Brevet FR2137918A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés et appareils de réduction, de collecte et de récupération de déversements huileux ou autres, présents à la surface des océans, golfes ou autres étendues d'eau. Elle a pour objet un procédé et un système permettant d'obtenir un meilleur rendement de réduction et de récupération, comparativement aux méthodes connues, et dans des situations plus variées et plus difficiles, qui limitaient I'efficacité des sys thèmes suivant l'art antérieur. La présente invention utilise et améliore le barrage filtrant souple, décrit dans le brevet américain nO 3 537 587, de Calvin L. Kain. Suivant ce brevet, on utilise, pour entourer la nappe d'huile, une barrière forme par un filet souple, lesté, supporté en position verticale par des flotteurs allongés, placés d'un ou des deux côtés du filet, une partie du filet émergeant d' une certaine distance au-dessus de l'eau pour arrêter les clapotis des vagues, le restant étant immergé. Le filet, situé au-dessous de la surface, est constitué par une structure filtrante, hydrophobe et oléophile, qui peut être traversée par l'eau mais arrête les hydrocarbures. La présente invention apporte des perfectionnements aux barrières de ce type.Elle fournit un procédé et un appareil permettant un emploi, plus efficace que précédemment, de tels barrages, pour la délimitation, la réduction exila collecte d'hydrocarbures déversEs à la surface de grandes étendues d'eau. L' invention est particulièrement avantageuse lorsqu'un déploiement immédiat du dispositif et sa mise en oeuvre rapide sont nécessaires, pour des raisons diverses, par exemple présence de courants violents, mauvais temps ou autres circonstances difficiles. Selon un autre trait de l'invention, elle permet de récupérer jusqu'à 90% du déversement, dans des mers présentant des creux de l'ordre de deux mètres et près de 100% dans des conditions plus favorables, par exemple une houle de 0,6 mètre L'invention a encore pour objet un système de barrage, utilisable avec efficacité et sécurité en association avec un chaland ou autre bateau de collecte d'huile, et avec un dispositif de reprise d'huile à la surface de la mer et de rejet de cette huile dans la citerne du chaland. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet canadien nO 735 254. Le système suivant l'invention présente également l'avantage d'être de construction relativement économique, de rangement aisé sous forme compacte et de déploiement rapide en cas de besoin. En variante, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé ge dans des installations permanentes, comportant des bouées d'amarra/ ou autres moyens d'ancrage, qui constituent une précaution contre les risques de propagation des déversements, dans une zone exposée. Il est durable et réalisé au moyen de procédés de construction et de matériaux capables de résister à l'exposition prolongée aux tempêtes et autres agents de destruction. En morne temps, il est facile à déployer et à ranger, de façon répétée, sans risque de détérioration de sa structure ou des matériaux qui le constituent. Le dispositif suivant l'invention peut être déployé et transporté dans la zone à nettoyer, rapidement et de façon sûre, mdme dans des conditions extérieures difficiles. Il peut être utilisé particulièrement pour réduire et recueillir les déverse- ments.déjà dispersés ou divisés par l'action des courants. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif obtenu peut être déployé et utilisé avec des remorqueurs, chalands et autres bateaux de travail, de type usuel, sans qutil soit nécessaire de les modifier notablement. Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre par un équipage ordinaire, avec relativement peu d'entraSnement, et au moyen de bateaux usuels ; il peut donc fournir unekrotection courante, dans toutes les zones de risque où se trouvent des puits de pétrole en mer, ou des installations de transport et de transfert de pétrole. Le dispositif suivant l'invention comprend deux barriè- res allongées, du type général précédemment décrit, maintenues en position mutuellement convergente par fixation de leurs extrémi- tés convergentes à un chaland ou autre élément de référence, à l'aval de la nappe, et fixation de leurs extrémités divergentes à des remorqueurs séparés/ou autres dispositifs capables de maintenir en tension les barrières et de les écarter en entonnoir de manière à intercepter la nappe influente. Un dispositif de relevage d'huile, monté sur le chaland, ou à proximité, comne décrit dans le brevet précité, est placé à l'endroit le plus convenable pour la collecte de l'huile, c'est-à-dire au point de concentration maximale de la nappe.Les difficultés habituelles de fuite supérieure et inférieure, au-dessus et au-dessous des bords des bar rières, à leurs extrémités convergentes, du fait des forces hydrauliques, de l'action des vagues et de la concentration de II huile à cet endroit, sont résolues par la présente invention. La manière, caractéristique de l'invention, de tirer parti de la barrière physique au-dessus de la surface, ainsi que des propriétés de filtration de la structure au-dessous de la surface, permet d' arrêter efficacement l'huile, malgré les courants relatifs de vitesse élevée, et le dispositif élévateur peut ainsi récupérer jus qu' 98% de l'huile qui penètre dans les limites de ltentonnoir. Ce rendement est possible avec des courants relatifs atteignant 8 noeuds environ, et des vents engendrant des houles de 4 à 5 mètres. D'autres caractéristiques de l'invention concernent la construction perfectionnée de la barrière proprement dite, notamment de ses extrémités de remorquage, et la constitution de la paroi en tant que dispositif de barrage et de filtration. L'invention sera mieux comprise à la lumiere de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés. Fig. 1 est une vue en plan d'un appareil conforme à la présente invention. Fig. 2 est une coupe schématique de la barrière filtrante utilisée dans le présent système. Fig. 3 est une vue en perspective de la barrière, montrant certaines caractéristiques de l'invention. Figs 4, 5 et 6 sont respectivement des vues de dessus, de côté et en bout d'une barre de remorquage et d'une structure flottante combinées, utilisées à l'extrémité de tête, ou divergez te, de chaque barrière. Fig. 7 représente un dispositif de liaison qui retient les extrémités convergentes des deux barrières, en des points espacés de leur longueur, et empêche leur écartement, et Fig. 8 est une vue en perspective du dispositif de fixation des extrémités de queue des barrières au système d'écrémage ou de reprise, permettant un mouvement relatif de tangage et de roulis, sans perte appréciable d'huile. Sans entrer dans les détails, on sait que le barrage décrit mexicain décrit dans le brevet/n 3 537 587 utilise un filet ou grillage vertical supporté par un ou plusieurs flotteurs, une partie de cet obstacle dépassant au-dessus de la surface de l'eau et une autre partie étant immergée. La partie émergée est recouverte, ou munie de façon appropriée, d'une feuille imperméable è la fois à l'eau et aux hydrocarbures. Elle forme donc une barrière contre les vagues ou clapotis, tandis que la partie immergée comprend une couche filtrante hydrophobe et oléophile, que liteau traverse facilement mais qui arrête les hydrocarbures, pétrole brut par exemple. La partie inférieure de la barrière est stabilisée, de façon à ce que le filet reste vertical dans liteau. Dans cette position, le courant peut traverser la partie immergée, tandis que l'huile est retenue à l'intérieur de l'enceinte. Sur la figure 2, la partie supérieure devla barrière B est désignée par Ba, et la partie inférieure par Bb. Dans une application courante, par exemple pour l'emploi en haute mer, la partie supérieure dépasse, au-dessus de la surface de l'eau, d' environ 75 cm. La partie inférieure oléophile et hydrophobe peut être traversée par l'eau de mer, alors que la partie supérieure est imperméable à tout écoulement et comporte de préférence un revQ- tement vinylique ou analogue. Des flotteurs P1 et P2, placés de part et d'autre de la barrière, horizontalement à la surface de 1' eau, maintiennent le filet au niveau relatif voulu. Des stabilisateurs appropriés, par exemple des lests placés sur le bord inférieur de la barrière, maintiennent celle-ci en position verticale, comme représenté. On voit, sur la figure 1, que le déploiement de deux barrières convergentes B1 et B2 est obtenu par fixation de leurs extrémités convergentes B'1 et B'2 à un bateau-citerne, ou autre embarcation, et fixation de leurs extrémités divergentes, B"1 et B"2, à des remorqueurs 1 et 2. Sur la figure, la nappe d'huile est supposée se déplacer, sous l'action du courant, relativement au système de barrage, dans le sens de la flèche, les remorqueurs 1 et 2 ayant pour rôle de maintenir les extrémités divergentes écartées l'une de l'autre, d'une distance convenable, et de tendre les barrières de façon à déterminer un entonnoir résistant à la force du courant.A l'extrémité aval, où les deux barrières convergent, est monté un dispositif d'écrémage ou de relevage d'huile 10, par exemple du type décrit dans le brevet précité, dont la sortie se déverse, par un tuyau 12,dans une citerne 14. Cette derniers peut être également maintenue en place au moyen d'un remorqueur 3, afin d'équilibrer le système contre les forces exercées par les remorqueurs 1 et 2 et aussi pour adopter la meilleure position del'ap- pareil par rapport à l'emplacement et au mouvement de la nappe d' huile. Dans une situation caractéristique, la nappe d'huile provient d'une source donnée, par exemple une tête de puits accidentée, ou d'un tuyau ou navire en avarie. Dans presque toutes les étendues d'eau, il existe des courants, et la nappe tend à sté- loigner de la source, en direction aval, et à se répandre sur une grande distance. Le présent système intercepte la nappe en déplacement. Dans la plupart des cas,il n'est pas possible de l'entou- rer complètement, mais de la diviser et de la recueillir par segments ou zones, jusqu'à ce que toute l'huile soit pratiquement récupérée, sans risque pour l'environnement. Le fonctionnement du dispositif suivant l'invention est le suivant. Lorsqu'un déversement se produit, les opérateurs du système fixent immédiatement les extrémités de tête, ou de remorquage, B"1 et B"2, des deux barrières, aux remorqueurs 1 et 2, au moyen d'aussières ou câbles 18 fixés aux barres 20 de remorquage des barrières respectives. L'ensemble des barrières, du bateauciterne et de l'appareillage associés fixés aux extrémités de queue'1 et B'2, est alors remorqué sur le lieu de l'accident, le remorqueur 3 étant ou non attaché à la citerne.Il est toutefois préférable d'utiliser ce dernier remorqueur, car il permet de cor riger- la position de l'extrémité de queue de l'assemblage, pendant son déplacement à travers des courants transversaux ou dans des passages étroits, avec des courbes nécessitant un guidage des deux extrémités de l'ensemble remorqué. Lorsque le dispositif arrive à sa première position de travail, l'angle d'ouverture x (figure 1) est réglé, à partir d'un point convenable, par exemple un des remorqueurs ou le bateau-citerne, qui dirige par radio le mouvement des autres bateaux. On a remarqué que la vitesse relati- ve du courant fixe la valeur optimale de l'angle de divergence entre les barrières. Par exemple,pour un courant relatif de trois noeuds, l'angle x doit être de l'ordre de 600, de 450 pour cinq noeuds, et de 300 pour huit noeuds.Avec ces valeurs, la traction de maintien en position des barrières est suffisante sans être excessive. Une divergence trop grande, pour un courant donné, tend à augmenter le risque de relachage d'huile, et une divergence trop faible réduit bien entendu la largeur utile d'entrée de4'en- tonnoir. Des liaisons 21 (figure 6) sont disposées entre les deux barrières, près de leurs extrémités convergentes, par exemple à des distances de 3, 9, 20 et 30 mètres du dispositif de reprise d' huile. Chaque élément d'interconnexion est fixé à un des montants des barrières, au moyen d'un câble attaché au sommet et à la base de ces montants. Ainsi, à l'extrémité convergente du système, la relation angulaire des deux barrières est réglée avec précision et maintenue par les câbles de liaison, à une valeur relativement faible de l'angle de convergence, de l'ordre de 300 ou moins, sur une distance de 30 mètres environ mesurée sur les barrières combinées.De cette façon, on est sûr que l'huile qui se rassemble va se déplacer de façon régulière et prévisible, pour se concentrer à la bouche du dispositif d'écrémage ou de reprise, qui ramasse l'huile à la surface de l'eau et la déverse dans la citerne associée. En ce qui concerne la construction de la barrière proprement dite, on voit, sur la figure 3, qu'elle comprend sensi- blement sur toute sa hauteur, un filet ou grillage 30 galvanisé et protégé par un revêtement vinylique, renforcé et supporté par endroits par des montants 22 en tube épais d'acier galvanisé. Ces montants sont disposés à intervalles de l'ordre de un mètre, le long de la barrière. De façonEourante, la barrière est réalisée en tronçons de 30 mètres de long, mesurés entre les extrémités de câbles.24 de tension qui passent dans des raccords tubulaires 26, fixés aux extrémités supérieures et inférieures des montants. Les câbles tendeurs sont maintenus dans ces raccords, contre un glissement relatif, par des bagues 28 pressées ou serties.Un câble tendeur intermédiaire 32 traverse de même des raccords correspondants 28, à une certaine hauteur sur les montants, de façon à ce que ce câble se situe sensiblement au niveau de l'eau dans laquelle flotte la barrière. Des flotteurs 36, de forme allongée, en polyéthylène ou autre mousse de matière plastique, sont disposés sur toute la longueur de la barrière, de chaque côté de celle-ci. Ces flotteurs sont fixés aux montants 22, par des noeuds de cordage 38 et des raccords associés 40, de modèles variés et qui ne constituent pas un trait caractéristique de l'invention. Des lests ou stabilisateurs 43, formés par des lingots de plomb, sont fixés sur le bord inférieur de la barrière et répartis sur sa longueur, de façon à ce que la barrière flotte en position verticale, comme représenté sur la figure 2. La partie supérieure, ou émergée, de la barrière est équipée d'une feuille ou bande repliée,42, en matière vinylique, qui se drape sensiblement en son milieu sur le cabale tendeur supé rieur 24 et le grillage 30. La partie inférieure, ou filtrante, de la barrière comporte des panneaux 44a, 44b, oléophiles et hydrophobes, placés de part et d'autre du grillage 30 et cousus de façon à retenir les bords inférieurs de la feuille de vinyle 42 drapée sur la structure. Les flotteurs sont fixés aux montants et au grillage support, en des points S répartis sur la longueur de la barri're. A l'extrémité de tête, ou de remorquage, de chaque barrire, le montant 22L, qui est fixé aux extrémités avant des câbles 24, 32 et au bord avant de chaque panneau de grillage, traverse un flotteur creux 46, en forme de carène. La proue de ce flotteur porte une barre de remorquage 46a, percée de trous 46a' dans lesquels peut s'engager sélectivement un axe de manille, pour l'attache du flotteur à un câble de remorquage relié à l'un des remorqueurs. Le montant 22L est soudé ou fixé de façon appropriée à un collier d'arrêt 46b, qui traverse le flotteur de part en part. Le flotteur est construit en acier doux, soudé, de 3 mm d'épaisseur, galvanisé, comme une structure de bateau. Sa fonction est de maintenir la flottaison et la stabilité de l'extrémité avant de la barrière, pendant son remorquage par un des deux remorqueurs 1 et 2. On voit, sur la figure 8, que le dispositif d'écrémage ou de reprise comporte, à l'avant de chacun de ses côtés, des col vers 50 alignés verticalement. Une petite longueur 54 de la bar rière est munie d'un raidisseur vertical 56, sur lequel est soudé un tube d'accouplement 58. Une goupille 60 peut être introduite à travers les colliers 50 et le tube aligné 58, pour attacher l'élé- ment de fermeture 54 de la barrière à proximité immédiate du coté du dispositif de reprise. L'extrémité opposée de l'élément 54 est munie d'un raidisseur fixé, par des attaches appropriées 62, à l'extrémité arrière de la barrière B.La force de remorquage est supportée principalement par une barre 64, accouplée à son extrémit arrière par un joint universel, de façon à pouvoir tourner sur une manille 68, par rapport à la barre de remorquage0 Dans certaines utilisations, les remorqueurs 1 et 2 peuvent être remplacés par des coffres d'amarrage, ancrés en position fixe, ou par des bouées, lorsque le courant est régulier et ne change pas de direction en cours de travail. En pratique, toutefois, les courants océaniques et de maréqvarient, en direction et vitesse, de sorte que le dispositif suivant l'invention est presque toujours mis ea6euvre avec des bateaux mobiles, tels que les remorqueurs 1 et 2, attelés aux extrémités de tête 20 des deux barrières.De même, en général, du fait de ces courants variables et de la position changeante des nappes d'huile à réduire età récupérer, la manoeuvrabilité, à l'extrémité convergente des barrières, a' à ltendroit où se trouvent la citerne flottante et le dispositif de ramassage associé, doit être commandée, en tant que position et direction, par un remorqueur ou un autre bateau capable de déplacer et diriger cette extrémité. De cette façon, on peut régler la position, l'orientation et l'angle de divergence des deux barrières, en fonction de la vitesse et de la direction du courant, à tout instant, et on peut par conséquent, par la manoeuvre coordonnée des bateaux, intercepter une partie maximale de la nappe d'huile.Si on ne recueille pas, en une seule passe, toute l'huile répandue sur l'eau, il est possible de manoeuvrer le dispositif, de rattraper la nappe et de recommencer l'opération pour l'huile qui s'est échappée lors de la première passe. On peut refaire plusieurs fois la même chose, jusqu'à ce que toute la nappe soit recueillie, ou utiliser deux ou plusieurs dispositifs semblables à celui de la figure 1, travaillant en échelons décalés, ou côté à côte, pour intercepter une nappe relativement large. De toute manière, la manoeuvrabilité du dispositif suivant l'invention et sa facilité d'adaptation permettent de l utiliser comme moyen de secours, pratiquement dans toutes les eaux. Les barrières sont faciles à ranger, pliées ou roulées, dans des magasins ou sur des remorqueurs, en vue d'un emploi immédiat. Les matériaux constitutifs sont durables et peuvent être exposés de façon prolongée et répétée aux conditions de service. Les systèmes d'accouplement réduisent les pertes par fuite. La souplesse du dispositif est suffisante pour supporter des houles de 4 mètres ou plus. Les caractéristiques de la barrière permettent d'éviter les pertes par passages sous le bord inférieur, grâce au passage relativement libre de l'eau à travers la paroi, même pour les plus grandes vitesses d'écoulement dans la zone d'extrémité convergente. Cela empêche l'huile, concentrée dans cette zone, d'être entraînée vers le bas par un courant d'eau descendant engendré par la pression dûe à l'effet d'entonnoir. De même, l'existence d'une partie de barrière imperméable, au-dessus de l'eau, empêche les fuites par projection des vagues ou débordement d'eau, provoqués par un courant relatif et la convergence des deux barrières. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention; celleci n'est pas limitée à la forme de réalisation, représentée et décrite ci-dessus à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Procédéde réduction et récupération de nappes d'hydrocarbures ou autres liquides, au moyen de barrières flottantes allongées, émergeant partiellement, la partie immergée étant sensiblement oléophile et hydrophobe, de façon à laisser passer l'eau et à arrêter les hydrocarbures, caractérisé en ce qutil consiste à déployer deux barrières de ce type, flottant côte à côte ; les écarter en formation mutuellement convergente, leurs extré mités divergentes délimitant une entrée relativement large pour une nappe influente, leurs extrémités convergentes formant un col de récupération, relativement étroit,dans lequel la nappe est concentrée par les barrières; et à enlever de la surface de l'eau, l'hydrocarbure concentré dans le dit col, par un mouvement relatif entre les barrières et l'eau, établi dans une direction susceptible de créer un effet d'entonnoir. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités divergentes des barrières respectives sont remor quées par des bateaux indépendants, gouvernésee façon à main tenir la position relative des barrières et le mouvement rela tif entre les barrières et l'eau, et ence que les extrémités convergentes des barrières sont retenues par un troisième ba teau qui se déplace en coordination avec les deux bateaux pré cités. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle de convergence des barrières est fonction de la vitesse relative entre les barrières et l'eau, les valeurs correspon dantes étant de préférence d'environ 600 pour 3 noeuds, 450 pour 5 noeuds, et 300 pour 8 noeuds. 4. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3, carac térisé en ce que les barrières sont reliées entre elles par des câbles, en des points correspondants, situés à une fraction de la distance des extrémités convergentes vers les extrémités divergentes, de façon à limiter l'angle de divergence près des extrémités convergentes, indépendamment de la valeur de cet angle au-delà des dits points de liaison, vers les extrémités divergentes. 5. Appareil pour la réduction et récupération de nappes d'huile ou autre liquide, au moyens barrières flottantes, caractérisé en ce qu'il comprend : deux barrières souples, de forme allongée, partiellement immergées, la partie immergée étant oléophile et hydrophobe, de façon à laisser passer l'eau et arrêter l'huile; des moyens flottants capables de maintenir les barrières en position verticale et en immersion partielle prédéterminée ; des moyens, à une extrémité des barrières, pour leur remorqua ge indépendant en position mutuellement convergente ; et des moyens qui maintiennent les barrières, à leur autre extrémité, à distance relativement rapprochée, comprenant un dispositif de récupération d'huile et de stockage de Huile récupérée dans l'espace compris entre les barrières. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de remorquage,prévus à une extrémité de chaque barrière re, comprennent une barre verticale rigide et un flotteur, sur lequel est fixée cette barre, ledit flotteur ayant de pré férence la forme dtune carène de bateau et comportant à sa proue un élément de fixation d'un câble attaché à un remor queur. 7. Appareil suivant une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que chaque barrière comprend : une longueur de grillage métallique croisé, dont la largeur est sensiblement égal à la hauteur totale de la barrière ; une bande de recouvrement, en matière imperméable à l'eau et à l'huile, drapée sur le bord supérieur du grillage en deux parties égales de façon à retom ber de chaque côté sensiblement jusqu'au niveau de flottaison de la barrière ; des bandes de matière oléophile et hydropho be, fixées aux bords inférieurs de ladite bande de recouvre ment repliée et se prolongeant vers le bas sensiblement jus qu'au bord inférieur du grillage, de part et d'autre de celui ci ; des montants verticaux, disposés périodiquement entre ses bords inférieur et supérieur ; des câbles de renforcement, s'étendant sur toute la longueur de la barrière et situés res pectivement le long du bord supérieur, du bord inférieur et à un niveau intermédiaire correspondant sensiblement au niveau de l'eau ; et des moyens de flottaison, disposés longitudinale ment et fixés à la barrière, à ce même niveau intermédiaire. 8. Appareil suivant une quelconque des revendications 5 à 7, carac térisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments d'inter- connexion, disposés entre des points correspondants des deux barrières, espacés de fractions successives de la longueur des barrières, à partir de leur extrémité convergente, de façon à limiter la divergence des barrières, dans leur partie interes sée par les dits éléments dtinterconnexion, indépendamment de leur divergence au-delà de cette partie.