Brevet FR2477218A1 — publié le 19810904

- Appareil anti "marée noire" ou Appareil de captation et d'évacuation du flux d'un jaillissement sous marin d'hvdrocarbure- issu d'un forrage sous marin accidenté. L'invention concerne un appareil permettant de recueillir le pétrole sortant des forrages sous marins accidentés et d'interrom- pre de ce fait 11 extension des marées noires" aonsécutives à ces accidents. On cannait en effet les désastres écologiques produits par ces marées noires et leur répercutions. On connait l'usage des solvants, des idterge-ants ou floculants, utilisés en surface, pour dissoudre, résorber ou faire couler par le fond les nappes de pétrole répandues On sait que la présence massive des résidus issus de ces dissolutions, saponifications ou floculations a un effet immédiat nuisible sur la flore, la faune marine et sur l'homme Lorsque les moyens nommés ci-dessus s'avèrent insuffisants, la nappe s'étend, sc fractionne et se disperse en tout sens, entrainée par les vents marins et s'achemine inéxorablement vers les cotes où elle produit les catastrophes écologiques et les drames sociaux que l'on connaît, Outre le fléau que ces nappes représentent à court terme pour la faune marine et les populations costières, on sait, qu'à long terme, une mince pellicule de pétrole répandue sur une grande surface océanique en stopperait l'évaporation des eaur et sa fonction chlorophylienne indispensable à la vie. Jusqu'à présent, le développement des moyens techniques gigantesques utilisés dans le domaine de la prospection pétroliere sous marine n'a pas été normalement accompagné par la recherche et la création des matériels palliant aux dangers inhérents à la mise en oeuvre des forrages sous marins de la croute ter reste. On ne connaît pas encore de matériels de préventions à l'échel- le des catastrophes potentielles dans le domaine de la recher- che pétrolière sous marine. a présente invention a pour objet un appareil capable de mai trisser de telles catastrophes ; cet appareil constituant un moyen indispensable de sauvegarde. Dans ce qui suit l'invention est exposée à laide des dessins représentant seulement un mode d'exécution. La notion de dimension y est volontairement absente car les dimensions de l'appareil peuvent varier de façon gigantesque en fonction des caractères du jaillissement sous marin section, pression, vitesse, viscosité, température, débit, profondeur sous marine, présence de courants sous marins etc... ou des caractères du site en surface eonditions météorologiques, état de la nappe ou du bouillonnement en surface, éloignement des terras etc... La-:igure r représente un tube 2, verticalement plongé dans lteaur soutenu en surface par un ou plusieurs flotteurs 3 qui contiennent les ballasts de réglage de flottaison, les locaux d'habitatlon des équipages, les équipements divers analogues à ceux d'un navire et ceux propres à la vocation spécifique dc l'appareil. Le tube 2 est composé d'un ou plusieurs éléments reliés entre eux de manière étanche par des joints 4. Il peut coulisser verticalement dans ou entre le ou les flotteurs 3. Il possède, éventuellement, selon les caractéristiques du jaillisement énoncées plus haut, une jupe souple 5 fixée à son extrémité inférieure 8. Selon les besoins, d'autres éléments constitutifs du tube 2 peuvent être fixés sur son extrémité supérieure de manière à. augmenter la longueur du tube 2 pour atteindre la profondeur requise. Chaque opération de fixation d'un nouvel élément du tube 2 est- suivie d'un coulissement vers le bas, du tube 2, dont la valeur correspond à la longueur des l'élément de tube venant d'etre abouté Cet ensemble flottant est acheminé à proximité du site sinistré selon les procédures d'acheminement des plates-formes de forrage pour la recherche ou l'exploitation des gisements pétrolifères sous marins.. Dans le cas intéressant l'invention, il se peut que la nappe en surface soit partiellement incendiée et que le foyer principal se trouve à l'aplomb du gisement. Dans ce cas l'ensemble tube 2 et flotteurs 7, préparé à distance, peut : - soit être remorqué à travers la nappe par des remorqueurs se tenant à distance du foyer principal grace à 1' longueur de leurs amarres, - soit s'y rendre par ses propres moyens à'l'aide des propulseurs 7* L'ensemble tube 2 et flotteur 7 possède les matériels de refroidissement et de protection adéquates connus. La figure 2 représente l'appareil faisant l'objet de l'inven- tion placé au dessus du puits sinistré 26. Le pétrole jaillissant du puits 26 s'engouffre dans l'orifice inférieur 8 du tube 2. La nappe de pétrole ro éventuellement incendiée sur la surface- de l'eau 9 s'éteindra d'elle même faute d'un nouvel apport de combustible puisque le jet 6 est capté par le tube 2 et ne se répend plus en surface au contact du feu > Le pétrole continue de remplir le tube 2 ; la figure 3 représente un état. d'équilibre instantané entre la pression;exer- casée par la colonne de pétrole 12 à son niveau- inférieur r3 et celle exercée par l'eau au même niveau 15. H1 étant la hauteur manométrique de l'eau au niveau 13, H2 la hauteur de la colonne de pétrole à ce même niveau 13 ; d1 étant. la densité de l'eau et d2 la densité du pétrole, on sait que H1.d1 = H2.d2 ; d1 ayant une valeur plus grande que celle de d2 Ia hauteur S2 sera plus grande que la hauteur H4. On sait que la valeur de H2 est : H2 = H1.d1 plus grande que H1 d2 La figure 4 représente l'appareil lorsque le niveau supérieur r4 de la colonne de pétrole atteint le ou les orifices 15 d'éva- cuation du pétrole donnant accès aux conduites 70 suspendues à des flotteurs 16, reliées aux navires pétroliers ou aux "pipe lines". Selon la viscosité du pétrole, le débit du puits, la hauteur manométrique de pétrole H2 moins 4, des pompes d'accélération 17 permettent d'évacuer le débit du puits 26 à partir des signaux reçus d'un controleur 18 du niveau supérieur 14 de la colonne de pétrole 12. La figure 5 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel le tube 2 est pourvu sur le dessus d'un couvercle étanche I9 situé à une hauteur H3 par rapport au niveau inSé- rieur 17 de la colonne 12 de pétrole. Cette hauteur H3 est inférieure à la hauteur H2 représentée en pointillés qu'aurait atteint la colonne de pétrole I2 Si le tube 2 avait été plus long et sans couvercle T9, On sait que la pression qui s'exerce sur le couvercle 19 est égale à : (H2 - H3)d2. Cette pression est utilisée pour l'évacuation du pétrole vers.- les pétroliers ou "pipe lines" avec éventuellement l'appoint des pompes d'accélération I7. Dans ce mode de réalisation un controleur de pression 22 règle le régime des pompes d'accélération I7 de manière à maintenir une pression constante,sur le couvercle I9, dont la valeur conjuguée avec le taux de remplissage des ballasts: des flotteurs 3 assure le niveau de flottaison désire de l'ensemble de l'appareil. Cet autre mode de réalisation convient autant au recueil des jaillissements purement liquides qu'aux jaillissements gazeux ou mixtes, c'est-à-dire composé dans ce dernier cas par un mélange de fluides liquides et gazeux. La figure 6 représente un mode de réalisation de l'invention concernant le recueil d'un jaillissement mixte à forte teneur en gaz, où il y a lieu de séparer liquide et gaz. Dans ce cas le gaz se concentre dans la partie supérieure du tube 2 tandis que le liquide occupe la partie inférieure. Le couvercle I9 est équipé d'une soupape ou d'une pompe d'accé- lération 29 pour l'évacuation du gaz. Cette soupape ou pompe 29 vit son régime régl par le détecteur régulateur de pression 22 de manière à maintenir la pression du gaz à une valeur qui conjuguée avec le taux de remplissage des ballasts des flotteurs 7 assure le niveau de flottaison désiré à l'ensemble de l'appareil ainsi que le niveau inférieur de lq colonne de liquide a une profondeur compatible avec la longueur immergée du tube 2. Le niveau supérieur 14 de la colonne liquide sénarée est controlé et maintenu au moyen du détecteur de niveau I8 dont les signaux agissent sur la pompe d'accélération I7 évacuant le liquide. Bour tous les modes de réalisation, la figure 7 représente la jupe souple 5 déviée par le c-ourant sous marin 23. L'orifice inférieur 24 de la jupe 5 se place à l'aplomb du passage du jaillissement 6 lut-meme dévié dans la meme: direction par le courant 25. Guette jupe 5 permet d'augmenter considérablement le champ opératoire de l'appareil sans qu'il soit nécessaire outil se déplace. Cependant un détecteur 25 de courants marins transmet au commandant de bord ou au cerveau électronique de positionnement automatique de l'appareil les signaux, force et direction, à exploiter au niveau des propulseurs 7 ou des cabestans 27 éven- tuels agissant sur des ancrages 28 analogues à ceux d'un navire Ceci de façon que le jaillissement 6 pénètre constamment dans l'orifice inférieure: 24 de la jupe souple 5, Pour tous les modes de réalisation cités à titre d'exemple, des réchauffeurs 20 glacés le long ouzdans le tube 2 peuvent; éventuellement diminuer la viscosité, de la colonne de fluide, consécutive au refroidissement du jaillissement 6 au contact des eaux froides du fond marin 21. - REVENDICATIONS DE BREVET Appareil de- captation et d'évacuation du flzrr d'hydrocarbure issu d'un jaillissement sous marin, liquide ou gazeux, Caractérisé par le fait qu'il est constitué par un tube(2,) plongé verticalement dans l'eau, soutenu par des flotteurs contenant des ballasts analogues à ceux des navires pétroliers pour maintenir le niveau de flottaison lui conférant stabilité et pouvoir de manoeuvre. Caractérise en ce que le tube 2 composé de un ou plusieurs élé- ments peut entre allongé ou raccourci par ajout ou ret-rait drun élément constitutif et que le tube 2 peut coulisser verticalmement dans le ou entre les flotteurs 3. Caractérisé en ce que, dans le cas d'un jaillissement sous marin d'hydrocarbure liquide, l'ensemble tube et flotteur étant placé à l'aplomb du jaillissemet, ce liquide de densité plus faible que l.'eau s'élevant dans le tube et le remplissant sur une hautueur manométrique ira plus grande, que la hauteur manométrique H1 C'eau mesurée entre la surface inférieure I3 de la colonne de liquide 12 et la surface de l'eau 9, cette différence des hauteurs manométriques égale à H2 moins H1, correspond, au niveau 9 de la surface de l'eau, à une pression égale à (H2 - H1)d2 qui est utilisée pour l'évacuation du fluide vers les navires ou les "pipe-lines Caractérisé en ce que le niveau supérieur 14 de la colonne 12 de liquide est controlé par un détecteur de niveau 18 dont les signaux appliqués au régime des pompes d'accélération 17 permettent de maintenir la surface inférieure I7 de le colonne I2 de-- liquide à la profondeur H1 désirée compatible avec la longueur immergée du tube 2. Caractérisé en ce que, dans le cas d'un jaillissement sous marin gazeux ; composé d'hydrocarbure ou d'autres combinaisons ou mélanges chimiques ; ou bien dans le cas d'un jaillissement mixte, c'est-à-dire composé de liquide et de gaz tels que définis ci-dessus, le tube 2 est muni d'un couvercle étanche 19. Caractérisé, dans le cas d'un jaillissement purement gazeux, en ce que le niveau inférieur 17 de la colonne de gaz I2 est maintenu grace aux signaux du détecteur de pression 22 qui agit sur l'ouverture des soupapes d'évacuation ou pompas d'évacuation 29. Caractérisé, dans le cas d'un jaillissement mixte, en ce que outre le controle exercé par le détecteur de pression 22 agis sans. sur le degré d'ouverture des soupapes ou sur le régime des pompes 29 qui assurent l'évacuation régulière du gaz, le détecteur de niveau 18 maintien simultanément le niveau supérieur I4 du fluide liquide séparé en agissant sur le régime des pom pes d'accélération I7 de manière à maintenir le niveau infé rieur 13 de la colonne de fluide 12 à la profondeur h1 compati ble avec la longueur immergée du tube 2 ; et en cel que le tube 2 utilisé de cette manière joue le roule de séparateur entre les fluides liquide et gazeux formant ensemble le jaillissement 6 issu du puits 26. Caractérisé en ce que le tube 2 possède, fixée à sa base, une jupe souple 5 qui, poussée par les courants sous marins 23, se déplace dans la meme direction que le jet formé par le jail lissement 6 lui-meme dévié par les memes courants sous marins 27 ; et en ce que cette jupe souple 5 permet d'élargir chonsi- dérabiement la zone opératoire de l'appareil sans qu'il soit nécessaire de le déplacer Caractérisé en ce que, selon la profondeur ou la nature du fond marin 21 et l'importance des courants 27 l'ensemble de l'appareil peut être t soit ancré à demeure, soit autoposition né au moyen des pronulseurs 7, soit corrigé en position au moyen d'encrages 28 et de cabest-ans 27 analogues à ceux d'un navire, soit posé sur le fond marin 21 par ballastage partiel ou complet des flotteurs 7 ou par lestage du tube 2, sans qutil y ait étanchéité avec le fond. Caractérisé en ce que l'appareil faisant l'objet de lrinvention met en prati-ue la loi physique fondamentale de l'équivalence des pressions exercées par deux colonnes manométriques en équilibre et communiquantes par leur base au même niveau , les fluides constituant respectivement ces deux colonnes manomé triques ayant des densités différentes.