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WO2003083343A1 - Dispositif pour limiter le flambage lateral des nappes d'armures d'une conduite flexible - Google Patents

Dispositif pour limiter le flambage lateral des nappes d'armures d'une conduite flexible Download PDF

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Publication number
WO2003083343A1
WO2003083343A1 PCT/FR2003/000849 FR0300849W WO03083343A1 WO 2003083343 A1 WO2003083343 A1 WO 2003083343A1 FR 0300849 W FR0300849 W FR 0300849W WO 03083343 A1 WO03083343 A1 WO 03083343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
armor
ply
stiffness
retaining layer
retaining
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/000849
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Coutarel
Fabrice Bectarte
Original Assignee
Technip France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technip France filed Critical Technip France
Priority to US10/509,460 priority Critical patent/US6966344B2/en
Priority to BRPI0308151-6A priority patent/BR0308151B1/pt
Priority to AU2003232294A priority patent/AU2003232294A1/en
Publication of WO2003083343A1 publication Critical patent/WO2003083343A1/fr

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Classifications

    • 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
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
    • F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
    • 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
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/14—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics
    • F16L11/16—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics wound from profiled strips or bands

Definitions

  • the present invention relates to a device for limiting the lateral buckling of the tensile armor plies of a flexible pipe.
  • the flexible pipe concerned by the present invention is in particular of the unbound type and used in an exploitation at sea.
  • the flexible pipes as defined in the API 17 J recommendation of the American Petroleum Instirute generally comprise one or more polymeric layers and layers metallic reinforcements such as tensile armor plies, a carcass and / or a pressure vault. The nature, number, dimensioning and organization of these layers are essentially linked to the conditions of use of the flexible pipes concerned as well as to their installation, as defined in the API 17 J recommendation.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to provide a solution which can be used both in a flexible pipe called “Rough-bore” that is to say comprising a metal carcass as the most internal element, as in a flexible pipe called “Smooth-bore” in which the innermost element is a plastic sheath.
  • the present invention relates to a device for limiting lateral buckling of the tensile armor plies of a flexible pipe according to claim 1 appended.
  • An advantage of the present invention lies in the fact that each armor ply is prevented from swelling radially by the retaining layer which surrounds it whatever the state of the external polymeric sheath and in particular when the latter is not leaktight , whether this non-sealing is voluntary or not, so that the risk of lateral buckling of the armor plies is greatly reduced.
  • the second retaining layer has a stiffness K 2 which is greater than the stiffness K of the first layer, so that a clearance is provided between the upper armor ply and the second layer support during swelling if the latter occurs.
  • the two layers of armor are independent one from the other and the friction between armor plies which can occur during the bending of the flexible pipe, is otherwise totally eliminated, at least greatly reduced so that the risk of lateral buckling is greatly reduced.
  • Another advantage is that the total apparent stiffness
  • KT of the set is greater than the sum of the stiffness K 1 + K 2 . In this way, less material is used for the retaining layers, which is appreciable from an economic point of view especially when the retaining layers are made of "KEVLAR" which is a particularly expensive material.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a flexible pipe fitted with the device according to the invention
  • FIG. 2 is a view in longitudinal section of the pipe of FIG. 1.
  • the pipe shown in FIG. 1 comprises, from outside to inside, at least one external polymeric sealing sheath 1, a first retaining layer 2 of total stiffness Kj and wound around a ply of armor upper tensile 3, a lower tensile armor ply 4 and an internal polymer sheath 5.
  • the tensile armor plies are obtained by long-pitch winding of a wire of metallic or composite shape and in opposite directions.
  • the structure of a flexible pipe, such as that described above, is the simplest that can be achieved. Indeed, specialists know that when the winding angles of the wires constituting the upper 3 and lower 4 armor plies are close to 55 °, and in opposite directions, the presence of a pressure vault, like that shown on Figure 1 and referenced 6 is not essential.
  • the armor ply 3 is said to be superior because it is the last, starting from the interior of the pipe, before the external sealing sheath 1.
  • a retaining layer 2 it means that it can be consisting of several strips, strips, ribbons or unit elements wound in short pitch contiguously and / or on each other, around the upper armor ply 3.
  • the unit elements of the retaining layers have a high tensile strength longitudinal, along their longitudinal axis, and low resistance in longitudinal compression.
  • the unitary holding elements can be made of various suitable materials, for example they can be formed using a woven or nonwoven of aramid fibers. It is also possible to use a flat textile ribbon consisting of a substantially rectangular central section and two longitudinal edges thinner than the central section as described in patent application FR 01 10 818 of the Applicant.
  • the internal polymeric sheath 5 surrounds a metal carcass 7 which is constituted by the short-pitch winding of a stapled strip or a wire of shape around the longitudinal axis and whose winding angle is close to 80 at 90 °.
  • the flexible pipe thus described in a simple structure, is called “rough-bore” because it is provided with a metal carcass 7 as the innermost element. If the flexible pipe did not have a metal carcass and included the polymeric sheath 5 as the innermost element, then it would be called “smooth-bore”. Whatever the type of flexible pipe, the device according to the invention can be implemented in said flexible pipe.
  • a second retaining layer 8 is arranged around the lower armor ply 4, said retaining layer having a determined stiffness K 2 .
  • the flexible pipe comprises several plies of armor located below the upper ply of armor 3, they would be considered to be lower and around each of them would be wound a holding layer of determined stiffness K, it being specified that the stiffness K could be identical for each of the lower armor plies or different if necessary.
  • the stiffness K 2 of the lower support layers with respect to the first support layer 2 considered to be the upper retaining layer is different from the stiffness K..
  • the retaining layers 2 and 8 are made of a very resistant material such as that known under the name "KEVLAR 'and more generally in an aramid.
  • the stiffness K of a retaining layer is the constant which makes it possible to connect the maximum swelling of the annulus ply retained by said retaining layer relative to its initial position (absolute clearance ⁇ R) at the pressure P which is exerted on the ply of armor and this, in a non-tight sheath for a pipe straight flexible.
  • ⁇ R P / K.
  • the constant is, for a given structure, a function of the angles of reinforcement of the layers of armor and taping of the retaining layer as well as the quantities and properties of material constituting the unitary elements constituting the layer used It is determined during the design (design) of the flexible pipe, so as to limit the clearance ⁇ R below a desired value "k" times the thickness e of the wire rmure of the sheet, for example less than 0.3 e. This maximum clearance is determined for a straight flexible pipe. When the pipe is bent, this clearance is distributed in a non-uniform manner which can be calculated.
  • each lower armor ply 4 being made independent of the others by the retaining layer which surrounds it, the radial swelling is if not prevented, at least limited to a desired value and this, whatever the state of the sheath external polymer 1 and in particular in pierced sheath. Indeed, when the outer sheath 1 is pierced or torn, the water enters the flexible pipe and such an invasion of its annular causes the radial swelling of the armor and promotes the appearance of phenomena related to lateral buckling of the traction armor.
  • each lower ply 4 When swelling occurs for any reason, for example under the reverse bottom effect, each lower ply 4 is either prevented from swelling or is limited in its swelling due to the tightening produced by it the adjacent retaining layer.
  • stiffness K, K] or K 2 when reference is made to the stiffness K, K] or K 2, it should be understood that the stiffness concerned is the total stiffness of the retaining layer.
  • the stiffness K 2 of the lower retaining layer 8 is greater than the stiffness K of the retaining layer upper 2.
  • the stiffness of the retaining layers decreases from the inside to the outside of the flexible pipe.
  • the stiffness of the lowest support layer is greater than that of the consecutive support layer which is situated above and so on up to the upper support layer 2 which has a lower stiffness. to each of the other retaining layers of the flexible pipe.
  • the various armor plies are dissociated from each other thanks to the appearance of the radial clearance, which advantageously makes it possible to eliminate the interactions by friction between the armor plies which constitute, as recalled previously, a significant risk of lateral buckling.
  • the armor plies being enclosed in the retaining layers, it follows that the risk of overlapping the armor wires of the same ply is very greatly reduced, not to say completely eliminated.
  • the stiffness K and K 2 would be identical, the armor plies would swell by the same ⁇ R relative to their initial position. They would therefore remain separated only by the retaining layer (same displacement and therefore no radial clearance is created).
  • the present invention can be defined by two aspects.
  • the second aspect concerns the maintenance of the clearance ⁇ R 'which is the relative clearance between each armor ply during radial swelling (pierced sheath and straight flexible pipe) and which is different from the clearance ⁇ R which is the absolute clearance with respect to the position initial before swelling.
  • the clearance ⁇ R ' is maintained below a determined value which is preferably set at 30% of the thickness e of the armor wire. Maintaining the clearance of less than 30% of the thickness ea aims to reduce the risk of overlapping in the same ply, even when the flexible pipe is bent.
  • the total quantity Q T ⁇ of "KEVLAR" necessary to maintain each layer of armor is less than the quantity Q TA which was necessary in the solution of the prior art.
  • the single retaining layer, consisting of one or more superimposed layers and wrapped around the upper armor ply should prevent swelling of the last armor ply greater than n times e and, preferably, less than 0 , 3 e.
  • the total quantity Q TA is equal to 2 Qj.
  • a quantity of product for example equal to Q, is required to block the lower armor ply and only allow swelling of less than 0.3 e.
  • the quantity of product Q'j is less since the authorized swelling can go up to 0.6 e. Therefore, the total quantity Q TI of product required in the present invention is Q; + Q'i ⁇ 2 Qi since Q'j ⁇ Qj.
  • the quantity Q TI necessary to limit the swelling ⁇ R 'between two layers of armor at 30% of the thickness e is less than the quantity Q TA necessary in the prior art to limit the ⁇ R swelling of the armor plies at 30% of the thickness e and this, for the same given structure of the flexible pipe and under the same conditions.
  • each retaining layer may consist of several layers or unit elements superimposed on each other. In this case, the tension is chosen in each unit element of the retaining layer so that it is less than 50% of the breaking tension of said unit element.

Landscapes

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Abstract

Dispositif pour limiter le flambage latéral des nappes d'armures de traction d'une conduite flexible. Il est du type comprenant un dispositif pour limiter le flambage latéral des nappes d'armures de traction d'une conduite flexible sous-marine utilisable dans l'industrie pétrolière au large comprenant de l'extérieur vers l'intérieur au moins une gaine polymérique externe (1), une première couche de maintien (2) enroulée autour d'une nappe d'armure de traction supérieure (3), une nappe d'armure de traction inférieure (4) et une gaine polymérique interne (5), et il est caractérisé en ce qu'au moins une deuxième couche de maintien (8) présentant une raideur K2 déterminée est enroulée autour de chaque nappe d'armure de traction inférieure. Applications notamment aux colonnes montantes des productions pétrolières.

Description

DISPOSITIF POUR LIMITER LE FLAMBAGE LATERAL DES NAPPES D'ARMURES D'UNE CONDUITE FLEXIBLE
La présente invention concerne un dispositif pour limiter le flambage latéral des nappes d'armures de traction d'une conduite flexible.
La conduite flexible concernée par la présente invention est notamment du type non liée et utilisée dans une exploitation en mer. Les conduites flexibles telles que définies dans la recommandation API 17 J de l' American Petroleum Instirute comprennent généralement une ou plusieurs couches polymériques et des couches de renfort métalliques telles que des nappes d'armures de traction, une carcasse et/ou une voûte de pression. La nature, le nombre, le dimensionnement et l'organisation de ces couches sont essentiellement liés aux conditions d'utilisation des conduites flexibles concernées ainsi qu'à leur mise en place, comme cela est défini dans la recommandation API 17 J.
Lorsque la conduite flexible, quelle que soit sa nature, est soumise à une pression externe Pe qui est plus élevée que la pression interne, il peut se produire une compression axiale qui est connue comme étant l'effet de fond inverse. L'effet de fond inverse a tendance à comprimer les armures et à raccourcir la longueur de la conduite flexible et à augmenter le diamètre, cette augmentation de diamètre ayant pour conséquence de gonfler les armures qui, dans certaines conditions, par exemple en gaine externe non étanche et que la conduite soit droite ou cintrée, peuvent flamber selon un mode radial et prendre la forme d'une "cage d'oiseau". Un autre mode de flambement des armures de traction dû à la sollicitation en compression qu'elles subissent avec l'effet de fond inverse est le flambement dit latéral qui peut survenir lors du cintrage de la conduite flexible et quel que soit l'état de la gaine externe. Ce flambement latéral s'accompagne souvent d'un chevauchement des fils d'armure d'une même nappe qui, lorsqu'ils partent latéralement sous une contrainte trop importante, viennent chevaucher le fil d'armure qui leur est contigu.
Lorsque la gaine externe polymérique de la conduite flexible est percée pour une raison quelconque, la pression régnant dans l'annulaire qui est délimité entre ladite gaine externe et la gaine de pression et dans lequel sont disposées les armures de traction, est égale à la pression hydrostatique. Dans ces conditions, la gaine externe n'est plus plaquée contre les armures de traction et le gonflement radial desdites armures de traction susceptible de se produire par suite de l'introduction de l'eau dans l'annulaire n'est plus empêché par la gaine externe.
Par ailleurs, le frottement existant entre les nappes d'armures engendré par la combinaison des effets de la pression externe et des sollicitations dynamiques est susceptible d'entraîner une migration des fils et donc un accroissement localisé des jeux latéraux entre les fils d'une même nappe d'armures. L'apparition de ces jeux conduit, dans certaines conditions, à un flambage latéral des fils d'armure et ce, quel que soit l'état de la gaine externe.
Une des solutions qui a été adoptée pour réduire les risques de flambement radial en "cage d'oiseau" et/ou latéral ainsi que pour réduire le gonflement des armures lié à l'effet de fond inverse, fut d'enrouler des rubans ou couches de fibres aramides tels que du "KEVLAR" autour de la dernière nappe d'armures. De cette manière, on autorisait ainsi un gonflement ΛR des nappes d'armures qui devait être inférieur à la moitié de l'épaisseur du dernier fil d'armure. Ainsi, on limitait d'une part le gonflement des nappes d'armures tout en réduisant d'autre part le risque de chevauchement des nappes d'armures.
Toutefois, si cette solution permet de résoudre les problèmes liés au flambement radial, elle permet seulement de limiter le risque de flambement latéral qui perdure. En effet, en fonction des conditions d'utilisation de la conduite flexible et notamment lorsque cette dernière subit des contraintes statiques dues à l'effet de fond inverse combinées aux variations de courbure et aux sollicitations dynamiques de service, le phénomène de flambage latéral subsiste. Or, lorsqu'un fil d'armure se déplace latéralement par suite d'un flambage latéral, il entraîne les autres fils d'armures de la nappe. Le résultat est que la conduite flexible est sinon détruite du moins rendue inutilisable et il faut procéder à son changement car une réparation de la conduite flexible n'est pas envisageable économiquement parlant.
Dans une conduite flexible comprenant une gaine extérieure étanche, le frottement des nappes entre elles induit une pression de contact qui provoque un déplacement des fils d'armures, les spécialistes disant que les fils d'armure migrent. Par suite de ces déplacements successifs et répétés, les fils d'armures finissent par devenir non élastiques en raison de la déformation plastique. Ces migrations des fils d'armures peuvent conduire à la formation d'un petit jeu entre les spires successives et lors d'une compression ou raccourcissement de la conduite flexible, il se produit un flambage latéral des armures ("latéral buckling" en anglais).
On connaît déjà par les documents US 5 730 188, WO 01/33129 ou US 5 275 209 des enroulements de couches anti-usures autour des couches d'armures de traction. Ces couches anti-usures dites « antiwear » sont connues dans l'API 17J. Elles sont réalisées dans un polymère et ont pour unique objectif de réduire l'usure des nappes en réduisant les frottements entre les nappes en empêchant le contact métal sur métal des fils de forme composant les nappes. Ces couches n'ont aucun effet sur le flambement latéral.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer une solution qui soit utilisable aussi bien dans une conduite flexible dénommée "Rough-bore" c'est-à-dire comprenant une carcasse métallique comme élément le plus interne, que dans une conduite flexible dénommée "Smooth-bore" dans laquelle l'élément le plus interne est une gaine plastique.
La présente invention a pour objet un dispositif pour limiter un flambage latéral des nappes d'armures de traction d'une conduite flexible conforme à la revendication 1 annexée. Un avantage de la présente invention réside dans le fait que chaque nappe d'armure est empêchée de gonfler radialement par la couche de maintien qui l'entoure quel que soit l'état de la gaine polymérique externe et notamment lorsque celle-ci est non étanche, que cette non-étanchéité soit volontaire ou non, de sorte que le risque de flambage latéral des nappes d'armure est grandement réduit.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième couche de maintien présente une raideur K2 qui est supérieure à la raideur K de la première couche, de sorte qu'un jeu est ménagé entre la nappe d'armure supérieure et la deuxième couche de maintien lors du gonflement si ce dernier se produit. De la sorte, les deux nappes d'armure sont indépendantes l'une de l'autre et le frottement entre nappes d'armure qui peut se produire lors du cintrage de la conduite flexible, est sinon éliminé totalement, du moins diminué fortement de sorte que le risque de flambage latéral est grandement réduit. Un autre avantage réside dans le fait que la raideur apparente totale
KT de l'ensemble est supérieure à la somme des raideurs K1 + K2. De cette manière, on utilise moins de matière pour les couches de maintien, ce qui est appréciable d'un point de vue économique surtout lorsque les couches de maintien sont réalisées en "KEVLAR" qui est un matériau particulièrement onéreux.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation de la présente invention ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective partielle d'une conduite flexible munie du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la conduite de la figure 1.
La conduite représentée sur la figure 1 comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, au moins une gaine polymérique externe d'étanchéité 1, une première couche de maintien 2 de raideur totale Kj et enroulée autour d'une nappe d'armure de traction supérieure 3, une nappe d'armure de traction inférieure 4 et une gaine polymérique interne 5. Les nappes d'armures de traction sont obtenues par enroulement à pas long d'un fil de forme métallique ou composite et dans des sens opposés. La structure d'une conduite flexible, comme celle décrite ci-dessus, est la plus simple qui puisse être réalisée. En effet, les spécialistes savent que lorsque les angles d'armage des fils constituant les nappes d'armure supérieure 3 et inférieure 4 sont proches de 55°, et en sens opposés, la présence d'une voûte de pression, comme celle représentée sur la figure 1 et référencée 6 n'est pas indispensable. De même, seules deux nappes d'armure 3 et 4 sont représentées, mais généralement d'autres nappes d'armure, peuvent être enroulées autour de l'axe longitudinal de la conduite. La nappe d'armure 3 est dite supérieure car elle est la dernière, en partant de l'intérieur de la conduite, avant la gaine d'étanchéité externe 1. De la même façon, lorsqu'il est fait référence à une couche de maintien 2, cela signifie qu'elle peut être constituée de plusieurs bandes, bandelettes, rubans ou éléments unitaires enroulés à pas court de manière jointive et/ou les uns sur les autres, autour de la nappe d'armure supérieure 3. Les éléments unitaires des couches de maintien présentent une forte résistance en traction longitudinale, suivant leur axe longitudinal, et une faible résistance en compression longitudinale. Une telle faible résistance en compression est souhaitée de manière à diminuer significativement les efforts de serrage radiaux des tensionneurs de pose lors des différentes opérations de manutention de la conduite flexible. Ainsi, les éléments unitaires de maintien peuvent être réalisés dans divers matériaux appropriés, par exemple ils peuvent être formés à l'aide d'un tissé ou non tissé de fibres aramides. Il est également possible d'utiliser un ruban textile plat constitué d'une section centrale sensiblement rectangulaire et de deux bords longitudinaux plus minces que la section centrale tel que décrit dans la demande de brevet FR 01 10 818 de la Demanderesse. La gaine polymérique interne 5 entoure une carcasse métallique 7 qui est constituée par l'enroulement à pas court d'un feuillard agrafé ou d'un fil de forme autour de l'axe longitudinal et dont l'angle d'enroulement est proche de 80 à 90°.
La conduite flexible ainsi décrite, dans une structure simple, est dite "rough-bore" parce qu'elle est dotée d'une carcasse métallique 7 comme élément le plus interne. Si la conduite flexible ne comportait pas de carcasse métallique et comprenait la gaine polymérique 5 comme élément le plus interne, alors elle serait dite "smooth-bore". Quel que soit le type de conduite flexible, le dispositif selon l'invention peut être mis en œuvre dans ladite conduite flexible.
Selon l'invention, une deuxième couche de maintien 8 est disposée autour de la nappe d'armure inférieure 4, ladite couche de maintien présentant une raideur K2 déterminée. Bien entendu, lorsque la conduite flexible comprend plusieurs nappes d'armure situées au-dessous de la nappe d'armure supérieure 3, elles seraient considérées comme étant inférieures et autour de chacune d'elles serait enroulée une couche de maintien de raideur K déterminée, étant précisé que la raideur K pourrait être identique pour chacune des nappes d'armure inférieures ou différentes si cela était nécessaire. Dans le mode préféré de l'invention, la raideur K2 des couches de maintien inférieures par rapport à la première couche de maintien 2 considérée comme étant la couche de maintien supérieure est différente de la raideur K. . De préférence, les couches de maintien 2 et 8 sont réalisées dans un matériau très résistant tel que celui connu sous la dénomination "KEVLAR'et plus généralement dans une aramide. La raideur K d'une couche de maintien est la constante qui permet de relier le gonflement maximum de la nappe d'annure retenue par ladite couche de maintien par rapport à sa position initiale (jeu absolu ΔR) à la pression P qui s'exerce sur la nappe d'armure et ce, en gaine non étanche pour une conduite flexible droite. On a ainsi la relation ΔR = P/K. La constante est, pour une structure donnée, fonction des angles d'armage des nappes d'armures et de rubannage de la couche de maintien ainsi que des quantités et des propriétés du matériau constituant les éléments unitaires constitutifs de la couche utilisée. Elle est déterminée lors de la conception (design) de la conduite flexible, de manière à limiter le jeu ΔR au-dessous d'une valeur désirée "k" fois l'épaisseur e du fil d'armure de la nappe, par exemple inférieur à 0,3 e. Ce jeu maximum est déterminé pour une conduite flexible droite. Lorsque la conduite est cintrée, ce jeu se distribue d'une manière non uniforme qui peut être calculé.
Ainsi, chaque nappe d'armure inférieure 4 étant rendue indépendante des autres par la couche de maintien qui l'entoure, le gonflement radial est sinon empêché, du moins limité à une valeur désirée et ce, quel que soit l'état de la gaine polymérique externe 1 et notamment en gaine percée. En effet, lorsque la gaine externe 1 est percée ou déchirée, l'eau pénètre dans la conduite flexible et une telle invasion de son annulaire entraîne le gonflement radial des armures et favorise l'apparition de phénomènes liés au flambage latéral des armures de traction.
Lorsqu'un gonflement se produit pour une raison quelconque, par exemple sous l'effet de fond inverse, chaque nappe inférieure 4 est soit empêchée de gonfler soit limitée dans son gonflement par suite du serrage que produit sur elle la couche de maintien adjacente.
Dans ce qui précède, lorsqu'il est fait référence à la raideur K, K] ou K2 il faut comprendre que la raideur concernée est la raideur totale de la couche de maintien.
Dans le mode de réalisation, la raideur K2 de la couche de maintien inférieure 8 est supérieure à la raideur K de la couche de maintien supérieure 2. De manière générale et lorsque la conduite flexible comprend plusieurs couches de maintien comme c'est le cas lorsqu'il y a plus d'une nappe d'armures inférieure, chacune d'elles étant alors associée à une couche de maintien, la raideur des couches de maintien est décroissante de l'intérieur vers l'extérieur de la conduite flexible. En d'autres termes, la raideur de la couche de maintien la plus inférieure est supérieure à celle de la couche de maintien consécutive qui est située au-dessus et ainsi de suite jusqu'à la couche de maintien supérieure 2 qui présente une raideur inférieure à chacune des autres couches de maintien de la conduite flexible. Ainsi, lors d'un gonflement radial des nappes d'armures, par exemple dû à l'effet de fond inverse, il se produit un jeu entre la couche de maintien et la nappe d'armure qui est située au-dessus d'elle. Ce léger jeu rend chaque sous-ensemble constitué par une couche maintien et une nappe d'armure inférieure associée quasi indépendant des autres sous-ensembles analogues et de la nappe d'armure supérieure 3. Du fait de la présence du jeu radial contrôlé entre les divers sous-ensembles, la nappe d'armure supérieure est retenue moins fortement que la nappe d'armure située au- dessous et le jeu radial crée est contrôlé de sorte que, entre deux sous- ensembles successifs, il soit au maximum égal à 30 % de l'épaisseur e du fil d'armure. Ainsi, on obtient une structure dans laquelle les diverses nappes d'armures sont dissociées les unes des autres grâce à l'apparition du jeu radial, ce qui permet avantageusement de supprimer les interactions par frottement entre les nappes d'armures qui constituent, comme rappelé précédemment, un risque important de flambage latéral. De plus, les nappes d'armures étant enserrées dans les couches de maintien, il s'ensuit que le risque de chevauchement des fils d'armures d'une même nappe est très fortement réduit pour ne pas dire complètement éliminé. Dans le cas où les raideurs K et K2 seraient identiques, les nappes d'armures gonfleraient du même ΔR par rapport à leur position initiale. Elles resteraient donc séparées uniquement par la couche de maintien (même déplacement et donc aucun jeu radial n'est crée). Toutefois, les nappes d'armures seraient retenues indépendamment les unes des autres réduisant ainsi les pressions de contact entre elles et donc les phénomènes de migration dans une même nappe d'armures et par conséquent les risques de flambage latéral. Comme on peut le constater, la présente invention peut être définie par deux aspects. Le premier aspect concerne la réduction des pressions de contact entre les armures qui est une cause du flambage latéral, étant précisé que cette réduction est obtenue même lorsque Ki = K2 comme cela a été précisé précédemment. Le deuxième aspect concerne le maintien du jeu ΔR' qui est le jeu relatif entre chaque nappe d'armures lors du gonflement radial (gaine percée et conduite flexible droite) et qui est différent du jeu ΔR qui est le jeu absolu par rapport à la position initiale avant gonflement. Le jeu ΔR' est maintenu au-dessous d'une valeur déterminée qui est fixée de manière préférentielle, à 30 % de l'épaisseur e du fil d'armure. Le maintien du jeu inférieur à 30 % de l'épaisseur e a pour but de réduire les risques de chevauchement dans une même nappe y compris lorsque la conduite flexible est cintrée.
Un autre aspect intéressant de la présente invention est que la quantité QTι totale de "KEVLAR" nécessaire pour maintenir chaque nappe d'armures est inférieure à la quantité QTA qui était nécessaire dans la solution de l'art antérieur. En effet, la couche de maintien unique, constituée par une ou plusieurs couches superposées et enroulées autour de la nappe d'armures supérieure devait empêcher un gonflement de la dernière nappe d'armures supérieure à n fois e et, de préférence, inférieure à 0,3 e. Dans ces conditions, il était indispensable d'utiliser une quantité de produit QTA qu'on peut considérer comme étant égale à un multiple de la quantité unitaire pour empêcher le gonflement de chaque nappe supérieure à 0,3 e. En d'autres termes, si Qj est nécessaire pour chaque nappe d'armures, la quantité totale QTA est égale à 2 Qj. En raison de la dissociation des sous-ensembles selon la présente invention, il faut une quantité de produit par exemple égale à Q, pour bloquer la nappe d'armures inférieure et n'autoriser qu'un gonflement inférieur à 0,3 e. Pour la nappe d'armures située immédiatement au-dessus, la quantité de produit Q'j est moindre puisque le gonflement autorisé peut aller jusqu'à 0,6 e. Dès lors, la quantité totale QTI de produit nécessaire dans la présente invention est Q; + Q'i < 2 Qi puisque Q'j < Qj. Toutefois, il y a lieu de préciser que la quantité QTI nécessaire pour limiter le gonflement ΔR' relatif entre deux nappes d'armures à 30 % de l'épaisseur e est inférieure à la quantité QTA nécessaire dans l'art antérieur pour limiter le gonflement ΔR des nappes d'armures à 30 % de l'épaisseur e et ce, pour une même structure donnée de la conduite flexible et dans les mêmes conditions.
Cela revient à dire que la raideur apparente totale KT des couches de maintien est supérieure à la somme des raideurs K]+ K2 + ... Kn de chaque couche de maintien. De la sorte, on utilise moins de "KENLAR" autour de chaque couche de maintien. Un arrangement considéré comme optimal est celui pour lequel K2 = 2Kι et qui conduit à avoir un même jeu relatif entre les sous-ensembles.
Les légers jeux ou intervalles qui peuvent apparaître entre les sous- ensembles sont inférieurs à 50 % de l'épaisseur e de la nappe d'armure la plus mince et de préférence, inférieurs à 0,3 e. Comme il a été rappelé ci- dessus, chaque couche de maintien peut être constituée par plusieurs couches ou éléments unitaires superposés les uns sur les autres. Dans ce cas, on choisit la tension dans chaque élément unitaire de la couche de maintien de sorte qu'elle soit inférieure à 50 % de la tension de rupture dudit élément unitaire.
Il va de soi qu'on peut mélanger la nature des éléments unitaires au sein d'une même couche.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour limiter le flambage latéral des nappes d'armures de traction d'une conduite flexible sous-marine utilisable dans l'industrie pétrolière au large comprenant de l'extérieur vers l'intérieur au moins une gaine polymérique externe (1), une première couche de maintien (2) enroulée autour d'une nappe supérieure (3) d'armures de traction enroulées en hélice à pas long, au moins une nappe inférieure (4) d'armures de traction enroulées en hélice à pas long et une gaine polymérique interne (5), caractérisé en ce qu'au moins une deuxième couche de maintien (8) est enroulée autour de chaque nappe inférieure (4) d'armures de traction, et en ce que les première et seconde couches de maintien présentent des raideurs respectives Ki et K2 déterminées pour limiter le gonflement de la nappe d'armure sous-jacente.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche de maintien (2) présente une raideur Ki qui est différente de la raideur K2 de ladite deuxième couche de maintien (8).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la raideur K2 de la deuxième couche de maintien (8) est supérieure à la raideur K] de la première couche de maintien (2).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre deux sous-ensembles consécutifs et constitués chacun par une nappe d'armures inférieure (4) et une couche de maintien (8) se produit un jeu radial lors du gonflement du sous-ensemble le plus inférieur, de sorte que les sous- ensembles sont dissociés les uns des autres et séparés par ledit jeu radial.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le jeu radial est inférieur à 0,3 e, e étant l'épaisseur du fil d'armure utilisé dans la nappe d'armure du sous-ensemble considéré.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque couche de maintien (2, 8) est constituée de plusieurs éléments unitaires enroulés autour de la nappe d'armure associée, chaque élément unitaire présentant, suivant son axe longitudinal, une forte résistance en traction et une faible résistance en compression.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque élément unitaire de la couche de maintien (2, 8) est réalisé dans un matériau tissé ou non tissé de fibres aramides.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les couches de maintien (2, 8) sont réalisées dans une aramide telle que celle connue sous la dénomination "KEVLAR".
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite flexible est du type comprenant une carcasse métallique (7) comme élément le plus interne.
10 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite flexible est du type comprenant une gaine polymérique (5) comme élément le plus interne. 11. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la tension dans un élément unitaire d'une couche de maintien est inférieure à 50 % de la tension de rupture dudit élément unitaire. 12. Conduite flexible sous-marine utilisable dans une exploitation pétrolière au large comprenant de l'extérieur vers l'intérieur, une gaine polymérique externe (1), au moins deux nappes d'armures de traction supérieure (3) et inférieure (4) enroulées en hélice à pas long, une première couche de maintien (2) de raideur Ki et disposée autour de la nappe d'armures de traction supérieure (3), et une gaine polymérique interne (5), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une deuxième couche de maintien (8) de raideur K2 et disposée autour de la nappe d'armures de traction inférieure (4), et en ce que les première et seconde couches de maintien présentent des raideurs respectives K] et K2 déterminées pour limiter le gonflement de la nappe d'armure sous-jacente.
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