Conception de multimatériaux et dimensionnement - IUT Bordeaux 1...

Conception des multimatériaux et dimensionnementPage 16Page 5Conception des multimatériaux et dimensionnementConception optimisée de multimatériaux :application aux conduites du génie pétrolierUne exploitation offshore classique d’hydrocarbures impliquel’utilisation de différents types de lignes parmi lesquelles on peutciter les lignes d’injection d’eau, les lignes de production d’huilebrute (mélange multiphasique) ou encore les lignes d’exportationd’huile morte ; certaines de ces lignes reposent sur le sol sous-marin,mais d’autres, les risers, sont verticales.Les structures sous marines, et en particulier les lignes, sontsoumises à différents modes de sollicitations, fonction des phases deleur cycle de vie. Parmi les phases critiques, on distinguel’installation et l’exploitation, prévue sur 20 ans. Au delà d’unetranche d’eau classique d’environ 1500 m - on parle d’offshore ultraprofond - les problèmes déjà contraignants deviennentparticulièrement critiques. Les critères techniques sont alors plussévères et les solutions classiques proposées actuellement - tubesacier - ne sont plus applicables. On admet que des solutionsimpliquant des multimatériaux sont réalistes, d’autant que le coûtdu baril ne cesse d’augmenter, mais il n’existe pas de méthoderationnelle de conception de ce type de structure.L'analyse du cahier des charges fonctionnel de la structure et lacomplexité des requêtes du cahier des charges du matériau ontimposé, faute de pouvoir trouver une solution parmi les matériauxmonolithiques disponibles, la recherche d'une combinaison dematériaux suivant une démarche méthodique.Cette structure est constituée d'une paroi mince de polyéthylènes'appuyant sous l'effet de la pression interne de l'enceinte, sur unréseau de fibres polyéthylène formant des alvéoles à parois mincesdans lesquelles un isolant en céramique poreuse a préalablement étélié à l'enveloppe en polyéthylène. Les parois alvéolaires fibreuses ontpour rôle de supporter la pression interne et de contrarier lapropagation des ondes de choc. L'enveloppe en polyéthylènetransmet au réseau fibreux les efforts liés à la pression interne etlaisse échapper par les alvéoles le contenu de l'enceinte dès que latempérature dépasse un seuil critique malgré la présence de l'isolant.La démarche suivie lors de cette étude a permis de mettre enévidence l'importance des questions de mise en œuvre dans laconception des multimatériaux. Elle a de plus orienté des travauxvers le traitement des requêtes incompatibles au sein d'un cahier descharges, qui sont en général la cause de l'absence de solution parmiles matériaux monolithiques.Représentation schématique d’un champ offshore (source Saipem SA)Montage de mise en œuvre du multimatériaux : injection du PEHD