Pipeline de sécurité
La présente invention se rapporte à un pipeline de sécurité pour le transport de produits - notamment des hydrocarbures - liquides ou gazeux. Un problème essentiel est d'empêcher le produit transporté de fuir dans l'environnement à travers une fissure; un autre problème essentiel consiste en la détection immédiate d'une fissure naissante et aussi en la faculté de la colmater immédiatement et sur place; pour un pipeline immergé le colmatage sur place signifie qu'il n'est pas nécessaire de le relever en surface, opération toujours difficile et même impossible selon les circonstances.
D'autre part, pour tout pipeline immergé, un deuxième problème consiste en une construction qui soit à la fois souple et suffisamment lourde; souple pour supporter les courants, les flexions, les torsions, épouser les profils du fond, et suffisamment lourde pour couler et n'être pour le moins pas trop convexe (vers le haut) lorsque le pipeline est en place au fond d'une tranchée sous-marine.
Enfin, pour tout pipeline immergé, un troisième problème consiste en son immobilisation sur un fond fluctuant.
Dans l'état actuel de la technique, ces problèmes et même aucun d'entre eux ne sont résolus, de sorte que tous les pipelines présentent de graves inconvénients; la présente invention apporte une solution satisfaisante aux problèmes et supprime les inconvénients.
Le pipeline de sécurité comporte une conduite entourée d'une enveloppe scellée à ses deux extrémités sur la conduite; l'intervalle annulaire entre la conduite et l'enveloppe est rempli d'eau sous pression naturelle. Le pipeline est caractérisé en ce qu'en au moins un point l'enveloppe est perforée et en ce que la perforation débouche dans une chambre dans laquelle le niveau de l'eau s'établit pour le moins à un niveau correspondant à l'ordonnée la plus haute du secteur considéré, en ce qu'un dispositif est inséré entre ladite perforation et
I'atmosphère, en ce que ce dispositif détecte des dépassements prédéterminés de niveaux inférieurs et supérieurs de la surface libre de l'eau dans ladite chambre, en ce que cette surface libre soit à la pression atmosphérique, en ce que le dispositif actionne pour le moins des appareils de signalisation,
en ce que ladite enveloppe présente au moins une fente longitudinale, en ce que cette fente est rendue étanche, en ce que des appuis garnissent partiellement l'intervalle annulaire.
La perforation est reliée à la chambre par un tube de hauteur appropriée; la fente est assimilable à une discontinuité de l'enveloppe.
Du fait de cette construction, une section d'eau de l'intervalle annulaire reste, nonobstant une éventuelle fuite de conduite, sous une pression qui est celle de la pression géodésique en ce point, accrue de la perte de charge de l'écoulement vers la chambre.
Le détecteur et le contrôleur déclenchent des signalisations appropriées et télécommandent des appareils alors que la fissure en est encore au stade initial. La rapidité de l'information est essentielle dans un gazoduc subaquatique par exemple: elle donne la faculté d'intervenir bien avant que par le gel des lèvres et leur érosion par des poussières, la fissure n'ait pris des dimensions importantes. Ainsi on peut colmater sans avoir à relever le pipeline en surface ce qui est toujours une opération difficile.
Dans l'application particulière concernant les pipelines sous-marins destinés au transport de gaz naturel, des pièces pesantes placées dans l'intervalle alourdissent le pipeline et lui confèrent un équilibre hydrostatique prédéterminé, de préférence proche de l'indifférence.
Le pipeline décrit est assez souple pour suivre un tracé balisé par des ancrages qui, pratiquement, ne sont pas strictement plantés selon une droite.
L'utilisation d'un tel pipeline transportant un produit au-delà d'une nappe d'eau est caractérisé par le fait que le pipeline est immergé et attaché, par des câbles fixés à des bâtis du pipeline, à des ancrages enfouis dans le fond.
Les ancrages espacés le long du tracé sont si profondément enfoncés dans la tranchée sous-marine que leur tête est pratiquement à une profondeur constante par rapport au niveau de la mer, quelles que soient les modifications du fond.
Durant leur coulée vers le fond, des sections de pipeline, ceinturées par des bâtis traversés par des câbles tendus entre les ancrages et des barges de pose, sont guidées vers ces ancrages et sont ensuite immobilisées à ces ancrages par des dispositifs de verrouillage.
Les guides peuvent être pivotants dans les bâtis, et ceux-ci peuvent être dotés de corps creux leur conférant une poussée ascendante.
Une des extrémités des câbles peut être fixée aux ancrages ou bien passer sur un tambour d'ancrage avant d'être fixée au bâti tandis que les verrouillages peuvent être automatiques, subordonnés à la tension des câbles comme il a été décrit dans les brevets antérieurs de l'auteur.
Après la mise en place, d'autres sections du pipeline peuvent être haubanées à des fusées torpillées dans le fond.
Lorsqu'il se produit une fissure de conduite, de l'hydrocarbure commence à pénétrer dans l'intervalle et en chasse de l'eau dont l'écoulement déclenche le dispositif détecteur. Le déclenchement du détecteur met en branle l'alarme et peut aussi arrêter les pompes, fermer les vannes, etc. L'hydrocarbure qui a passé la fissure ne s'est pas répandu dans l'ambiance: le pipeline est, de ce fait, antipolluant.
Si c'est une fissure d'enveloppe qui survient, de l'eau fuit, de sorte que le niveau baisse dans la chambre ce qui déclenche le contrôleur. Dans le cas d'un gazoduc marin, la densité du milieu ambiant est supérieure à celle de l'eau de l'intervalle et c'est pourquoi, dans ce cas, l'ordonnée du niveau d'eau de la chambre est d'une hauteur qui soit suffisante pour que la pression en toute section de l'intervalle soit très légèrement supérieure à celle qui règne dans le bassin à la périphérie de cette section.
La forme la plus simple du détecteur d'expulsion est une soupape et la forme la plus simple du contrôleur est un flotteur.
Si l'eau intervallaire est quelconque, par exemple analogue à celle d'un bassin marin, il convient de protéger la conduite par un enrobage classique, dais si l'eau est traitée préalablement de manière à supprimer son caractère corrosif, ledit enrobage en devient superflu.
L'enveloppe peut être faite d'un matériau peu résistant, par exemple de matière synthétique; une forme particulière consiste en deux demi-coquilles dont on entoure la conduite et qui sont ensuite rendues solidaires l'une de l'autre par un mode quelconque d'assemblage tel que: collage, soudures, griffes, etc. ; il est avantageux d'enrouler ou de couler ou de projeter autour des demi-coquilles des enrobages de rubans, fils, agglomérés cimenteux, matières plastiques, textures par exemple de fibres de verre - etc., qui non seulement maintiennent accolées les demi-coquilles mais renforcent la résistance d'enveloppe. Les demi-coquilles sont assimilables à des coffrages laissés en place supportant l'enrobage.
Les pipelines sont en général soumis à une forte poussée positive; c'est a fortiori le cas pour les conduites enveloppées. Afin d'y obvier on alourdit le pipeline.
Si de ce fait la poussée devient négative, les câbles peuvent être à simple brin et le pipeline est du type pesant, son accélération étant d'autant plus faible que son poids dans l'eau est plus réduit par rapport à son poids dans l'air. Si, au contraire, la poussée reste positive malgré l'alourdissement, le pipeline est du type flottant et ne peut être entraîné vers le fond que par un câble à double brin; dans ce dernier cas, le pipeline forme entre deux ancrages un feston convexe vers le haut.
L'alourdissement - dans le cas d'un pipeline immergé - peut être obtenu en choisissant des matériaux lourds, par exemple de la fonte, pour confectionner les appuis.
Un jeu d'appuis consiste par exemple en 3 supports écartés de 1200 l'un de l'autre; le support inférieur situé par exemple dans le méridien vertical est relié aux 2 autres par des tiges plus ou moins élastiques de sorte que les 3 supports sont solidarisés en un arceau; cet arceau est immobilisé du fait de la poussée de la conduite sur les 2 supports supérieurs.
Lors de la confection du pipeline on dispose dans l'intervalle autant d'arceaux espacés les uns des autres qu'il est nécessaire en vue d'obtenir l'alourdissement souhaité.
Le béton d'alourdissement et de protection étant supprimé par la construction décrite, la visualisation d'une fissure est devenue facile.
On peut aussi garnir la paroi interne de l'enveloppe de longues nervures qui la distance et la centre de la conduite et - dans le cas du pipeline immergé - introduire des pièces d'alourdissement - telles que des arceaux lourds - dans des échancrures des nervures ou bien encore remplir de déchets (barres, grenailles, fontes, etc). un des secteurs annulaires entre deux nervures.
Les nervures peuvent être extrudées avec les coquilles.
Les ancrages consistent par exemple en des pieux ou des tubes que l'on a enfoncés dans le lit du bassin assez profondément pour qu'ils restent en place en dépit des fluctuations du fond; ils peuvent aussi consister en un bloc relié par un filin à une torpille tirée dans le fond.
L'ancrage est au fond de la tranchée dans laquelle est déposé le pipeline; il peut être surmonté d'une fourchette ou d'un berceau pour recevoir le pipeline; il est doté d'un crochet ou d'un tambour, selon que le câble qui doit bloquer le pipeline sur l'ancrage est à un ou deux brins.
Que les câbles soient à un ou deux brins, ils sont tendus pendant que le pipeline coule au fond guidé par les câbles vers les ancrages; ces câbles tendus confèrent au tronçon de pipeline en cours de coulée des points plus ou moins fixes de résistance aux courants traversiers.
Lorsque le câble est à un brin, il est tendu entre l'ancrage et la barge de pose.
Lorsqu'il est à deux brins, une extrémité en est fixée au bâti et l'autre, après avoir passé sur le tambour d'ancrage, est enroulé sur un treuil de la barge de pose.
Afin d'obtenir la tension du câble même dans le cas du câble à deux brins et d'un pipeline pesant, on équipe les bâtis de corps creux dont la poussée compense et au-delà - le poids dans l'eau du pipeline; ce corps creux peut être détaché ou rendu inopératif après que le pipeline est en place.
Les 3 planches annexées illustrent, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente une vue longitudinale de pipeline immergé.
La fig. 2 représente une vue longitudinale de pipeline en cours d'immersion.
La fig. 3 représente une vue transversale de pipeline en cours d'immersion.
La fig. 4 est une vue longitudinale d'un tronçon du pipeline antipolluant terrestre ou immergé avec des arceaux distanceurs.
La fig. 5 en est une coupe transversale.
La fig. 6 est une vue longitudinale d'un tronçon du pipeline antipolluant avec des nervures de distancement.
La fig. 7 en est une coupe transversale.
La fig. 8 est une vue schématique des dispositifs détecteurs et contrôleurs et des organes qui coopèrent avec eux.
La fig. 9 est une vue d'ancrage.
Le pipeline terrestre et le pipeline immergé ne diffèrent guère que par le fait que le second est doté d'alourdissement et de bâtis.
Si l'on se reporte à la fig. 1 on voit en 1 le secteur du pipeline immobilisé aux ancrages 2 et 3 : ce secteur a été déposé dans le fond 4 de la tranchée mais par suite des mouvements du fond, le profil du fond s'est modifié et a pris la forme 5 ; dès lors une longueur X est suspendue au-dessus d'un affouillement; la sollicitation à la flexion proportionnelle au poids et à la longueur X provoquerait de graves contraintes mécaniques, voire la rupture d'un pipeline pesant; au contraire, la disparition de l'appui du fond est sans incidence sur un pipeline ancré.
Les ancrages 2 et 3 sont séparés par une distance 1; en reportant avec un câble de mesure cette distance 1 en surface depuis le bâti 6 au bâti 7 on est assuré que, après coulage, le bâti 7 viendra se déposer à proximité de l'ancrage 3 dès lors que le bâti 6 vient à l'ancrage 2.
Les portées 1 sont calculées en fonction de l'intensité des courants; c'est la conduite d'acier bloquée par les ancrages sur lesquels elle butte qui résiste à la déformatison; l'enveloppe, soumise à la même déformation mais dotée d'un module d'élasticité beaucoup plus faible que celui de l'acier supporte ainsi des sollicitations bien audessous des valeurs admissibles.
Pour la facilité du dessin, on a représenté un pipeline indifférent ou légèrement plus lourd que l'eau mais on observe qu'un pipeline légèrement plus léger donc convexe entre les ancrages est soumis à moins d'érosion, subit moins d'usure de frottement sur les fonds et oppose au rabattement sa résistance à la torsion.
Les fig. 2 et 3 ne nécessitent pas d'explications particulières; on observe que, durant la pose, le pipeline n'est pas abandonné aux courants traversiers; en ses sections ceinturées par des bâtis, il est solidaire des câbles tendus de sorte que ces sections ne peuvent être déportées par les courants.
Si l'on se reporte aux fig. 4 et 5, on voit en 10 la conduite d'acier, l'intervalle 1 1 et deux demi-coquilles 12 et 13 en matière synthétique qui forment l'enveloppe ; sur la partie droite de la figure on a représenté la texture 14 enrubannée sur l'enveloppe et la résine 15 pulvérisée sur celle-ci ; en 16, 16' et 16" sont trois appuis lourds formant un arceau du fait des liaisons 17 et 17'. En 18 et 18' on voit deux jonctions transversales de demicoquilles d'enveloppe. Cette fig. 4 démontre que la transformation d'un pipeline existant en un pipeline de sécurité peut s'effectuer sans interruption de l'exploitation en disposant autour de la conduite existante les demi-coquilles et les autres accessoires.
Les fig. 6 et 7 sont analogues aux fig. 4 et 5 mais on y voit les nervures 23, les déchets 22 d'alourdissements, les lacunes 20 qui forment une interruption longitudinale dans les nervures et la butée 21 qui maintient les ballastages 22.
Dans la fig. 8 on retrouve la conduite 10, I'enveloppe 12 perforée en 31, le tube 32 qui conduit vers le réservoir 30. Celui-ci est fermé par le couvercle 40 percé en 39 et garni d'une cage de guidage 35 du flotteur 34 dont les butées 36 et 37 fixent les élongations limites; le niveau de l'eau dans la chambre est dessiné en 33 tandis qu'en 38 se trouve le détecteur, cumulé avec le contrôleur, transmettant les informations aux panneaux 41 et 42.
Si l'on se reporte à la fig. 9, on voit en 41 un tube profondément enfoncé dans le fond de la tranchée dont le profil momentané est en 40 ; quelle que soit la modification de ce profil, la profondeur h de la tête du tube, mesurée depuis le niveau de la mer, reste constante. Le support 42, par exemple une poutrelle u, du pipeline 48 est solidarisé - par des brides, soudures, etc. - à une barre 43 traversant le tube 41. Le support 42 est doté d'un axe 44 qui sert de tambour à un double câble 46 ou de fixation à un câble simple 51; il est aussi muni de barrettes 45 et 45' dans lesquelles on passera un brin de câble 49 qui, après que le pipeline reposera sur le support, bouclera le pipeline tout en lui laissant un certain jeu.
Le bâti schématisé en 47 est muni d'une bouée ou corps creux 52; ce bâti vient se placer comme l'indique le dessin; en 50 on a schématisé une anode électropositive qui protège les pièces de l'ancrage, le bâti, la boucle, etc., de la corrosion. On remarque que le pipeline repose en porte à faux mais le poids négatif ou positif qu'il a à supporter est faible.
REVENDICATIONS
I. Pipeline de sécurité pour le transport d'hydrocarbures liquides ou gazeux dans une conduite entourée d'une enveloppe scellée à ses deux extrémités sur la conduite, I'intervalle annulaire entre la conduite et l'enveloppe étant rempli d'eau, caractérisé en ce qu'en au moins un point l'enveloppe est perforée et en ce que la perforation débouche dans une chambre dans laquelle le niveau de l'eau s'établit pour le moins à un niveau correspondant à l'ordonnée la plus haute du secteur considéré, en ce qu'un dispositif est inséré entre ladite perforation et l'atmosphère pour détecter des dépassements prédéterminés des niveaux inférieur et supérieur de la surface libre de l'eau dans ladite chambre, en ce que cette surface libre est à la pression atmosphérique, en ce que le dispositif détecteur actionne pour le moins des appareils de signalisation,
en ce que ladite enveloppe présente au moins une fente longitudinale, en ce que cette fente est rendue étanche, en ce que des appuis garnissent partiellement l'intervalle annulaire.