Brevet FR2473618A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne la technique de stockaae souterrain des produits liquides ou gazeux, notamment des aaz comprimés liquéfiables et en particulier des hydrocarbures. La réalisation d'un tel stockace comporte le creusement d'une ou de plusieurs cavernes, de toutes formes et dimensions appropriées, tenant compte de l'exploitation envisagée et de la nature du terrain, ou l'aménaaement de vides naturels ou artificiels existants, tels que mines, carrières... Le stockaae se trouve à une certaine profondeur en-dessous du niveau de la nappe phréatique dans un terrain plus ou moins perméable saturé d'eau. La figure 1 représente schématiquement un tel stockaae en couoe verticale à travers le terrain. La ligne l représente le niveau du sol, la liane 2 le niveau de la nappe phréatiaue avec un abaissement sensible 2' au-dessus de la caverne de stockaae 3. La liane 4 schématise une éven- tuelle zone très perméable (naturelle ou réalisée artifi- ciellement à l'aide de forages que l'on peut réalimenter) située audessus du stockaae, dans laquelle le potentiel de la nappe se trouve sensiblement rétabli. La ligne 4' sché- matise les conditions lointaines d'alimentation de la nappe. Le stockaae contient un gaz liquéfié 5 avec du aaz 6 au-dessus de la surface 5' du liquide. Il y a de l'eau 7 à la partie inférieure, en général dans un puisard 8. Jusqu'à présent, on a admis qu'il fallait avoir une hauteur H, entre le sommet de la caverne et le point bas de la nappe phréatique, au moins écale à la pression P du aaz dans la caverne exprimée en hauteur d'eau, pour que le produit stocké ne s'infiltre pas dans le terrain, c'est- à-dire pour qu'il n'v ait pas de fuite. La différence était considérée comme une marce de sécurité. On s'est aperçu récemment (voir notamment l'exposé de B. Abera lors de la session 4 de ROCKSTORE, Stockholm, du 5 au 8 sept. 1977) que la pression maximale admissible dans une caverne (au-dessus de laquelle il y a fuite) était inférieure à la charge hydrostatique H au toit du stockage. Pour s'assurer de l'étanchéité, une solution consisterait à prendre une marge de sécurité considérable. Mais ceci, d'abord ne donne pas une certitude absolue, et est la cause d'un accroissement des coûts de réalisation et d'exploitation de stockage. Sur le plan économique, il est important d'avoir une marne de sécurité minimale. La demanderesse a effectué des mesures sur maquette, et effectué des essais sur modèles. Elle a cons- taté que pour qu'un stockage soit étanche à une pression P donnée, il fallait que la charqe hydraulique H soit supé- rieure à P + F, F étant appelé paramètre de forme. La ficure 2 est un graphique représentant la pression maximale admissible Pmax en fonction de la hauteur H, pour une cavité en forme de cylindre horizontal supposé infini (section circulaire) de rayon 10m, située dans un massif rocheux homoaène infini, très perméable en surface. En effectuant des mesures avec des hauteurs H différentes, on peut tracer la courbe représentée, qui s'écarte dans ce cas jusqu'à 28% de la bissectrice, gui correspondrait à Pmax = H. La demanderesse a effectué des essais avec des cavités de formes différentes et en nombre variable, des conditions aux limites différentes, la présence ou non de rideaux d'eau (naturels ou artificiels) au-dessus ou entre les cavités, à des potentiels variables, des produits stockés différents. La demanderesse a alors admis, et c'est ceci qui est à la base du procédé selon l'invention, que l'écart F = H - P dépendait de l'ensemble de ces paramètres. F est fonction pour un produit stocké donné de la forme des cavités et de leur environnement. La terminologie paramètre de forme a été retenue pour ce coefficient. Conformément à la présente invention, on définit maintenant la profondeur par la relation H = Pmax + F + S dans laquelle P est la pression maximale de service du stoc- kage, F le paramètre de forme, qui Deut tre déterminé par calcul analytique, modèle numérique, modèle analogique ou par essai sur maquette et S la marge de sécurité proprement dite. Dans la pratique, la forme et le nombre des cavités, leur profondeur et la aéométrie d'éventuels rideaux d'eau servant à réalimenter la nappe sont définis d'une part en fonction de cas critères d'étanchéité en ratenant la marce de sécurité nécessaire en fonction de futures conditions d'exploitation et d'autre part à partir des imnératifs aéotechnicues et économiques et des facilités de réalisation. Un dessin optimum est ainsi décaaé. L'invention a donc pour obiet un procédé per- mettant de stocker dans des cavités souterraines créées spécialement à cette fin ou des vides existants, naturels ou artificiels, réalisées dans des massifs rocheux permé- ables saturés d'eau, des produits liquides, liquéfiés ou gazeux, avec ou sans pression, en évitant toute fuite du produit stocké dans la massif, grâce à un écoulement permanent d'eau vers les cavités, assuré par le respect de la condition suivante H > P + T H: charge hydrostatique au toit des cavités P: pression du stockaae F: paramètre de forme F est déterminé théoriquement (calcul analytique, modèle numérique ou analoaique) et/ou expérimentalement (essai sur maquette) et est fonction,pour un produit stocké donné,de la aéométrie des cavités et de leur environnement. (En particulier, présence éventuelle de rideaux d'eau). Cette condition est appliquée avec une certaine marae de sécurité choisie en fonction des conditions d'ex- ploitation de stockaaa et du contexte hydrogéoloaique. Une telle condition permet de choisir un dessin optimum pour un stockaae consistant en des cavités à créer en étant certain de l'absence de fuites ou de définir la pression maximale admissible dans un vide existant trans- formé en stockage. Elle permet aussi de juaer de la néces- sité ou non de mettre en place des rideaux d'eau, de les dimensionner et de définir le potentiel hydraulique à y imposer. REVENDICATION Procédé permettant de stocker dans des cavités souterraines créées spécialement à cette fin ou des vides existants, naturels ou artificiels, réalisées dans des massifs rocheux perméables saturés d'eau, des produits liquides, liquéfiés ou aazeux, avec ou sans pression, en évitant toute fuite du produit stocké dans le massif, grâce à un écoulement permanent d'eau vers les cavités, assuré par le respect de la condition suivante H > P + F H: charge hydrostatique au toit de cavités, P: pression du stockage F: paramètre de forme F est déterminé théoriquement (calcul analytique, modèle numérique ou analogique) et/ou expérimentalement (essai sur maquette) et est fonction,pour un produit stocké donné, de la géométrie des cavités et de leur environnement. (En particulier, présence éventuelle de rideaux d'eau).