Brevet FR2132456A1 — publié le 19721117

i 2132456 La présente invention se rapporte à "une installation de turbine à gaz comportant un réservoir-accumulateur d'air souterrain, en particulier dans une caverne d'un gisement de sel. Dans une telle installation, le trou de forage 5 de l1accumulâteur d'air souterrain est pourvu d'un tubage composé de plusieurs tubes concentriques. Il est usuel de remplir de ciment l'espace annulaire compris entre le tubage et la roche qui l'entoure, et il importe que ce remplissage de ciment assure une fermeture absolument étanche à l'air. Le tube d'ex-10 traction d'air peut ensuite être suspendu dans ce revêtement ou cuvelage du trou de forage. Ce tube sert de tube de protection au cuvelage lors du rinçage des cavernes. Lors de l'accumulation de fluides gazeux, on a fermé jusqu'à présent l'espace annulaire compris entre le 15 cuvelage du trou de forage et le tube d'extraction d'air, dans la partie inférieure du trou de forage, par une garniture dite "packer", et introduit un liquide de protection au-dessus de cette garniture. Cela procure au tubage, dans cette zone, une protection suffisante contre la corrosion. 20 Dans le cas d'accumulateurs d'air, le li quide de protection peut avoir, outre sa fonction de protection contre la corrosion, également un effet de calorifugeage contre des variations de température de l'air accumulé, à condition que la garniture ne constitue pas de pont de chaleur notable. 25 Lors du prélèvement relativement rapide de 1*air accumulé pour le fonctionnement de la turbine à gaz, l'état de l'air accumulé change de façon adiabatique , c'est-à-dire qu'il se produit une diminution de pression accompagnée d'une baisse de température. Pendant l'introduction de l'air commrimé, le changement d'état 30 de l'air résiduel enfermé a lieu dans le sens inverse, mais généralement de façon plus lente. En raison des dilatations et conductions thermiques différentes du tubage du trou de forage et de la roche qui l'entoure, ainsi que de la masse de béton, les variations de température du tubage du trou de forage pen-35 dant le fonctionnement doivent rester à l'intérieur de limites déterminées, relativement étroites, car dans le cas contraire, des fuites risqueraient de se produire. L'introduction de garnitures d'étanchéité annulaires du type "packer" présentant un diamètre extérieur 40 de, par exemple, 0,5 i dans des trous de forage d'une profondeur 72 11935 2 2132456 de 500 m et davantage exige la mise en oeuvre de moyens techniques considérables. En outre, il faut qu'une fermeture étanche au liquide de protection introduit dans l'espace annulaire disponible au-dessus de la garniture soit assurée malgré les 5 différences de pression importantes. L'effet d'étanchéité d'une garniture installée de cette manière peut être compromis dans le cas de variations de la pression d'air, notamment dans le cas d'un prélèvement temporairement complet de l'air. Cependant, cela ne permet toujours pas 10 d'empêcher que les sections de tubes se trouvant en dessous de la garniture ne sont pas protégés contre la corrosion du fait qu'elles sont exposées à des précipitations de l'humidité de l'air, apparaissant en cas de diminution de la pression à la suite du prélèvement d'air. En combinaison avec des particules de 15 sel provenant des cavernes, ces précipitations provoquent obligatoirement une corrosion intense des sections de tubes libres. La présente invention remédie à ces inconvénients. L'invention permet de renoncer complètement à des garnitures du type "packer" ou à des garnitures d'étanchéité 20 semblables, grâce au fait que l'introduction de l'air dans l'accumulateur s'effectue entièrement ou partiellement par l'espace annulaire délimité par le tube de protection et le cuvelage du trou de forage. Il est possible, même pendant le fonctionnement en régime de prélèvement d'air, d'introduire encore de l'air, 25 par exemple un flux partiel de l'air de combustion, en tant qu'air frais dans l'espace annulaire, ce qui assure une protection contre la corrosion de toutes les sections de tubes. En effet, si un flux partiel d'air frais comprimé est introduit depuis le haut dans l'espace annulaire,- même pendant le prélève-30 ment d'air jfcour le fonctionnement de la turbine à gaz, eNt qu'un écoulement descendant de l'air dans tout l'espace annulaire est ainsi entretenu, des précipitations de l'humidité de l'air ne peuvent pas se produire dans cet espace annulaire, de sorte qu'une corrosion est également exclue. 35 Lors de l'écoulement descendant de l'air frais dans l'accumulateur, cet air absorbe une quantité notable de la chaleur cédée au tube d'extraction par l'air de combustion s'écoulant vers le haut. Le tube d'extraction peut être pourvu de façon supplémentaire, sur sa face intérieure, d'une 40 couche de protection appropriée contre la corrosion, par exemple 72 11935 3 2132456 d'un revêtement de résine synthétique, ce revêtement ayant en même temps un effet de calorifugeage. Lors du régime de compression, l'ensemble de l'air frais ou: une partie de cet air s'écoule vers le bas dans l'accumulateur par l'espace annulaire, ce qui fait que pendant la compression de l'air enfermé, m écoulement ascendant dans l'espace annulaire est empêché avec certitude. Par conséquent, l'humidité de l'air et les particules de sel provenant de 1'accumulateur ne peuvent pas parvenir dans l'espace annulaire et ne peuvent pas précipiter sur les parois des tubes. Il est possible de régler la température de l'air frais pour l'adapter ainsi à la température de la roche. Par addition à l'air de quantités dosées de produits anticorrosion avant des périodes d'arrêt prolongées, il est possible de protéger les parois de l'espace annulaire contre la rouille. Pour la description plus détaillée de l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé qui permet de comparer un agencement de type connu avec un agencement réalisé conformément à l'invention ; sur ce dessin : la figure 1 représente schématiquement une installation connue réalisée suivant la technique usuelle ; les figures 2 et 3 représentent une installation réalisée suivant la technique conforme à la présente invention. Sur les deux premières figures, la référence 1 désigne un accumulateur d'air souterrain réalisé sous la forme d'une caverne dans un gisement de sel, cet accumulateur se trouvant en communication avec la surface 3 par un trou de forage 2. Le revêtement ou cuvelage du trou de forage est référencé 4, un remplissage de ciment étant prévu dans l'espace annulaire compris entre le cuvelage 4 et la roche 5» La référence 6 désigne le tube de protection qui, pendant le fonctionnement de la turbine à gaz, est utilisé comme tube d'extraction d'air. Comme le montre la figure 1, il était usuel jusqu'à présent de prévoir une garniture d'étanchéité annulaire 7 dite "packer", au-dessus de laquelle se trouve un liquide de protection 8. Par contre,sur la figure 2, une telle garniture dite "packer" est superflue, du fait que l'ensemble de 72 11935 * 2132456 l'air ou une partie de cet air est envoyé vers le bas dans la cavité 1 par l'espace annulaire 9 compris entre le tube de protection 6 et le cuvelage 4 du trou de forage. L'air pénètre dans le sens de la flèche 10 dans l'espace annulaire 9 par la canali-5 sation 11 pourvue d'un organe d'arrêt 12 et s'écoule dans le sens de la flèche 13 vers le bas dans l'accumulateur. L'extraction de l'air de l'accumulateur s'effectue dans le sens de la flèche 14 par l'espace annulaire 15 à l'intérieur du tube de protection 6. Le tube de protection 6 utilisé en tant que tube 10 d'extraction d'air est pourvu intérieurement d'une couche de protection calorifuge non représentée en détail, faisant également office de couche de protection contre la corrosion. L'air accumulé parvient par la canalisation 16 pourvu de l'organe d'arrêt 17 dans le sens de la flèche 18 à l'installation de turbine à 15 gaz. Le tube 19, 20 sert à l'assèchement, la saumure et l'eau résiduelle étant retirées dans le sens de la flèche 21. Tandis que dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, les tubes 6 et 16 servant à l'extraction de l'air accumulé ne sont traversés que dans le sens 20 ascendant, il est également possible d'utiliser ces tubes entièrement ou partiellement pour introduire l'air à accumuler, et de les faire fonctionner ainsi dans le sens descendant. La figure 3 représente un exemple de réalisation permettant cette variante. Lors de l'extraction de l'air par le tube de protec-25 tion 6 servant de tube d'extraction d'air, l'air s'écoule dans le sens de la flèche 18 à travers la canalisation 16 pourvue d'organes d'arrêt 17a et 17b et parvient finalement par la canalisation 23, dans le sens de la flèche 24, vers l'installation de turbine à gaz. 30 Lors de l'introduction de l'air à accumu ler , cet air s'écoule par la même canalisation 23, mais dans le sens de la flèche 25, le flux principal traversant la canalisation 16 et le tube de protection 6 dans le sens de la flèche 26 lorsque les organes d'arrêt 17a et 17b sont ouverts. Un flux 35 partiel de l'air comprimé devant être introduit dans l'accumulateur parvient par l'organe anti-retour 27 et l'organe d'arrêt 12 dans la canalisation 11 où l'air s'écoulant dans le sens de la flèche 10 est envoyé vers le bas dans l'accumulateur, par l'espace annulaire 9« 72 11935 5 2132456 l'organe d'arrêt 12 peut évidemment être réalisé sous la forme d'une vanne de réglage, ce qui permet alors de doser avantageusement le flux partiel d'air s'écoulant par cette vanne. La soupape anti-retour 27 empêche un flux 5 ascendant dans l'espace annulaire 9 lors du prélèvement d'air, un tel flux ascendant présentant un risque de corrosion pour le tube de protection 6. Par conséquent, le tube d'extraction d'air est toujours protégé contre les corrosions, du fait qu'il porte une couche de protection sur sa face intérieure et que 10 sa face extérieure reste à l'abri de tout flux d'air ascendant, comme décrit précédemment. Le cas échéant, comme indiqué par la flèche 28, on peut également, lors du prélèvement d'air de l'accumulateur, l'organe d'arrêt 29 étant ouvert, refouler une faible quantité d'air dans l'espace annulaire 9» pour empêcher 15 ainsi avec certitude, en combinaison avec la soupape anti-retour 27, tm écoulement ascendant dans l'espace annulaire 9» 72 11935 s 2132456 REVENDICATIONS 1. Installation de turbine à gaz comportant un accumulateur d'air souterrain, en particulier dans une caverne d'un gisement de sel, le trou de forage de cet accumu-5 lateur étant pourvu d'un tubage composé de plusieurs tubes concentriques, caractérisée par le fait que l'introduction de l'air dans l'accumulateur s'effectue entièrement ou partiellement par l'espace annulaire délimité par le tube de protection et le revêtement ou cuvelage du trou de forage. 10 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un flux partiel de l'air de combustion s'écoule en tant qu'air frais vers le bas dans l'espace annulaire, même pendant le fonctionnement de la turbine ou des turbines à gaz. 15 3. Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le tube de protection est revêtu intérieurement d'une couche anticorrosion et calorifuge, en particulier d'une couche de résine synthétique. 4. Installation suivant l'une quelconque 20 des revendications 1 à 3» caractérisée par le fait qu'un dispositif de réglage maintient la température de l'air introduit dans l'accumulateur au voisinage de la température de la yoche » 5« Installation suivant l'une quelconque 25 des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que des additifs anticorrosion sont ajoutés, notamment avant les périodes d'arrêt prolongées, en quantités dosées, à l'air frais introduit depuis le haut.