Brevet FR2520796A1 — publié le 19830805

La présente invention a trait aux installations souterraines de stockage de produits à basse température, notamment des gaz combustibles liquéfiés stockés à la pres- sion atmosphérique L'invention concerne un procédé et un dispositif pour obturer un puits débouchant dans le plafond d'une cavité souterraine de stockage à basse température. Par basse température, on entend une températrue inférieure à la température de congélation de l'eau souterraine impré- gnant le terrain (les roches) de sorte que, quand le stockage est en service, les parois de la cavité sont imprégnées et/ou revêtues de glace, ce qui rend la cavité étanche Les tem- pératures de service peuvent être comprises entre -10 et -196 o C. On connaît déjà par le B FR 2 372 752 du 2 décem- bre 1976, un procédé pour réaliser une galerie souterraine de stockage à basse température (cryogénique) Selon ce pro- cédé, on observe les parois de la cavité et le massif envi- ronnant pendant les périodesde la mise en froid qui s'étend entre le moment o les parois de la cavité sont rendues étanches à l'eau par le gel de celle-ci et le moment de la fin de la mise en froid, de façon à intervenir si nécessaire pendant cette période, en fonction de ces observations, en modifiant le programme initial de mise en froid et/ou en ré- parant les désordres qui sont apparus. Pour creuser la cavité, il est parfois nécessaire de réaliser un puits de service permettant le passage du personnel, du matériel et l'évacuation des déblais Une fois la cavité terminée, le puits doit être comblé, après y avoir disposé les canalisations permettant la gestion du stockage. Ce comblement est nécessaire pour des raisons d'équilibre thermique et mécanique du sol, qui gèle autour de la cavité en raison de la basse température qui y règne (température d'ébullition du gaz stocké à la pression atmosphérique). La cavité doit être obturée avant le comblement du puits Il s'agit d'une opération délicate, car les ma- tériaux mis en place à température ambiante sont ensuite refroidis à basse température pour mettre le stockage en service Le B FR 2 372 753 du 2 décembre 1976 décrit un dispositif d'obturation pour stockage souterrain a basse température Dans ce dispositif, établi près du fond du puits oui a servi a creuser la cavité souterraine, aui comporte une surface d'appui sur la roche environnante, des passages pour les canalisations et des moyens d'étanchéité, la sur- face d'appui sur la roche a la forme d'un tronc de cÈne ou- vert vers le haut et d'angle au sommet compris entre 60 et , et les moyens d'étanchéité sont disposés au-dessus et indépendamment de la surface d'appui Après la mise en place de ce dispositif, le puits est rempli de béton Une telle obturation doit être effectuée à une certaine hauteur au-dessus de la cavité afin d'avoir pour l'obturation une assise assez solide Cependant, il est préférable, pour avoir une bonne disposition des isothermes autour de la cavité, d'avoir une obturation aussi proche que possible de la cavité, avantageusement au niveau de sa paroi La pré- sente invention a pour but un dispositif d'obturation prévu pour fermer la cavité dans l'alignement de sa paroi, et a également pour objet un procédé de mise en place d'un tel dispositif d'obturation. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, au cas o la paroi de la cavité est supportée, avant l'opération de mise en froid, par des soutènements a action temporaire, tels que par exemple des voussoirs. Conformément à la présente invention, un dispo- sitif d'obturation pour ouverture de puits débouchant dans le plafond d'une cavité souterraine de stockage à basse température est caractérisé en ce qu'il comporte une pièce en forme de clef de voûte, avec au moins deux faces géné- ralement planes inclinées sur la verticale pour se rejoindre vers le bas, cette pièce comportant au moins un orifice de passage de canalisation au voisinage de son sommet. D'autres caractéristiques de l'invention apparal- tront au cours de la description qui va suivre, donnée à titré d'exemple non limitatif, en regard des dessins ci-joints et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les dessins montrent figure 1, une vue en coupe par un plan vertical d'une obturation de cavité réalisée conformément à la pré- sente invention, et figure 2, une vue en plan d'une pièce de forme constituant une partie essentielle du dispositif d'obturation selon l'invention. L'obturation selon l'invention est prévue pour obturer l'ouverture d'un puits 1 débouchant dans le plafond d'une cavité 2 On utilise une pièce 4 en forme de clef de voûte Cette pièce peut être en béton d'époxy (résine chargée de silice, le cas échéant avec des fibres de verre ou ana- logue) Elle comporte une base 6, pouvant être voûtée, dé- limitée par deux faces verticales parallèles 8,9 et deux faces inclinées 11, 12 Les faces inclinées sont prévues pour prendre appui directement ou par l'intermédiaire d'un joint 14, par exemple en béton d'époxy, ou d'une cale appro- priée contre des surfaces d'inclinaison correspondantes Ces surfaces peuvent être formées dans la roche délimitant la cavité si cette roche est assez dure ou peuvent être les faces de voussoirs 16, 17 supportant la voûte de la cavité avant sa mise en froid En général, après descente de la tem- pérature à une valeur assez basse pour le stockage de gaz liquéfié, la roche ou le minéral délimitant la cavité est gelée, et est alors assez rigide pour ne plus être étayée, et les voussoirs n'ont plus d'utilité Les faces 11 et 12 peuvent être garnies de reliefs 19, facilitant l'accrochage du béton Ces reliefs ne doivent toutefois pas être trop accentués pour ne pas gêner la pénétration du béton jusqu'au fond des reliefs Ces reliefs peuvent ou non correspondre aux reliefs des faces en regard des voussoirs La clef de voûte occupe ainsi la place d'un certain nombre de voussoirs dans les deux directions; ce nombre est fonction des di- mensions des voussoirs. La partie centrale du dessus de la clef de voûte forme de préférence une surface plane circulaire 21 Elle est entourée d'une jupe 22 verticale formant une margelle s'étendant sur une certaine hauteur, dans un but qui sera expliqué ci-après La margelle délimite un puits 23 dont le fond plat 21 comporte un certain nombre de perforations 25, 26 selon le nombre de canalisations nécessaires pour le fonc- tionnement du stockage Il peut aussi y avoir un trou d'hom- me obturable après la pose Avantageusement, ces perfora- tions débouchent à la face inférieure dans un renfoncement 28 Des canalisations 31, 32 sont engagées dans les perfo- rations 25, 26 ' et débouchent dans le renfoncement 28 qui offre ainsi un volume facilitant le raccordement des cana- lisations à des tubulures internes sans écarter ces dernières du plafond de la cavité Au-dessus du fond plat, les canali- sations 31, 32 sont garnies d'isolant thermique 35, 36 et présentent ainsi des diamètres supérieurs Les canalisations 31, 32 peuvent comporter dans le plan du fond plat 21 des disques rigides limitant l'isolant, ces disques étant fixés aux canalisations Cette disposition détermine ainsi un point fixe des canalisations 31, 32, dont la dilatation thermique s'exercera vers le haut, à travers l'isolant 35,36 à partir du fond plat 21. L'obturation est effectuée de la façon suivante. La clef de voûte est mise en place, puis un béton d'époxy est coulé dans les joints, entre les faces inclinées 11, 12 et les voussoirs en regard 16, 17 Des coffrages appro- priés (non représentés) sont mis en place à l'intérieur pour contenir le béton jusqu'à la prise On coule un tel béton 41 jusqu'à une hautervoisine du bord de la margelle 22 Cette hauteur sera déterminée en fonction des caractéristiques du terrain en vue d'avoir une assise ferme et stable de la clef de voûte Pour solidariser les canalisations 31, 32 de la clef de voûte, on coule dans le fond du puits 23 une couche 42 de résine époxy pure Des joints perdus 43, placés autour des canalisations 3 l,21 empêchent la fuite de la résine. On noye ensuite l'ensemble avec un ciment ordinaire 44, après quoi le puits peut être comblé par tout matériau approprié ayant des caractéristiques d'imprégnation d'eau voisines de celles de la roche naturelle environnante On peut selon les cas utiliser du sable ou des bétons de caractéristiques choisies pour compléter au mieux l'homogénéité des propriétés mécaniques et pétrophysiques du milieu environnant Après quoi, l'on peut procéder à la mise en froid de la cavité, selon les méthodes connues. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'obturation pour ouverture de puits débouchant dans le plafond d'une cavité souterraine de stockage à basse température, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce ( 4) en forme de clef de voûte, avec au moins deux faces ( 11, 12) généralement planes inclinées sur la verticale pour se rejoindre vers le bas, cette pièce com- portant au moins un orifice de passage ( 25, 26) de canali- sation au voisinage de son sommet. 2 Dispositif selon la revendication l,caract 6- risé en ce que l'ensemble des orifices de passage ( 25, 26) de canalisation sont entourés par une jupe cylindrique ( 22) s'élevant vers le haut. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé-en ce que la zone centrale supérieure de la clef de voûte forme un fond plat ( 21). 4: Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'elle comporte un renfoncement central ( 28) à la face inférieure, pour faciliter les connexions de canalisations. 5. Procédé de réalisation d'une obturation pour ouverture de puits débouchant dans la paroi supérieure d'une cavité souterraine de stockage à basse température, au moyen d'un dispositif selon une des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que: on met en place la clef de voûte ( 4) en plaçant un ciment entre les bords de la clef de voûte et les faces de support en regard; on place des canalisations ( 31, 32) dans les orifices de passage ( 25, 26); on solidarise les canalisations ( 31, 32) et la clef de vclte ( 4) en coulant autour des canalisations sur la face supérieure de la clef de voûte un ciment approprié ( 42); on recouvre l'ensemble par une couche d'un ciment appro- prié ( 44); et on remplit le puits avec un matériau ayant des caracté- rietiques choisies pour compléter au mieux l'homogénéité des propriétés mécaniques et pétrophysiques du milieu envi- ronnant.