Brevet FR2398683A1 — publié le 19790223

La présente invention est relative a un dispositif pour extraire, sous l'action d'un fluide véhicule, un produit contenu dans un réservoir. Le secteur technique de l'invention est celui des dispositifs pour la mise en circulation et la récupération des matieres liquides, pâteuses ou poudreuses difficiles à pomper. On sait que pour récupérer des produits difficles à pompeur, contenus dans un réservoir, on applique le procedé suivant - on raccorde au réservoir une ou plusieurs eonduites d'évacuation du produit à extraire et on y introduit des moyens d'injection d'un liquide sous la forme d'un ou plusieurs jets, ces moyens d'injection étant raccordés à au moins une conduite d'injection - on alimente la conduite d'injection en fluide sous pression, ce fluide pouvant être à une température suffisante pour qu'à la sortie desdits moyens d'injection, la température du fluide soit supérieure à celle du produit a recupérer, de maniere à produire la mise en mouvement du produit et son entraînement vers la conduite d'évacuation, - on recueille a l1extrémité de la conduite d'évacuation opposée à son extrémité raccordée au réservoir, le produit à récupérer; et le fluide qui l'a entraîné, - on sépare le produit récupéré dudit fluide. Déjà des dispositifs ont été conçus pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention vise à apporter une solution nouvelle au niveau des dispositifs utilises pour la récupération desdits produits L'objectif à atteindre est un dispositif pour extraire des ma tières liquides, pâteuses ou poudreuses, dissolubles ou émulsionnables, ou pouvant être mises en suspension dans un fluide véhicule, solvant ou non, chauffé ou non. Cet objectif est atteint grâce au dispositif selon l'invention, pour extraire, sous l'action d'un fluide véhicule, un produit contenu dans un réservoir, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il se compose - d'une chambre communiquant avec un collecteur de récupération du produit extrait, - d'une colonne creuse fixée à la chambre et reliée a un circuit d'injection du fluide véhicule, laquelle colonne séparée de celle-ci par une paroi, ladite chambre comportant une ouverture a daptée pour être fixée d'une manière étanche sur un orifice du réservoir, laquelle paroi comporte un orifice coaxial a ladite ouverture, - d'une canne télescopique qui traverse la chambre et qui, en position rétractée, s'étend dans la colonne, traverse ladite paroi en coopérant avec la périphérie de son orifice et est adaptée pour venir en appui sur un siège réservé dans la chambre et coaxial à ladite ouverture et auxdits orifices, laquelle canne est déplacée sous l'effet de la pression du fluide véhicule et comporte des moyens pour règler sa pénétration au sein du produit a extraire, des moyens d'injection du fluide dans ledit produit, ainsi que des moyens pour la ramener dans sa position rétractée dès qu'une baisse de la pression d'alimentation du fluide véhicule se produit. Ladite chambre est reliée à un circuit secondaire du fluide véhicule dit de circulation forcée, afin d'assurer la circulation du produit extrait et contenu dans la chambre, son collecteur et dans la conduite d'évacuation. Ladite canne comporte à sa partie qui pénètre au sein du produit à extraire, une tête qui comporte un épaulement pour venir en appui sur le siège réservé dans la chambre. Cette canne est creuse et ouverte à sa partie opposée à ladite tête et comporte à sa partie qui pénètre dans le produit à extraire des buses d'injection du fluide véhicule, lesquelles sont réparties à sa périphérie et son situées à proximité de ladite tête.Celles-ei comportent une concavite coaxiale à la eanne, laquelle communique avec l'intérieur de cette dernière et dans laquelle chambre se déplace un clapet piloté par la pression règnant dans le réservoir pour provoquer l'obturation ou l'ouverture desdites buses. Cette canne est reliée à des moyens de rappel.Lesdits moyens développent une foree d'une valeur inférieure a celle de la poussée due à la pression nominale du circuit primaire d'injection. Le résultat de l'invention est un appareil pour extraire des produits difficiles à pomper, au moyen d'un fluide véhicule. Celui-ci est injecté à différents niveaux, au sein du produit à extraire d'un réservoir ou de tout autre enceinte, avec une certaine énergie cynétique de brassage. Parallèlement à l'injection, la solution (émulsion ou suspension) obtenue est récupérée dans un collecteur en légère dépression fixé à un orifice du réservoir. Ce collecteur peut être situé à proximité, ou bien même envelopper le dispositif d'injection. Le produit à extraire et le fluide véhicule, étant de densités différentes, le dispositif d'extraction est disposé dans la zone où le produit se rassemble naturellement dans le fluide véhicule. Le fluide véhicule est injecté au sein du réservoir au moyen de la canne plongeante. Ce fluide est sous pression et provient d'une conduite con nectée à ladite colonne creuse et est diffusé dans le produit à extraire au moyen des buses d'injection calibrées qui transforment l'énergie de pression en énergie cynétique. Ladite canne descend et pénètre dans le produit sous l'effet de la pression du fluide véhicule, et vient en appui sur une butée préréglée en en fonction du niveau à atteindre dans le produit à extraire. Lorsque la pression du fluide véhicule diminue et se stabilise à une valeur inférieure a celle de la pression nominale dlinjection, la canne remonte et vient obturer d'une maniere étanche, l'orifice de liaison situé entre le réservoir et le collecteur. En outre, lorsque la pression nominale dlinjeetion n'est pas atteinte, mais que cette pression est toutefois suffisante pour faire sortir la canne, les buses d'injection sont obturées par un clapet piloté par la pression règnant au sein du collecteur et dans la zone adjacente à la canne dans le réservoir. La chambre et son collecteur sont en légère dépression par rapport au réservoir de manière à créer une circulation du réservoir vers le collecteur. Celui-ci est équipé d'un clapet de surpression et d'un clapet dit de dépression dimensionés et tarés de façon à éviter toute surpression ou dépression pouvant endommager le réservoir lui-même, la liaison réservoir/dispositif d'extraction, ou le dispositif lui-meme. Le collecteur est raccordé à une conduite d'évacuation du fluide véhicule et de la matière- extraite. Si pour une raison quelconque alors que l'injection n'étant pas en service, la chambre et le collecteur sont remplis de matières extraites, l'évacuation de ces matieres est obtenue au moyen du circuit de circulation forcée en inJectant dans la chambre le fluide véhicule dans la direction du collecteur. Le dispositif peut trouver diverses applications pour l'extraction de produits ayant des caractéristiques tres différentes, par exemple des poudres, des liquides visqueux ou non ou encore pâteux. Une application particulière de ce dispositif est la récupération du pétrole brut stocké dans des réservoirs immergés, par exemple des épaves de pétroliers gisant en eau moyennement profonde et même par grande profondeur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante donnée uniquement a titre d'exemple non limitatif, en référence au des s in annexé sur lequel : - la figure I est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'extraction selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe schématique à plus grande echel- le de la "tete" d'injection composant la canne, représentée en appui sur son siège, - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un dispositif selon la figure 1 dont la canne est représentée en position "sortie" d'injection/ extraction. On se reporte d'abord à la figure I du dessin qui illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Celui-ci se compose essentiellement en partie basse d'un corps déterminant une chambre I qui communique avec un collecteur la. Cette chambre I comporte un prolongement lb délimitant une ouverture Ic d'une section en rapport avec l'orifice 2a d'un réservoir 2, par-exemple une porte de visite. Cet orifice 2a se termine par une bride 2S et le prolongement lb de la chambre est doté de moyens pour assurer la liaison chambre liréservoir 2, ces moyens pouvant être par exemple une bride tournante montée autour de la chambre et des boulons basculants articulés autour de la bride 2a (non représentés). Ladite ouverture ic forme, du caté de la chambre 1, une portée annulaire id qui constitue le siège sur lequel s' appuie une canne télescopique 3, lequel siège est dans un plan parallèle à celui de l'orifice 2a du réservoir 2. La paroi supérieure le de la chambre I est percée en if de telle sorte que l'orifice résultant et l'ouverture lc sont coaxiaux. Le dispositif comporte également une colonne creuse 4 futée à la chambre I et dont l'axe se confond avec celui de l'orifice 1f et celui de l'ouverture Ic. Cette colonne est cylindrique, s'étend vers le haut à partir de la chambre I et comporte par exemple à sa partie supérieure une tubulure 4a se terminant par une bride 4b, pour permettre son raccordement au circuit primaire d'injection du fluide véhicule par exemple de l'eau à 800C montee à une pression de 30 bars, dont le sens de circulation est donné par la fleche F. La canne télescopique 3 se compose d'une tête plongeante 3a, reliée à une tige cylindrique creuse 3b. La tête plongeante 3a est d'une forme cyltn- dro-conique et comporte ainsi un cylindre 3c dont le bord supérieur 3d constitue un épaulement pour venir en appui en position rétractée sur ledit siège Id de la chambre 1. A l'opposée de cet épaulement 3d la tête se termine par une partie conique 3e. Tel que cela apparaît sur la figure 2 du dessin, la tête 3a et la tige creuse 3b sont coaxiales. ladite tige 3b comporte à proximité de la tête 3a plusieurs buses 3f, par exemple au nombre de quatre, lesquelles sont en communication avec l'intérieur de la tige 3 et dont les génératrices des parois des ajutages sont convergentes. Les axes xZy desdites buses 3f divergent symétriquement du côté de la tête 3a et prennent naissance sur un même point z situé sur l'axe lon gitudinal de la canne 3. En position rétractée, en butée sur son siege Id, la tête 3a est en appui par son épaulement 3d sur un joint d'étanchéité torique 5, logé dans une gorge à section trapézoïdale Ig. La tête 3a comporte dans sa partie cylindrique, une concavité également cylindrique 3g dans laquelle se déplace un clapet cylindrique 6. Ce clapet coulisse librement dans la tige 3b et comporte à sa partie inférieure une zone annulaire 6a s'étendant à sa périphérie. Lorsque la pression du fluide règnant dans la partie interne de la tige 3b est inférieure à la pression d'injection, le clapet 6 est en appui par ladite zone 6a sur la conca vité cylindrique 3g, sous l'effet d'un ressort taré 7. Dans cette position, le clapet 6 obture les buses 3f. L'étanchéité est assurée par des joints à ivres 8/9 logés dans des gorges périphériques pratiquées sur la face externe du clapet. Celui-ci est pilote par la pression règnant dans le réservoir 2. Pour ce faire, la concavité cylindrique 3g de la tête 3a est en communication avec le réservoir 2 au moyen d'un orifice 3h. On comprend que lorsque la pression du fluide véhicule atteint la pression d'injection, la clapet 6 est poussé dans le logement 3g, libérant ainsi les buses 3f et le fluide est injecté dans le produit à extraire. Compte tenu du principe même du dispositif selon l'invention, la canne télescopique est à ce moment en position 1,sortie11. La position rétractée de la canne 3, en appui par la tête 3a sur le siège Id de la chambre 1 est obtenue sous l'effet d'un appareillage de rappel. Cet appareillage se compose d'un vérin hydraulique a simple effet 8, dont le piston 8a délimite deux chambres 8b/8c, La chambre 8b dite chambre active est en communication avec un accumulateur à gaz 9 fonctionnant par exemple sous pression d'azote, la chambre 8c est en communication avec une "vessie" 10 dans laquelle est expulsée l'huile contenue dans ladite chambre lorsque la canne 3 est en appui sur son siège îd. La tige mobile 8d comporte à son extrémité opposée a celle qui porte le piston 8a, une moufle 11 reliée à un autre moufle fixe 12. Ces moufles comportent plusieurs poulies (par exemple deux) autour desquelles s'enroule partiellement un câble 13 > de telle sorte que le brin qui est fixé à la canne 3 contourne une poulie de renvoi 14 située au-dessus de la colonne 4. Celle-ci comporte à sa partie supérieure un "passage de paroi" a presse-etoupe 4c situé sur l'axe commun à la canne 3 et à la colonne 4. En fonction de la disposition de la poulie de renvoi 14, le câble 13 se présente à l'aplomb de la canne 3, passe à travers le presse-etoupe 4c et est attaché à un étrier 3j solidaire de la canne et disposé à sa partie supérieure. Afin de pouvoir régler la pénétration de la canne 3 dans le produit à extraire et limiter sa course dans le réservoir 2, la tige mobile 8d du vérin 8 porte une butée 8e qui rencontre sur son passage,lors de la descente de la canne 3, un obstacle matérialisé par exemple par une goupille 8f engagée dans des orifices 8g réservés dans un potelet (non représenté) juxtaposé au passage de la butée 8e. La chambre 1 et son collecteur la comporte également un clapet de surpression 15 et un clapet de dépression 16 à ressorts tarables. Le clapet 16 et dans le cas d'une utilisation du dispositif d'extraction dans l'atmos phère, est plongé dans un fluide semblable au fluide véhicule, lequel est contenu dans un bac 17. Ladite chambre I comporte également, de préférence dans l'axe du collecteur la et à l'opposée de celui-ci, une buse d'injection Ih dont l'aju- tage de sortie est situé dans la chambre. Cette buse Ih est reliée a un circuit secondaire du fluide véhicule dit 'fade circulation forcée1, et injecte le fluide dans la chambre et dans son collecteur la de manière : soit à créer une circulation dans la direction de la conduite, soit de purger la chambre I et la conduite de récupération de la matiere récupérée. Par exemple, lorsque l'on purge ladite chambre et ladite conduite, la tête 3a de la canne 3 est en appui sur son siège Id. Tel que cela découle de la présente description, on comprend que le fonctionnement du dispositif d'extraction selon l'invention, donc les fonctions des organes précédemment cités sont en relation avec les pressons regnant dans les différentes parties du dispositif et du réservoir 2 qui contient le produit à extraire. Ainsi Pi étant la pression dans la chambre I et dans son collecteur la, et dans la zone adjacente au produit à extraire dans le réservoir 2, P2 étant la pression dans la canne télescopique 3 correspondant à 11 effort nécessaire pour la sortie de la canne, P3 étant la pression d'ouverture du clapet 6 d'obturation des buses 3f, P4 étant la pression nominale de service du fluide d'inXeetion, on a Pi Par exemple : Pi = Pression du milieu ambiant dans le réservoir. P2 = PI + 5 bars; P3 = Pi + 10 bars; P4 = Pi + 20 bars. La pression P2 développe un effort égal et opposé à l'effort de rappel de la canne 3. Ainsi, pour une pression P2 + > P2, la canne 3 est poussée vers le le produit à extraire. Pour une pression P2- On a donc : P1 Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifi- cations peuvent être apportées par l'Homme de ltArt au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple A cet effet, le vérin 8 du dispositif de rappel peut être mouflé ou non, hydraulique ou pneumatique, associé à un accumulateur ou à une bouteille de gaz équipée de clapets. Ledit dispositif de rappel pourrait egalement être un ressort, un contrepoids ou tout autre dispositif de rappel connu en soi. BI1"EilDICATIONS 1 - Dispositif pour extraire, sous l'action d'un fluide véhicule, un produit contenu dans un réservoir, caractérisé en ce qu il se compose : - d'une chambre communiquant avec un collecteur de récupération du produit extrait, - d'une colonne creuse fixée à la chambre et reliée à un circuit dtinjec- tion du fluide véhicule, laquelle colonne est séparée de celle-ci par une paroi, ladite chambre comportant une ouver ture adaptée pour être fixée d'une manière étanche sur un orifice du ré servoir laquelle paroi comporte un orifice coaxial à ladite ouverture, - d'une canne télescopique qui traverse la chambre et qui en position re tractée s'étend dans la colonne, traverse ladite paroi en coopérant avec la périphérie de son orifice et est adaptée pour venir en appui sur un siège réserve dans la chambre et coaxial a ladite couverture et auxdits orifices, laquelle canne est déplacée sous l'effet de la pression du fluide véhicule et comporte des moyens pour règler sa pénétration au sein du produit à extraire, des moyens d'injection du fluide dans ledit produit, ainsi que des moyens pour la ramener dans sa position rétractée dès qu'une baisse de la pression d'alimentation du fluide véhicule se produit. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre est reliée a un circuit secondaire du fluide véhicule, dit de ',circulation forcée", afin d'assurer la circulation du produit extrait et contenu dans la chambre su son collecteur et dans la conduite d'évacuation. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que ladite chambre comporte un clapet de surpression et un clapet de dépression. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canne comporte à sa partiequipénètre au sein du produit a extraire > une tête qui comporte un épaulement pour venir en appui sur le siege réserve dans la chambre. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la canne est creuse et ouverte à sa partie opposée à ladite tête et comporte a sa par tie qui pénètre dans le produit à extraire, des buses d'injection du flui de véhicule, lesquelles sont réparties à sa périphérie. 6 - Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les bu ses sont situées.à proximité de ladite tête, laquelle comporte une conca vité coaxiale à la canne qui communique avec l'interieur de celle-ci et dans laquelle chambre se déplace un clapet piloté par la pression régnant dans le réservoir pour provoquer l'obturation ou l'ouverture desdites buses. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la canne est reliée à des moyens de rappel. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel développent une force d'une valeur inférieure à celle de la poussée due à la pression nominale du circuit primaire dtinjection. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel se composent dtun vérin mouflé fixé a la colonne, dont ltorgane qui le relie à la canne passe à travers un passage de paroi situé à l'aplomb et au-dessus de la canne, lequel vérin, à simple effet, a sa chambre active en communication avec un accumulateur de pression taré. 10- Dispositif selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que la tête de la canne est cylindro-conique.