Brevet FR2397998A1 — publié le 19790216

La présente invention est relative à un procédé de stocka- ge de produits liquides dans des cavités du sol. I1 est connu de stocker des produits liquides,par exemple des hydrocarbures, dans des cavités du sol naturelles ou obtenues par les méthodes minières traditionnelles comportant le forage du puits et l'enlèvement de la roche par des moyens mécaniques. Il est généralement possible de stocker le produit à une pression voisine de la pression ordinaire, sous une atmosphère qui peut etre constituée, selon le cas, par un gaz neutre vis-àvis du produit stocké, ou par la vapeur saturante de celui-cio Des moyens de pompage sont disposés au fond,dans la cavité,ou dans une galerie ou un puits communiquant avec celle-ci,pour renvoyer le liquide vers la surface selon les besoins. En dehors du cas des cavités naturelles ou d'anciennes mines, qui sont en nombre limité, et ne se trouvent pas forcément à 11 emplacement désiré,le creusement des cavités est évidemment assez coûteux. Il a été également proposé d'utiliser des cavités formées dans des gisements de sel. En effet, le creusement dtune cavité l'intérieur d'une masse de sel, chlorure de sodium par exemple, souterraine, s'opère de façon remarquablement moins coûteuse que celle comprenant 11 emploi de moyens mécaniques traditionnels. On opère en effet par dissolution,en envoyant par une sonde, à partir du solg de l'eau douce dans le gisement,et en extrayant par une autre sonde, souvent concentrique à la première, la saumure qui 5T est formée par dissolution. I1 se crée ainsi à peu de frais une cavité dont il est facile de contraler le volume.De plus,l'étan- chéité de la masse de sel est une garantie contre le risque de fuite et de pollution. Ce procédé présente néanmoins des inconvénients en ce qui concerne T exploitation. On sait qu'il existe deux principales techniques d'exploi tation de stockage souterrain de liquides:dans l'un, dit à i niveau d'eau constant", le liquide stocké est surmonté d'une atmosphère gazeuse, qui peut etre sa propre vapeur saturante ou un gaz auxiliaire,et les variations de volume du liquide stocké sont compensées par des variations de volume du gaz. On opère habituellement à faible pression,par exemple à pression atmosph8rique,les pompes de refoulement du liquide vers le sol étant disposées au fond. Dans l'autre technique, dite " à niveau d'eau variable", la cavité est constamment remplie de liquide stocké à sa partie supérieure et d'un liquide auxiliaire non miscible au premier,tel que de lteau,à sa partie inférieure,la disposition étant évidemment inversée style liquide auxiliaire est le plus léger, et lesvariations de volume du liquide stocké sont compensées par un déplacement de la surface de séparation entre les deux liquides. Dans le cas d'une cavité créée dans un gisement de sel, celle-ci 5T étant formée sans intervention manuelle, la forme de ses parois dépend non seulement des conditiqps opératoires,mais aussi des propriétés de la roche,solubilité notamment,lesquelles sont hétérogènes. Elle est donc irrégulière et comporte des blocs instables provenant des bancs de roche insoluble,ou moins soluble, qui existent dans le gisement. On pourrait concevoir de descendre une pompe immergée par l'intermédiaire du trou de la sonde,mais cette pompe, et la conduite qui lui serait reliée, courrait le risque d'etre rapidement endommagée par des chutes de blocs. Une réparation sur place,ou une récupération,poserait des problèmes tels que cette solution n'est généralement pas envisagée. Dans la pratique, ltexploitation doit donc se faire par une technique du type dit IT i niveau d'eau variable": pour extraire le liquide stocké de la cavité,on injecte dans celle-ci,à l'ai- de de pompes placées en surface,un fluide auxiliaire qui chasse le liquide stocké. De préférence, ce fluide est une saumure saturée en sel et qui,de ce fait, n'attaque pas les parois de la cavité, et ne modifie pas son volume et sa forme,au moins en théorie. Si cette saumure est plus lourde que le liquide stocké,il suffit de prévoir une tubulure reliant le fond de la cavité au sol,pour le déplacement de la saumure,et une autre tubulure reliant le sommet de la cavité au sol,pour le déplacement du liquide stocké. Cette manière de faire présente, elle aussi,des inconvénients:on doit prévoir au sol des réservoirs de fluide auxiliaire ayant une capacité égale aux fluctuations du volume de liquide stocké. Si on utilise de la saumure, le stockage de volumes importants de celleci est couteux. De plus, le controle permanent de la saturation crée des difficultés. En fait,il est impossible d'éviter des variations du volume et de la forme de la cavité pendant l'exploi- tation. On peut ajouter que les tubulures pénétrant dans la cavité té peuvent etre endommagées ou obstruées par les chutes de blocs; toutefois, leur remplacement éventuel est plus facile et moins coûteux que celui d'une pompe. La présente invention a pour objet un procédé de stockage de produits liquides dans une cavité souterraine,cette cavité ne permettant pas l'utilisation, à l'intérieur de celle-ci, de pompes immergées servant à faire circuler le liquide pour la mise en stock et le déstockage, et/ou de conduites de circulation du liquide reliées à ces pompes, c'est-à-dire de cavités telles que celles creusées sans intervention manuelle dans les gisements de sel,et où l'utilisation de telles pompes ou conduites se heurte, sinon a des impossibilités matérielles, du moins à des difficultés qui la rendent économiquement inacceptable. Dans le procédé selon l'invention,on fait circuler le liquide pour la mise en stock et le déstockage dans une galerie débouchant en partie basse de ladite cavité,sous l'action de pompes immergées reliées à cette galerie ou placées à l'intérieur de celle-ci. La confection d'une telle galerie est faite manuellement, par les procédés bien connus de l'art du mineur. Toutefois,la rencontre d'une telle galerie en cours de creusement avec une cavité creusée à l'avance,sans intervention manuelle, présenterait de graves risques (chutes de blocs et problèmes de stabilité,presence de reliquats de saumure en quantités éventuellement non négligeables etc...). Pour éviter ces inconvénients, il est préférable d'opérer de la façon suivante: a) on creuse manuellement une galerie dans la roche environnant la cavité projetée, cette galerie étant reliée à la surface et atteignant un point situé à l'intérieur de la galerie projetée, b)on crée la cavité selon une technique connue ne comportant pas dtintervention manuelle,cette opération étant prolongée au moins jusqu'à ce que la cavité vienne communiquer avec la galerie. Les deux étapes a et b peuvent être en partie simultanées, mais il est essentiel que l'étape a) soit terminée avant l'étape b) et plus précisément avant qu'au cours de cette étape b) la cavité vienne en communication avec la galerie. Si, au cours de l'étape b) , on opère par la méthode de dissolution, les pompes immergées serviront au vidage de la cavité avant d'etre utilises pour la circulation du liquide à stocker. Sauf cas exceptionnel,la profondeur est telle que la galerie est reliée à la surface par un puits. Dans ce cas,il est avantageux de prévoir d'installer les pompes immergées d'exploitation dans le puits, de donner a la galerie une faible pente descendante vers celui-ci et d'installer au fond du puits une pompe d'exhaure pour évacuer les venues d'eau éventuelles. Dans ce cas, il est également avantageux que le puits soit commun à plusieurs cavités. Le stockage est alors constitué par plusieurs cavités reliées entre elles et au puits par les galeries. On réduit ainsi les risques d'effondrement qui pourraient apparai- tre si on prévoyait une cavité unique de très grande dimension Une telle disposition permet également le stockage simultané de produits différents, chacun desquels sont affectées une ou plusieurs cavités. Lorsqu'on opère de cette façon,suivant une modalité intéressante,on exploite provisoirement les premières cavités formées suivant la technique dite " à niveau d'eau variable" avec pompes installées en surface,puis, lorsque l'ensemble du stockage est terminé,on passe aux étapes c) et d) du procédé. Cette manière de faire permet un démarrage plus précoce de l'exploitation du stockage et des installations industrielles qui lui sont rattachées, d'autre part, elle réduit le volume de saumure qu'il sera nécessaire d'évacuer à la fin de la préparation du stockage. L'invention sera expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple non limitatif et des figures jointes,relatives à l'exemple, et parmi lesquelles: Fig.l est une coupe verticale du stockage de l'exemple, selon la ligne I-I de la figure 2, et Fiv.2 est une vue de dessus schématique du stockage. Le stockage comprend un puits central 1, de diamètre initial 6 m , bétonné sur 0,5 m d'épaisseur sur toute sa hauteur,d'oh un diamètre intérieur de 5 m. Un tel puits,d'une profondeur de 600m environ,peut être creusé par la technique mécanique connue sous le nom de "big hole". I1 est équipé,au fond, de 3 pompes de refoulement en paral- lele,capables de débiter chacune 500 m3/h sous 60 bars,et une pompe d'exhaure de 50 m3/h ,ainsi que d'un tube de remplissage pourvu d'un dissipateur d'énergie, Les galeries 2 rayonnent en étoile autour de la base 2 du puits. Elles ont une section totale de 7 m environ,leur largeur étant de 2,5 m, leur hauteur de 3 m. Leur longueur totale est de 4600 m. Leur pente est de l'ordre de 0,5 % vers le puits. Elles sont bétonnées au voisinage du puits central. Les cavités 3 sont creusées dans une couche de sel subhorizontale,d'épaisseur 100m,dont la base est à environ 600 m. Elles sont confectionnées à l'aide de forages 4 par lesquels on injecte de l'eau et on extrait la saumure. Ces forages sont implantés a peu près au droit de l'extrémité des galeries. Ces cavités ont une hauteur de 40 m environ et un diamètre maximal de 75 m. Elles sont au nombre de 12,placées sur une circonférence de 480 m de rayon environ, et sont écartes les unes des autres de 250 m. Le volume total du stockage, cavités et galeries, est de 1 million de meures cubes environ. Les galeries débouchent dans la cavité a une certaine hauteur au-dessus du fond,pour ne pas risquer leur obstruction par les matières insolubles. Dès que la première capacité a atteint sa taille finale, elle est exploitée pour le stockage de produits liquidesvsuivant la technique dite " à niveau d'eau variable" en utilisant les tubulures du forage 4 et des pompes disposées au sol. Pour empê- cher que le produit passe de la cavité en exploitation à une cavité en cours de formation,le puits et les galeries avoisinantes sont remplis d'une saumure -saturee de densité de 1720,alors que celle de la saumure qui se trouve i la partie supérieure d'une cavité en cours de formation est de 1, 16. On utilise ici en effet la technique usuelle dans laquelle la cavité est formée en commen- çant par sa partie inférieure. Une fois que toutes les cavités du stockage ont atteint leur dimension finale,un pompe la saumure par le puits,et une fois que le stockage est vide, on le met en exploitation suivant la technique dite " à niveau d'eau constant" à pression atmosphérique. En fait,dans chaque cavité,la saumure ne peut dépasser le niveau du débouché de la galerie. -REVENDICATIONS- 1. Procédé de stockage de produits liquides dans une cavité souterraine,cette cavité ne permettant pas l'utilisation, à l'intérieur de celle-ci,de pompes immergées servant à faire circuler le liquide pour la mise en stock et le déstockage et/ou de conduites de circulation du liquide reliées à une pompe,caractérisé en ce qu'on fait circuler le liquide, pour la mise en stock et le déstockage,.dans une galerie débouchant en partie basse de ladite cavité, sous l'action de pompes immergées reliées à cette galerie ou placées a l'intérieur de celle-ci. 2. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on creuse manuellement une galerie dans la roche environnant la cavité projetée, cette galerie étant reliée à la surface et atteignant un point situé à l'intérieur de la galerie projetée, b) on crée la cavité selon une technique connue ne comportant pas d'intervention manuelle,cette opération étant prolongée au moins jusqu'a ce que la cavité vienne communiquer avec la gale rie,et en ce que l'étape a) est terminée avant que,pendant l'étape b),la cavité vienne en communication avec la galerie. 3.Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que la galerie est reliée a la surface par un puits et présente une faible pente descendante vers ce puits,et en ce que les pompes immergées sont installées à la partie inférieure du puits. 4. Procédé selon la revendication 3,caractérisé en ce que le puits est commun i plusieurs cavités et galeries reliées entre elles et au puits pour constituer un stockage unique. 5. Procédé selon la revendication 4,dans lequel les cavités du stockage unique ne sont pas confectionnées simultanément, caractérisé en ce qu'on exploite provisoirement les premières cavités formées suivant la technique dite " i niveau d'eau varia blet' avec pompes installées en surface,puis, lorsque l'ensemble du stockage est terminé,on passe aux étapes c) et d) du procédé. 6 Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 au stockage dans une cavité creusée par dissolution dans un gisement de sel.