Les câbles ombilicaux sous-marins intègrent de multiples fonctions telles que la communication par fibre optique, la transmission de commandes de télécommande, la transmission d’images vidéo, l’alimentation électrique à distance et le transport de liquides et de gaz de travail, servant ainsi de liaison de transmission optoélectronique entre les équipements sous-marins. Ils sont non seulement capables de transmettre des charges, de l’énergie, des informations et des substances aux équipements sous-marins, mais aussi de résister à des conditions extrêmes telles que la haute pression, la forte salinité et les basses températures des environnements en eaux profondes, tout en faisant preuve d’une résistance à la corrosion par l’eau de mer et à l’usure. La longueur utile d’un câble ombilical varie généralement de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres, et les différents modèles d’équipements sous-marins fonctionnant à des profondeurs différentes imposent des exigences techniques variées aux câbles ombilicaux. Par conséquent, la technologie des câbles ombilicaux est complexe et leur processus de fabrication est exigeant.
Les principales fonctions du câble ombilical utilisé dans les systèmes de production sous-marins sont les suivantes : ① assurer l'alimentation hydraulique des actionneurs des vannes sous-marines ; ② fournir de l'énergie électrique aux boîtiers de commande, aux pompes électriques, etc. ; ③ offrir un canal de transmission de données pour la commande à distance et la surveillance des installations sous-marines et des puits de pétrole ; ④ acheminer les fluides nécessaires (tels que le méthanol et les inhibiteurs de corrosion) vers les puits de pétrole ; ⑤ transporter le pétrole brut et le gaz naturel du puits vers la plate-forme ou à terre.
En fonction des exigences d'utilisation, les câbles ombilicaux destinés aux systèmes de production sous-marins sont généralement classés en deux catégories : les câbles dynamiques et les câbles statiques. Au sein d'un même projet, la structure centrale des câbles dynamiques et des câbles statiques est identique. Les câbles dynamiques doivent résister à des forces mécaniques plus importantes et plus complexes, et leurs exigences en matière de conception de l’armature sont plus élevées que celles des câbles statiques. La longueur de pose des câbles statiques pouvant atteindre plusieurs kilomètres, il est nécessaire de réduire leur masse et leur volume pour répondre aux exigences de production, de transport, de construction et de coût. Les câbles dynamiques sont sensibles à l’influence du vent, des vagues, des courants et des mouvements des corps flottants pendant leur installation et leur exploitation, ce qui nécessite une analyse mécanique locale et globale afin de garantir un fonctionnement sûr tout au long de leur durée de vie. En revanche, pour les câbles statiques, il suffit généralement de prendre en compte des aspects tels que la stabilité sur le fond marin.
En fonction de leur structure, les câbles ombilicaux utilisés dans les systèmes de production sous-marins peuvent être classés en plusieurs catégories : les câbles ombilicaux à tube en acier, les câbles ombilicaux à tuyau thermoplastique, les câbles ombilicaux électriques et les câbles ombilicaux multifonctionnels. Les câbles ombilicaux à tube en acier se distinguent par leur résistance à l’écrasement, leur solidité et leur résistance chimique, sans aucune fuite de liquide. Cependant, ils présentent certaines limites, telles qu’un grand rayon de courbure, une sensibilité à la fatigue, un coût élevé, des difficultés d’exploitation et des délais de livraison longs. À l’inverse, les câbles ombilicaux à tuyau thermoplastique offrent des avantages tels qu’un faible coût, une facilité d’utilisation et un petit rayon de courbure. En revanche, ils présentent une résistance à l’écrasement et une résistance chimique moindres, et sont sujets aux fuites de liquide ainsi qu’à la dilatation sous pression interne. Parmi ceux-ci, les tuyaux en acier inoxydable super duplex se caractérisent par une faible latence de réponse et une imperméabilité au fluide de transmission, ce qui en fait le choix privilégié pour la conception de câbles ombilicaux de grande longueur. Dans des environnements d’utilisation dynamiques en eaux peu profondes ou lorsque l’équipement doit être enroulé et déroulé à plusieurs reprises, les tuyaux thermoplastiques, qui offrent une bonne flexibilité et un rayon de courbure plus petit, constituent le meilleur choix. Les deux types de câbles présentent leurs avantages respectifs et sont souvent utilisés en combinaison dans les applications pratiques.