Brevet FR2125113A1 — publié le 19720929

La présente invention se rapporte d'une manière générale à la formation de cavités souterraines par lessivage de sel gemme ou autre roche soluble, une telle cavité étant destinée notamment à être utilisée pour le stockage d'une réserve de 5 gaz combustible, Pour la formation d'une cavité souterraine par le procédé susmentionné, un puits est foré depuis la surface jusqu'à une couche de roche soluble, le plus souvent du sel gemme, ce puits étant équipé d'un cuvelage etanche dans 10 lequel sont descendus par exemple deux trains de tubes concentriques, l'un pour l'injection d'eau sous pression, l'autre pour la remontée de la saumure résultant du lessivage de la roche . Les cavités du type considéré étant de très grand • volume, au moins égal à plusieurs dizaines de milliers de 15 métrés cubes, leur formation dans un délai raisonnable implique que l'eau de lessivage puisse être injectée sous un débit élevé, et sous une pression suffisante pour permettre un renouvellement convenable de la saumure, en dépit des grandegjôimensions de la cavité. Pour ces différentes raisons, 20 l'équipement du puits est lourd et coûteux, et il importe qu'il puisse fonctionner pendant de longues périodes sans défaillance susceptible d'exiger notamment la remontée du train de tubes pour l'injection de l'eau de lessivage. Une cause de défaillance de l'équipement qui est 25 particulièrement à craindre est la rupture de l'extrémité inférieure du traite tubes d'injection d'eau, qui pend librement dans la cavité en formation. Cette rupture pourrait être provoquée par la fatigue résultant des moments "de flexion et des efforts de flambage associés aux mouvements anarchiques" 30 imposés à l'extrémité libre du train de tubes par les forces de réaction engendrées par l'émission d'un fort débit d'eau. La présente invention a précisément pour objet de supprimer ce risque de rupture de l'extrémité inférieure du train de tubes d'injection d'eau en lui associant un diffuseur 35 conçu de manière à annuler la résultante desdites forces de réaction, tout en assurant une dispersion uniforme de l'eau dans la saumure contenue dans la cavité en formation. 71 04599 2 2125113 L'invention a donc pour objet un diffuseur destiné à être monté en bout d'un train de tubes d'injection d'eau pour la formation d'une cavité souterraine par lessivage de sel gemme ou autre roche soluble, ce diffuseur étant 5 essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps tubulaire de révolution, dont une extrémité est raccordée au tube d'injection d'eau, tandis que son extrémité opposée est obturée, et dont la paroi latérale est traversée par des fentes périphériques régulièrement réparties 10 sur sa hauteur et distribuées sensiblement en symétrie circulaire, de manière que les forces de réaction engendrées par l'émission de nappes d'eausDus pression à travers lesdites fentes" s ' annulent mutuellement. D'une manière avantageuse, les fentes précitées sont 15 transversales au corps précité et réparties sur sa hauteur par groupes de fentes situés dans un même plan normal à l'axe dudit corps, et plus particulièrement par paires de fentes identiques, diamétralement opposées, les paires de fentes consécutives étant consécutives étant angulairement 20 décalées de 90°. Ces dispositions ont pour avantage annexe de mettre à profit l'effet directif obtenu par l'émission de l'eau sous pression à travers des fentes pour en favoriser le mélange intime avec la saumure contenue dans la cavité en formation, 25 tout en respectant le but essentiel de l'invention, à savoir l'annulation mutuelle des forces de réaction. Selon un mode de réalisation préféré du diffuseur conforme à l'invention, son corps est conique convergent et la section de passage de chaque groupe de fentes est sensiblement 30 égale à la décroissance de la section de passage dudit corps jusqu'au groupe de fentes consécutif, la section de passage totale desdites fentes étant de préférence sensiblement égale à celle du tube d'injection d'eau. De la sorte, l'émission de l'eau à travers les fentes 35 étagées sur la hauteur du diffuseur se fait à une même vitesse, d'ailleurs égale à la vitesse de circulation de l'eau dans le tube d'injection. 71 04599 3 2125113 D'autres caractéristiques et avantages du diffuseur objet de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif illustré dans le dessin annexé, sur lequel: 5 - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une cavité souterraine en cours de formation au moyen d'un équipement incluant un diffuseur conforme à l'invention ; - la figure 2 représente pour moitié en élévation et pour moitié en coupe axiale le diffuseur montré sur la figure 1 ; et 10 - la figure 3 est une coupe transversale du diffuseur prise selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 1 montre schématiquement une cavité souterraine C en cours de formation par lessivage d'une couche de sel gemme G. Le puits P reliant la cavité 0 à la surface 15 comprend deux tubes concentriques TT, T2, descendus à travers le cuvelage étanche T3 du puits P. L'extrémité inférieure du tube intérieur T2, qui pend librement dans la cavité, se termine par un diffuseur 10 conforme à 1'invention, destiné à assurer la dispersion d'eau douce E injectéepar le tube T2 dans la 20 saumure S issue du lessivage de la cavité, et qui remonte à la surface par l'espace annulaire compris entre les tubes T1 et T2. Le diffuseur 10 est représenté en plus de détails sur les figures 2 et 3. Ce diffuseur est essentiellement constitué par un corps tubulaire 11 de forme conique convergente, dont 25 l'extrémité large comporte un filetage intérieur 12 pour son raccordement étanche à l'extrémité du tube d'injection d'eau, et dont l'extrémité étroite est fermée par un obturateur 13, par exemple constitué par tin simple disque rapporté par soudure. A intervalles égaux sur la hauteur du corps 11 sont réparties 30 des paires de fentes transversales 14a-14b, 15a-15b, 16a-16b,etc., les deux fentes d'une même paire présentant par exemple des fonds rectilignes parallèles, tandis que les paires de fentes successives sont angulairement décalées de 90°. Du fait .de la forme conique convergente du corps tubulaire 11, sa section 35 de passage décroît progressivement vers son extrémité fermée de même que le développement périphérique des fentes successives. Par un choix judicieux de la profondeur relative de ces dernières 71 04599 4 2125113 en fonction de leur position axiale,et éventuellement par modification progressive de leur largeur , il est possible d'obtenir une alimentation uniforme de l'ensemble des fentes, et par suite une vitesse identique d'émission de l'eau à travers 5 lesdites fentes, dont la section de passage totale est avantageusement choisie égale à œLle du tube d'injection d'eau T2. Le diffuseur ainsi agencé assure donc l'émission d^iappes d'eau sous pression perpendiculaires à son axe et deux 10 à deux opposées, de sorte que les forces de réaction engendrées s'annulent mutuellement. La distribution des fentes sur le diffuseur et leur effet directif font que l'eau douce est distribuée uniformément autour du diffuseur, sensiblement dans un plan perpendiculaire à son axe; il en résulte un mélange 15 intime de l'eau douce avec la saumure près du fond de la cavité, souhaitable pour les opérations de creusement par dissolution réalisées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré, qui n'a été donné qu'à 20 titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux décrits et illustrée, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. 71 04599 5 2125113 R_E_V_E_K[_D_Z_C_A_T_X_C_IT_S 1. - Diffuseur destine à être monté en bout dfan train de tubes d'injection d'eau pour la formation d'une cavité souterraine par lessivage de sel gemme ou autre roche soluble, caractérisé 5 en ce qu'il est constitue par un corps tabulaire de révolution, dont une extrémité est raccordée au tube d'injection d'eau tandis que son extrémité opposée est obturée, et dont la paroi est traversée par des fentes périphériques régulièrement réparties sur sa hauteur et distribuées sensiblement en symétrie circulaire, 10 de manière que les forces de réaction engendrées par l'émission de nappes d'eau sous pression à travers lesdites fentes s'annulent mutuellement. 2. - Diffuseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes précitées sont transversales ?.u corps précité et 15 réparties sur sa hauteur par groupes de fentes situées dans un même plan normal à l'axe dudit corps. 3- - Diffuseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque groupe de fentes est constitué par une paire de fentes identiques et diamétralement opposées. 20 4. - Diffuseur selon la revendication 3, .caractérisé en ce que les paires de fentes consécutives sont angulairement décalées de 90°. 5. - Diffuseur selon la revendication 5 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les deux fentes de chaque paire présentent 25 des fonds rectilignes parallèles. 6. - Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que son corps est conique convergent et en ce que la section de passage de chaque groupe de fentes est sensiblement égale à la décroissance de la section de passage dudit corps 30 jusqu'au groupe de fentes consécutif. 7. - Diffuseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de passage totale des fentes précitées est sensiblement égale à celle du tube d'injection d'eau.