquement par ladite embase (8) ou par plusieurs embases (8) associées à plusieurs passages (10) d'accès à l'espace annulaire, chacune de ces embases (8) fermant un de ces passages (10).
8. 8. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce que le circuit de chauffage (12) nécessite une puissance d'alimentation comprise entre 5 et 50W/m2 pour le maintien en température.
9. 9. Tronçon selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le coefficient d'échange thermique du 15 tronçon (1) est compris entre 0.1 et 2 W/m2.
10. 10. Conduit de transport d'hydrocarbures composé de tronçons droits soudés entre eux sur un bateau de pose, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de tronçons (1) chauffés selon l'une des revendications 1 à 9, ces 20 tronçons (1) chauffés comprenant leur circuit électrique de chauffage (12) relié en parallèle audit câble (9) extérieur d'alimentation électrique.
11. 11. Conduit selon la revendication 10, caractérisé en ce que la chaleur est répartie dans le conduit (2) par un moyen 25 de répartition de la chaleur entre des tronçons (1) chauffés et des tronçons non chauffés voisins les uns des autres.
12. 12. Conduit selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la fiche (4) de raccordement au câble (9) extérieur d'alimentation est disposée en bout d'une 30 dérivation (13) reliée électriquement à des lignes du câble (9) extérieur d'alimentation via un élément (26) de coupure du courant d'alimentation en cas de court-circuit en aval de la dérivation (13).
13. 13. Conduit selon l'une des revendications 10 à 12, 35 caractérisé en ce que le câble (9) extérieur d'alimentation étant alimenté par un générateur (33), la résistance électrique du circuit de chauffage (12) dans un des tronçons (1) a une valeur diminuant en fonction de l'éloignement dutronçon par rapport au générateur (33).
14. 14. Conduit selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le câble (9) extérieur d'alimentation est alimenté par une tension comprise entre 5 et 1kV.
15. 15. Procédé de pose d'un conduit (2) selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que : - on dispose un tronçon (1) horizontalement ou verticalement sur le bateau de pose, - on soude ce tronçon (1) à la partie de conduit déjà 10 installée, on glisse une manchette thermiquement isolée, au droit de la soudure, - on injecte un produit de rigidité à prise rapide dans un logement formé entre deux tronçons (1) et sous la 15 manchette, on raccorde l'embase (8) à une dérivation (13) du câble (9) extérieur d'alimentation.