Brevet FR2462550A1 — publié le 19810213

La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une cavité en vue d'un stockage souterrain. On peut stocker de nombreux produits ou objets dans un abri souterrain et le procédé de l'invention a pour but de réaliser dans le sol une cavité qui peut Autre utilisée a de nombreuses fins. L'invention sera décrite dans une application a un stockage de gaz liquéfié, tel que le propane ou le butane, mais il doit etre compris qu'elle peut s'appliquer à tout autre produit, ou objet, étant entendu que l'on devra tenir compte dans chaque cas des règlements, précautions, usasses, etc, appropriés au produit stock6. Le stockage souterrain présente de nombreux avantages : le paysage n'est pas défiguré, la sécurité est très bonne, le stock est à l'abri des malveillances et des bombardements. I1 est donc à choisir s'il ne coûte pas plus cher. La présente invention a pour objet une réalisation économique, d'une cavité souterraine de dimension moyenne, utilisable pour ce qui est appelé actuellement un petit stockage. Conformément à l'invention, on creuse une cavité souterraine de forme cylindrique verticale en utilisant un outil circulaire rotatif, en partant du fond de la cavité et en remontant vers la surface, après avoir creusé a côté de l'emplacement prévu pour la cavité un puits descendant jusqu'au niveau du fond de la cavité, puis une galerie horizontale joignant le fond du puits a la base de la cavité prévue, le puits et la galerie servant a amener le matériel et le personnel au fond de la cavité, et a enlever l'eau et les déblais. Avantaseu- sement, on réalise un forage de faible diamètre dans l'axe prévu de la cavité, pour y faire passer une tige supportant un outil rotatif de creusement et permettant de le faire tourner. On pourra avantageusemant utiliser le même puits pour réaliser plusieurs cavités autour du puits, le nombre n'étant pratiquement pas limité, la longueur de la galerie ayant peu d'incidence sur le cout de la réalisation d'ensemble. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée a titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut etre réali- sée, les caractéristiques qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention. Les figures 1 et 2 sont des vues en coupe schématique représentant des stockages a des profondeurs différentes, en vue d'exploitation dans des conditions différentes. En se reportant a la figure 1, on commence par creuser un puits 11, d'une dimension suffisante pour y faire passer le personnel et le matériel, par exemple un puits d'environ un mètre de diamètre, mais cette dimen sion est indicative et en aucun cas limitative, elle dépend du type de matériel employé. Quand le puits a atteint la cote désirée, dans l'exemple représenté environ 200 mètres (profondeur selon nature du produit stocké), on creuse une première galerie 12, jusqu'a l'emplacement 13 de la cavité prévue. A partir de la surface, on creuse un forage 14, par exemple de 30 cm de diamètre, pour y faire passer une tige 15 de support et d'entratne- ment d'un outil 16 approprié à creuser vers le haut en rotation. Un tel outil, descendu par morceaux et assemblé au fond,peut avoir par exemple S mètres de diamètre. Une mécanique appropriée, non représentée, est placée au jour, pour exercer une traction sur la tige 15, tout en la faisant tourner. Les déblais tombent au fond de la cavité 16, ainsi formé, d'oit ils sont extraits au fur et a mesure de l'avance de l'outil, par la galerie 12 et le puits 11. Ce procédé permet de travailler dans des conditions économiques et de sécurité. Le forage 14 est généralement utile pour l'exploitation ultérieure du stockage. Il est alors tubé. On pourrait, le cas échéant, utiliser un outil de forage sans tige 15, mais cela entratnerait l'installation de la machine dans la cavité sous les déblais, ce qui sont autant de complications. A partir du puits 11, on peut réaliser d'autres cavités, telle que 17, au moyen d'autres galeries, telle que 18. Le nombre de telles cavités n'est en pratique pas limité, les qaleries pouvant avoir toute disposition, en étoile, en dents de peigne, etc. Le transport du matériel et des déblais sur une distance qui reste courte n'a pas d'incidence marquante sur le prix de réalisation. Comme un seul puits 11 peut servir pour un qrand nombre de cavités, la réalisation de ces cavités est relativement économique. On a représenté pour la cavité 17 a gauche de la figure 1, l'application du procédé à un stockage de propane liquéfié. On applique bien entendu les règles connues particulières à un tel stockage, a savoir la profondeur est choisie à partir de la nappe phréatique, supposée dans ce cas à 20 mètres de profondeur, environ, à partir du sol, pour que la pression de l'eau en profondeur soit supérieure a celle du propane liquide : 8 bar, de façon que l'eau s'écoule vers le stockage et qu'il n'y ait pas d'infiltration d'hydrocarbure dans le sol. On a indiqué en 21 le niveau d'eau et en 22 le niveau du propane liquide, surmonté d'une phase gazeuse à pression constante.Dans une gaine 23 placée dans le puits 14', est passé un tube 25 d'emplissage ou de refoulement du propane, supportant une pompe 26, la gaine s'engageant de façon connue dans un tube inférieur 27 partant du fond et émergeant au-dessus de l'eau. Le niveau du propane liquide peut se déplacer selon la quantité en stock, entre le niveau d'eau 21 et le niveau supérieur 28. Pour maintenir l'équilibre hydrostatique, on fait varier le niveau d'eau dans le puits 11 entre les niveaux 31 (plein) et 32 (vide), a l'aide d'une pompe d'extraction immergée 33, avec une conduite d'extraction 34 et une autre conduite 35 pour l'introduction d'eau. Des jauges classiques surveillent les niveaux et commandent automatiquement le fonctionnement des pompes a eau. La figure 2 représente l'application du procédé un stockage exploité de façon différente. La cavité est creusée de la même façon (voir côté gauche de la figure), avec un puits 111, une galerie 112, un forage 114 pour faire passer la tige 115 portant l'outil 116. Mais, il n'y a pas de phase gazeuse au-dessus du propane. Le propane liquide remonte jusqu't la surface et on l'extrait en injectant de l'eau dans le puits. I1 est prévue une pompe immergée 133 pour régleur le niveau d'eau qui se déplace entre les niveaux 135 et 136 correspondant respectivement au stockage vide, et au stockage plein. Les profondeurs sont différentes dans ce cas, pour tenir compte de la pression hydrostatique du propane sur toute la hauteur du forage 114. On a indiqué le niveau inférieur de l'eau en 121,^correspondant au stockage plein, donc correspondant au niveau d'eau 136 dans le puits 111. Pour extraire du propane, on met de l'eau dans le puits 111, le niveau de l'eau montant dans la cavité et refoulant le propane à l'extérieur. Quand le stockage est vide, l'eau dans le puits 111 arrive-au niveau 135. Des puisards peuvent Autre prévus au fond des cavités, des galeries ou du puits, avec des pompes pour extraire l'eau, soit pendant la réalisation des cavités, soit pour l'exploitation ultérieure, selon les applica tions et les produits stockés. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'qui valents techniques, sans sortir pour cela du cadre de 1 'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de réalisation d'une cavité souterraine, en vue d'un stockage, caractérisé en ce que l'on creuse un puits vertical jusqu'a la profondeur prévue pour le fond de la cavité, le puits ayant une dimension suffisante pour y descendre et y remonter du personnel et du matériel, et pour y remonter des déblais, puis l'on creuse, au niveau du fond, une galerie horizontale, s'étendant du fond du puits jusqu'3 l'emplacement prévu pour la cavité, puis l'on creuse la cavité à partir du fond vers le haut. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on creuse simultanément un forage de faible diamètre, a l'aplomb du centre de la cavité prévue, pour y faire passer une tige de support et d'entralnement d'un outil de creusage rotatif. 3) Procédé selon une des revendications pr & é- dentes, caractérisé en ce que l'on creuse ensuite au moins une autre galerie, pour réaliser au moins une autre cavité analogue à la première, à un emplacement voisin. 4) Cavité réalisée selon une des revendications précédentes. 5) Procédé d'exploitation d'un stockage dans une cavité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on stocke un hydrocarbure gazeux liquéfié sous pression, tel que butane ou propane, dans la cavité, et que l'on maintient dans le puits une hauteur d'eau pour l'équilibre hydrostatique. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on maintient une phase gazeuse au-dessus de l'hydrocarbure liquide, le niveau de l'eau au fond de la cavité étant sensiblement fixe. 7) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on élimine la phase gazeuse dans la cavité, l'hydrocarbure liquide parvenant jusqu'a la surface, le niveau de l'eau étant variable dans la cavité en fonction de l'emplissage du stockage.