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Disease
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Rupture
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Physical
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5 metres
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522779A1
Family ID 8141745
Probable Assignee Markovic Marc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title INSTALLATION POUR LE TRANSPORT DE FLUIDES, EN PARTICULIER
D'hydrocarbonS, DANS LES PAYS FROIDS
EN Title PIPELINE INSTALLATION FOR COLD COUNTRIES - UTILISES CONCRETE
HOUSING PROVIDED WITH HEATING MECHANISMS
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A UNE INSTALLATION POUR LE
TRANSPORT DE FLUIDES, EN PARTICULIER D'hydrocarbonS, DANS LES PAYS
FROIDS.
ELLE SE CARACTERISE EN CE QU'ELLE COMPREND UN PIPE-LINE 5 A AU MOINS
UN TUBE DISPOSE A L'INTERIEUR D'UN OUVRAGE LINEAIRE CLOS CONSTITUE
D'UNE DALLE-SUPPORT 1 AU NIVEAU OU SENSIBLEMENT AU NIVEAU DU SOL, DEUX
ELEMENTS PORTEURS 2 ET UN TOIT 3 EN APPUI SUR LESDITS ELEMENTS
PORTEURS, ET EN CE QU'IL EST PREVU DES MOYENS DE CHAUFFAGE AFIN DE
MAINTENIR LA TEMPERATURE DUDIT FLUIDE TRANSPORTE A UNE TEMPERATURE
PREDETERMINEE.
APPLICATION AU TRANSPORT DU PETROLE DANS LES PAYS FROIDS.
Installation for transporting fluids, esp. hydrocarbons esp. for use
in cold countries, comprises a pipeline (5) with at least one tube
arranged inside a closed linear construction consisting of a
supporting slab (1) at ground level, two carrier beams (2) and a roof
(3) supported on the beams, the installation being provided with a
heating mechanism so as to keep the temperature of the fluid being
transported at a predetermined level. The installation is esp. for
transporting petroleum. The system avoids the need to bury the
pipeline deep in the earth where it is subject to internal and
external corrosion and damage due to pressure by rocks, causing
rupture.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a une installation de transport de
fluides, notamment d'hydrocarbons, dans les pays froids.
Le petrole a pris, durant les dernieres decennies, une place
preponderante en tete des differentes sources d'energie. Or, les
gisements petroliers sont le plus souvent eloignes des lieux de
consommation massive.
Il s'ensuit que le transport du petrole a pris une importance
considerable.
Parmi les divers modes de transport du petrole et de ses derives, le
transport par pipe-line a pris une place tres importante. D'une part,
la forme liquide et gazeuse des hydrocarbons convient parfaitement a
l'acheminement par canalisation. D'autre part, le trajet presque
rectiligne raccourcit les distances par rapport aux moyens plus
classiques de transport, par mer par exemple.
Pour un ecoulement optimal du fluide dans le pipe-line, il est
necessaire de transporter le fluide a une temperature superieure a une
certaine temperature minimale, en deca de laquelle la viscosite du
fluide augmente, tandis que la vitesse d'ecoulement diminue.
La temperature du fluide transporte est, par consequent, une donnee
fondamentale dans l'exploitation economique des pipe-lines.
Cette temperature minimale depend de la nature et de la composition du
fluide transporte. A titre d'exemple, le petrole brut, qui jaillit a
une temperature de 80-C environ, est transporte dans les pipe-lines a
une temperature qui doit etre superieure a 30 C.
Cette temperature est calculee pour chaque hydrocarbon, et plus
generalement pour chaque fluide transporte, de maniere connue en soi.
A l'heure actuelle et notamment dans les pays froids, le tube est
enfoui profondement dans le sol. Le tube, fabrique par etirage ou par
formage de tole avec soudure helicoidale ou longitudinale, protege
contre les corrosions interne et externe, est depose au fond d'une
tranchee, de plusieurs metres de profondeur, de l'ordre de 10 a 20
metres dans les regions tres froides, comme l'Alaska par exemple.
Entre le fond de la tranchee et la paroi inferieure du tube, sont
disposes des cables electriques de chauffage, paralleles a la
direction longitudinale du tube.
La pose des tubes s'effectue a l'aide d'un materiel specialise:
machine a creuser les tranchees, a deposer une couche de sable et de
gravillons au fond des tranchees, a souder les tuyaux et a les revetir
eventuellement de materiaux isolants, a deposer les cables de
chauffage, a remblayer. Toutes ces machines se deplacent a la vitesse
du chantier.
Lors de l'assemblage des tubes, par soudure a l'arc electrique en
plusieurs passes, une grande quantite de chaleur est degagee, qui peut
entrainer des risques d'effritement ou de destabilisation du terrain
dans l'immediat environnement de la conduite. Le tube peut se trouver
soumis a une veritable flexion due a des efforts differentiels selon
sa direction longitudinale. Une telle flexion peut etre la cause d'une
amorce de rupture.
Le risque d'apparition d'une amorce de rupture est renforce si une ou
plusieurs sections du tube se trouvent en appui sur un element
rocheux.
En cas de rupture, il est difficile de localiser la fuite, et en
consequence de proceder aux reparations necessaires.
Les ruptures sont la cause de pertes d'exploitation considerables.
Dans les pays froids, comme deja indique precedemment, le fluide
transporte est maintenu a une temperature de transport grace a des
moyens de chauffage, tels que des cables chauffants. En cas de panne
du circuit de chauffage, la societe d'exploitation du pipe-line rencon
tre la aussi des difficultes de localisation de la panne et de
reparation.
L'emploi de moyens tres modernes de detection des pannes, constitue
une tendance du developpement de l'exploitation des pipe-lines.
Toutefois, de tels moyens sont tres onereux si l'on veut atteindre une
grande fiabilite de detection.
Le but de la presente invention est de realiser une installation de
transport de fluide, notamment mais non exclusivement d'hydrocarbons,
particulierement applicable aux pays froids, c'est-a-dire aux regions
du globe sous l'influence d'un climat froid ou polaire.
Pour atteindre ce but, l'installation de transport selon la presente
invention comprend un pipeline a au moins un tube dispose a
l'interieur d'un ouvrage lineaire clos constitue d'une dalle-support
au niveau ou sensiblement au niveau du sol, de deux elements porteurs
et d'un toit en appui sur lesdits elements porteurs, des moyens de
chauffage etant prevus afin de maintenir la temperature dudit fluide
transporte a une temperature predeterminee.
De preference, ledit pipe-line est dispose a la partie superieure
dudit ouvrage, et est rigidement fixe a la face inferieure du toit.
Selon un mode de realisation preferentiel de l'invention, ledit
pipe-line comprend au moins deux tubes paralleles, de preference trois
tubes.
Le diametre des tubes est choisi en fonction des donnees techniques et
economiques de transport, et ce choix resulte d'un compromis entre les
investissements, les frais d'exploitation et l'evaluation des risques
financiers encourus lors d'une panne ou une rupture de l'un des tubes.
De preference, lesdits elements porteurs et le toit sont realises en
beton cellulaire.
Les moyens de chauffage sont multiples et utili sent diverses sources
d'energie, en fonction des possibilites energetiques des regions
traversees par l'installation de transport ou reliees par ladite
installation.
Ces moyens de chauffage comprennent des moyens de circulation d'un
fluide caloporteur a l'interieur de l'ouvrage, constitues par exemple
par une pluralite de canalisations lineaires, paralleles entre elles,
disposees sur la dalle-support.
Le fluide caloporteur peut etre l'water chaude provenant d'une
centrale nucleaire ou l'water chaude d'origine geothermique.
De plus, les moyens de chauffage comportent des pompes a chaleur
montees a l'exterieur et a l'interieur des elements porteurs de
l'ouvrage. Le rendement de tels appareils est optimal, en raison des
ecarts importants de temperature entre l'exterieur et l'interieur de
l'ouvrage.
Les moyens de chauffage comprennent egalement un reseau de cables
paralleles de basse tension en courtcircuit permanent, lequel reseau
est pris dans une chape coulee sur la face superieure de la
dalle-support.
De facon preferentielle egalement, eventuellement en complement des
moyens de chauffage deja cites, et selon les regions traversees par
l'installation, les moyens de chauffage comprennent des capteurs
d'energie solaire montes sur la face exterieure des elements porteurs,
et eventuellement sur le toit de l'ouvrage.
Selon la presente invention, l'installation pourra egalement comporter
des moyens d'emission d'un rayonnement de micro-ondes, fixes au tube
ou aux tubes de pipe-line a intervalles reguliers selon la direction
longitudinale du (ou des)dit(s) tube(s).
L'objet de la presente invention est egalement remarquable en ce qu'il
offre de grandes facilites lors des operations de maintenance.
En effet, selon un mode preferentiel de realisa tion de l'invention,
il est prevu un rail dispose sur la dalle-support pour le deplacement
d'un engin de maintenance, tel qu'un boggie.
L'ouvrage permet l'installation d'un reseau de cables haute tension,
en particulier a l'interieur, de maniere a simplifier les circuits de
transport conventionnels existants, tels que les pylones.
De facon avantageuse egalement, l'installation pourra etre associee a
des centrales atomiques, par exemple, afin de recuperer la chaleur
emise par lesdites centrales au moyen d'un circuit ferme, et des
relais pourront etre etablis entre plusieurs centrales existantes,
simplifiant les systemes de refroidissement et les diverses
installations peripheriques anti-pollution.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront
dans la description qui va suivre d'un exemple de realisation non
limitatif de l'objet de l'invention, accompagne d'un dessin dans
lequel: - la figure unique est une vue schematique en section
transversale d'une installation conforme a la presente invention.
Il doit etre bien entendu toutefois, que cet exemple, le dessin et les
parties descriptives correspondantes, sont donnes uniquement a titre
d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en
aucune maniere une limitation.
L'installation de transport est constituee d'un ouvrage edifie a
partir d'elements prefabriques principalement en beton cellulaire,
lequel materiau presente une grande resistance aux intemperies et un
bon pouvoir d'isolation thermique.
L'ouvrage comporte une dalle-support 1 en beton au niveau ou
sensiblement au niveau du sol, deux elements porteurs 2 en elevation a
partir de ladite dalle, formant appui pour un toit 3 de forme
sensiblement triangulaire.
Les elements porteurs 2 et le toit 3 sont realises en beton
cellulaire.
L'ouvrage constitue une enceinte lineaire close a l'interieur de
laquelle est dispose un pipe-line reference 5 comportant trois tubes
Sa, 5b, et 5c,paralleles, fixes a la face inferieure du toit 3 par
tout moyen approprie connu en soi, tels que des anneaux-supports non
representes et pourvus de pattes d'ancrage scellees dans le toit
Les tubes sont en acier, proteges contre la corrosion interne et
externe.
Le cout du transport proprement dit est inversement proportionnel au
diametre des tubes. Les frais d'exploitation varient en sens oppose.
Il existe, par consequent, un diametre optimal pour un debit donne, et
reciproquement pour un diametre donne, il existe un debit optimal, ou
mieux, une plage de debits optimale, celle pour laquelle le diametre
en cause assure le meilleur prix de revient.
Toutefois, les calculs economiques ne prennent pas toujours en compte
les pertes considerables dues a l'interruption de fonctionnement
causee par une panne ou une rupture de canalisation.
Ces pertes peuvent etre attenuees en utilisant plusieurs tubes,
conformement a un mode de realisation preferentiel de la presente
invention.
A titre d'exemple, dans le mode de realisation presentement decrit, le
pipe-line comprend trois tubes de diametre voisin de 1 000 mm, le
diametre du tube central pouvant etre superieur au diametre des deux
autres tubes.
On notera egalement que l'ouvrage est de dimension relativement
reduite, de hauteur voisine de 4 ou 5 metres par exemple, pour une
bonne stabilite et une meilleure resistance aux intemperies, et
notamment a l'action des vents violents.
Il va de soi que, toutefois, les dimensions de l'ouvrage dependront du
diametre des tubes utilises.
Les moyens de chauffage sont multiples et utilisent differentes
sources d'energie. Ils sont choisis en fonction des sources de chaleur
disponibles dans les regions traversees par l'installation.
Dans l'exemple presentement decrit, on a rassemble tous les moyens de
chauffage, mais il va de soi que leur presence simultanee dans
l'installation ou leur utilisation simultanee ne constitue qu'un mode
particulier de realisation de l'invention.
Ces moyens de chauffage comprennent, en premier lieu des moyens de
circulation d'water chaude, par exemple, constitues par des
canalisations 10, paralleles entre elles, disposees sur la face
superieure de la dalle-support 1.
De facon avantageuse, l'water chaude pourra provenir de centrales
nucleaires situees a proximite de l'installation de transport. Cette
water chaude pourra egalement etre d'origine geothermique, le sol de
certains pays froids etant pourvu de ces nappes.
Les moyens de chauffage comprennent egalement des pompes a chaleur 4a
et 4b, de type connu en soi, montees respectivement a l'exterieur et a
l'interieur des elements porteurs 2.
Un reseau double de cables de haute tension 7 peut etre monte sur la
face interieure des deux elements porteurs 2. La chaleur produite par
le passage du courant est diffusee par les supports-ecrans 8 en
materiau isolant adequat assurant une repartition rationnelle de cette
emission et la securite d'utilisation de cette source captee.
En complement eventuel, les moyens de chauffage comprendront un reseau
de cables de basse tension 11 en court-circuit permanent pris dans une
chape 15 coulee dans une cuvette prevue a cet effet dans la face
superieure de la dalle-support 1, et un ecran reflecteur 12 du
rayonnement thermique dispose entre la dalle-support 1 et les cables
de basse tension.
En complement egalement, les moyens de chauffage comprennent des
capteurs d'energie solaire 6 montes sur la face exterieure des
elements porteurs 2 et un circuit de micro-ondes applique directement
sur les pipe-lines cette emission est obtenue a l'aide de magnetrons
13 fixes a intervalles reguliers, dont l'action est uniquement
interne; la chaleur ainsi produite est diffusee a l'interieur des
tubes.
Les capteurs d'energie solaire 6 peuvent servir egalement au chauffage
partiel de l'water des canalisations 10.
Les differents moyens de chauffage seront utilises en fonction des
possibilites et ressources energetiques des regions traversees.
Au pied des elements porteurs 2, un reseau ferroviaire 9 pouvant
supporter un petit boggie equipe du materiel de maintenance, permet
l'entretien rapide de l'ouvrage et de ses diverses installations. Le
boggie est propulse par un moteur electrique pouvant fonctionner sur
le circuit basse tension decrit precedemment.
La pose des tubes dans un ouvrage a la surface du sol offre l'avantage
d'une utilisation rationnelle et maximale de toutes les sources
d'energie thermiques disponibles, permet d'assurer simultanement des
fonctions de transport d'autres moyens energetiques (cables haute
tension par exemple) et facilite considerablement les operations de
maintenance.
La reference 14 designe des appareils de securite pour la detection de
toute anomalie: hydrocarbon, echappement de gaz, pertes dans un
systeme de chauffage, par exemple.
Ainsi que cela ressort de ce qui precede, 11 invention ne se limite
nullement a ceux de ses modes de realisation et d'application qui
viennent d'etre decrits de facon plus explicite; elle en embrasse, au
contraire, toutes les variantes qui peuvent venir a l'esprit du
technicien en la matiere, sans s'ecarter du cadre, ni de la portee, de
la presente invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Installation de transport de fluides, notamment d'hydrocarbons,
applicable en particulier au transport dans les pays froids,
caracterisee en ce qu'elle comprend un pipe-line (5) a au moins un
tube dispose a l'interieur d'un ouvrage lineaire clos constitue d'une
dalle-support (1) au niveau ou sensiblement au niveau du sol, de deux
elements porteurs (2) et d'un toit (3) en appui sur lesdits elements
porteurs, et en ce qu'il est prevu des moyens de chauffage afin de
maintenir la temperature dudit fluide transporte a une temperature
predeterminee.
2 - Installation de transport selon la Revendication 1, caracterisee
en ce que ledit pipe-line (5) est dispose a la partie superieure dudit
ouvrage, et est rigidement fixe a la face inferieure du toit (3).
3 - Installation de transport selon l'une quelconque des
Revendications 1 et 2, caracterisee en ce que ledit pipe-line comprend
au moins deux tubes (5a, 5b) paralleles. 4e- Installation de transport
selon la Revendication 3, caracterisee en ce que ledit pipe-line (5)
comprend trois tubes (5a, 5b, 5c) paralleles. 5-- Installation de
transport selon la Revendication 1, caracterisee en ce que lesdits
elements porteurs (2) et le toit (3) sont realises en beton
cellulaire. 6-- Installation de transport selon la Revendication 1,
caracterisee en ce que lesdits moyens de chauffage sont des moyens
multiples de chauffage utilisant plusieurs sources d'energie
thermique. 7-- Installation de transport selon la Revendication 1,
caracterisee en ce que lesdits moyens de chauffage comprennent des
moyens de circulation d'un fluide caloporteur a l'interieur de
l'ouvrage. 8~- Installation de transport selon la Revendication 7,
caracterisee en ce que lesdits moyens de circu lation d'un fluide
caloporteur sont constitues par une pluralite de conduites lineaires
(10) paralleles entre elles, disposees sur la dalle-support (1). 9e ~
Installation de transport selon l'une quelconque des Revendications 7
et 8, caracterisee en ce que ledit fluide caloporteur est l'water
chaude provenant d'une centrale nucleaire ou une water chaude
d'origine geothermique. 10g- Installation de transport selon l'une
quelconque des Revendications 1,6, 7, 8 et 9, caracterisee en ce que
lesdits moyens de chauffage comprennent, en outre, des pompes a
chaleur (4a, 4b) montees a l'exterieur et a l'interieur des elements
porteurs (2) de l'ouvrage. 11 - Installation de transport selon l'une
quelconque des Revendications 1,6,7,8,9 et 10, caracterisee en ce que
lesdits moyens de chauffage comprennent, en outre, un reseau de cables
paralleles de basse tension (11) en court-circuit permanent, lequel
reseau est pris dans une chape (15) coulee sur la face superieure de
la dalle-support (1). 1 2v- Installation de transport selon l'une
quelconque des Revendications 1 et 6 a 11, caracterisee en ce que
lesdits moyens de chauffage comprennent, en outre, des capteurs
d'energie solaire (6) montes sur la face exterieure des elements
porteurs (2), et eventuellement sur le toit (3) de l'ouvrage. 13*-
Installation de transport selon l'une quelconque des Revendications 1
et 6 a 12, caracterisee en ce que lesdits moyens de chauffage
comprennent, en outre, des moyens d'emission d'un rayonnement de
micro-ondes, fixes au tube ou aux tubes du pipe-line (5), a
intervalles reguliers selon la direction longitudinale du (ou des)dits
tube(s). 14*- Installation de transport selon la Revendication 1,
caracterisee en ce qu'il est prevu un rail (9) dispose sur la
dalle-support (1) pour le deplacement d'un engin de maintenance, tel
qu'un boggie. 15"- Installation de transport selon la Revendication 1,
caracterisee en ce qu'il est prevu des supports lineaires (8) pour un
reseau de cables de haute tension (7), montes a l'interieur de
l'ouvrage, lesdits cables de haute tension constituant en outre un
moyen de chauffage supplementaire a l'interieur dudit ouvrage.
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